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ホログラフィ専用プロセッサの開発による次世代VRシステム

使用专用全息处理器开发的下一代VR系统

基本信息

批准号：
20J10202
负责人：
山本洋太
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ホログラフィは3次元情報を忠実に記録・再生できる手法であり、次世代の3次元映像提示手法として注目を集めている。電子化されたホログラフィを特に電子ホログラフィと呼ぶ。立体視が可能として、現在よく利用されている方式に両眼視差方式がある。システム開発が容易という大きな利点を有しているが、3次元情報を忠実に再現することはできず、長時間の利用により、吐き気や眠気といった3D酔いが発生する。また、子供が使用することで視覚障害が発生する可能性が指摘されるなど、3次元ディスプレイ技術応用への大きな障壁となっている。電子ホログラフィでは、計算機によって3次元情報が記録された2次元的な干渉縞であるComputer-Generated Holograms (CGHs) の計算を行う。CGHをLiquid Crystal Display (LCD) などの液晶ディスプレイに表示し，画面表示を高速に切り替えることで動画の3次元再生も可能である。究極の3次元映像提示手法とも呼ばれる電子ホログラフィであるが、CGHの計算に必要な計算コストを一因として実用へは至っていない。本研究では、読み書き可能なField Programmable Gate Array（FPGA）を使用し、電子ホログラフィ計算に特化した専用計算回路を開発することで、計算の超高速化を目指した。特に、CPUとFPGAをワンチップに搭載したSystem-on-a-chip（SoC）を利用することで、小型で高速なシステム開発を目指した。その結果、組み込み機器向けのGPUと比べ190倍、商用のPC（CPU）と比べ131倍の高速化を達成した。動画として重要なフレームレートは19 fpsである。一般的に10 fps以上あればチラつきのない動画として視聴可能とされており、電子ホログラフィを用いたヘッドマウントディスプレイ実装に必要十分な性能を達成した。

ホログラフィは 3 dimensional intelligence を loyalty be に records, renewable できる gimmick であり, 3 dimensional image next generation の tip technique として attention を set めている. Electronic されたホログラフィを special に electronic ホログラフィと call ぶ. Stereoscopic vision が may とてて, and now よく uses the されてるる method に binocular parallax method がある. システム open 発が easy という big きな tartness を have しているが, 3 dimensional intelligence を loyalty be に reappearance することはできず, long のにより, spit き気や sleeps 気といった 3 d 酔いが発 raw する. また, for the use of がすることで apparent 覚 handicap of が発 raw する possibility が blame されるなど, 3 dimensional ディスプレ応イ technology with への big きな barrier となっている. Electronic ホログラフィでは, Computer によって 3 dimensional intelligence が record された 2 dimensional な dry involved stripe である Computer - Generated Holograms (CGHs) line をうの calculation. CGH を Liquid Crystal Display (LCD) などの LCD ディスプレイに said し, picture said をに high-speed cutting り for えることでの three dimensional animation regeneration も may である. Ultimate の 3 dimensional image tip technique とも shout ばれる electronic ホログラフィであるが, CGH のにな necessary calculation コストを due として be used へは to っていない. This study では, 読み book き may な Field Programmable Gate Array (FPGA) を use し, electronic ホログラフィ computing に specialized した専 compute the open loop を発することで, high speed computing の super を refers した. に, CPU と FPGA をワンチップに carry した System - on - a - chip (SoC) を using することで, small で high-speed なシステム open 発を refers した. その results, group み込み machine to けの GPU と 190 times larger than べ, commercial の PC (CPU) 131 times larger than べと high speed のを reached した. Animation と, て important なフレ, ムレ, ト, て 19 fpsである. General に above 10 FPS あればチラつきのない animation として visual 聴 may とされており, electronic ホログラフィを with いたヘッドマウントディスプレイ loading に need to be very な performance を reach した.