Блог

Jun 08, 2023

Штат

Издательский центр Light, Чанчуньский институт оптики, точной механики и физики, изображение CAS: a, Схема алгоритма CGH с облаком точек, показывающая типичные соглашения по осям. Каждая точка корабля

Издательский центр Light, Чанчуньский институт оптики, точной механики и физики, CAS

изображение: а. Схема алгоритма CGH с использованием облака точек, показывающая типичные соглашения по осям. Каждая точка облака точек модели корабля создает функцию разброса точек на плоскости голограммы (цветовой код: оттенок соответствует фазе, яркость — амплитуде). Суперпозиция всех функций распределения точек дает окончательную голограмму. б. Диаграмма CGH на основе слоев, показывающая, как трехмерный объект сегментируется на слои, где каждому элементу сцены присваивается ближайший промежуточный волновой фронт. Здесь показана примерная точка с областью влияния PSF на согласующем слое. Все слои накапливаются в голограмму, используя, например, сверточное числовое распространение.посмотреть больше

Авторы и права: Дэвид Блиндер, Тобиас Бирнбаум, Томоёси Ито, Томоёси Симобаба

Голография — это методология, основанная на когерентном свете, который может полностью описать оптическое поле. Это двухэтапный метод, состоящий из интерферометрической записи и этапа реконструкции. Его способность захватывать, измерять и воспроизводить любое волновое поле сделала его полезным в широком спектре приложений. Примерами являются цифровая голографическая микроскопия, определение характеристик поверхности сложных объектов, измерение скорости изображения частиц и визуализация трехмерного контента. Важной задачей в этом контексте являетсякомпьютерная голография (CGH) , то есть численное моделирование дифракции, расчет того, как свет распространяется в пространстве и взаимодействует с материалами. CGH требует больших вычислительных ресурсов и требует специализированных алгоритмов и оборудования для точного и эффективного расчета голограмм.

В новой статье, опубликованной в журнале Light Science & Application, в результате сотрудничества исследователей из факультета электроники и информатики Брюссельского университета и IMEC (Бельгия) и Высшей инженерной школы Университета Тиба (Япония), они представляют широкий обзор многочисленных аспектов современного состояния CGH. Они представляют классификацию современных алгоритмов CGH, методы алгоритмического ускорения CGH, новейшие специализированные аппаратные решения и оценку качества восприятия.

Алгоритмы CGH классифицируются и сравниваются на основе элементов, которые их представляют.Методы облака точек дискретизировать объекты в конечный набор дискретных светящихся точек. 3D-объекты также можно разложить на относительно небольшое количествогеометрические примитивы и базисные функциидифракционную картину которого можно эффективно вычислить.Полигональные методыкодируйте треугольники как части волнового поля, используя тот факт, что дифракцию между плоскостями можно эффективно вычислить с помощью сверток.Методы на основе слоевразрезать 3D-сцену на слои глубины, назначая элементы сцены их ближайшему слою, заставляя относительную близость к виртуальной плоскости ограничивать распространение дифракции и тем самым улучшать пространственную локальность.Трассировка лучейметоды аппроксимируют голограмму дискретным световым полем, что позволяет использовать обычное программное обеспечение компьютерной графики для рендеринга с последующим преобразованием лучей в небольшие сегменты волнового фронта.

Кроме того, большинство алгоритмов CGH можно ускорить с помощью методов ускорения. Примерами являются использованиередкость , посредством чего сигнал может быть смоделирован относительно небольшим количеством значимых коэффициентов, если он выражен в правильном пространстве преобразования, например, с использованием плоскостей записи волнового фронта, голографических стереограмм и сжатия коэффициентов. Другие примеры включают использованиесправочные таблицы,динамическое ускорение CGHдля голографических видео иглубокое обучениеоснованное ускорение.

Более того,программно-аппаратное обеспечениесовместный дизайн необходимо оптимизировать расчет CGH. В обзоре рассматриваются оптимизации и