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新型算法助力三维全息图像技术

作者:实验帮译 来源:物理学家组织网 时间:2020-06-09 15:47 阅读:179 [投稿]
东京都立大学的研究人员开发了一种用于计算平视显示器(HUDs)和近眼显示器(NEDs)的简单全息图的新方法。该方法比传统算法快56倍,不需要耗电的图形处理单元(GPUs),而是运行在普通的PC计算核心上。

东京都立大学的研究人员开发了一种用于计算平视显示器(HUDs)和近眼显示器(NEDs)的简单全息图的新方法。该方法比传统算法快56倍,不需要耗电的图形处理单元(GPUs),而是运行在普通的PC计算核心上。这为开发紧凑、节能的增强现实设备开辟了道路,包括汽车挡风玻璃和眼镜上的三维导航。

全息这个词可能会让人联想到科幻场景,但全息技术,即制作三维光记录的科学,已经被广泛使用,从显微镜、钞票防伪到最先进的数据存储。在任何地方,也就是说,除了它最明显的潜在应用:真正的三维显示。而不需要特殊眼镜的三维显示器的应用还没有普及。最近的进展包括虚拟现实(VR)技术,但绝大多数都依赖于能够说服人眼看到三维物体的光学技巧。这并不总是可行的,而且限制了它的范围。

其中一个原因是,生成任意三维物体的全息图是一项计算繁重的工作。这使得每一个计算步骤速度较慢,耗电量大,当你想显示实时变化的大型三维图像时,这是一个严重的限制。绝大多数游戏都需要像GPUs这样的专用硬件,GPU是现代游戏的能源消耗芯片。这严重限制了三维显示的部署范围。

因此,一个由助理教授Takashi Nishitsuji领导的小组研究了全息图是如何计算的。他们意识到并非所有的应用程序都需要完整的三维多边形渲染。他们只专注于在三维物体周围画出边缘,成功地大大减少了全息图计算的工作量。特别是,他们可以避免使用快速傅立叶变换(FFTs),即用全多边形驱动全息图的密集数学程序。

研究小组将模拟数据与真实实验结合起来,在空间光调制器(SLM)上显示全息图,并用激光照射产生真实的三维图像。在高分辨率下,他们发现他们的方法计算全息图的速度可以提高至56倍,而且与使用较慢的传统方法制作的图像相比,这些图像的计算速度更高。重要的是,该团队只使用了一个普通的PC计算核心,没有独立的图形处理单元,使得整个过程大大减少了资源消耗。

在更简单的内核上更快的计算意味着更轻、更紧凑的节能设备,可以在更广泛的设置中使用。该团队正在开发用于导航的汽车挡风玻璃上的平视显示器(HUDs),甚至还开发用于传达实际操作技术程序说明的增强现实眼镜,这两项技术在不久的将来都有令人兴奋的应用前景。

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