階調表現と高精細化が可能な時空間分割電子ホログラフィによる実時間三次元動画再生

使用时空分割电子全息技术进行实时3D视频播放，具有层次表现和高清晰度

• 批准号: 21K11996
• 负责人: 高田 直樹
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kochi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K11996/
• 关键词: 三次元ディスプレイ; 時空間分割電子ホログラフィ; 重み付きバイナリ計算機合成ホログラム; 階調表現; リアルタイム再生

本研究では，実用化に向け，膨大な物体点で構成された階調を持つ三次元物体の高精細なリアルタイム三次元動画再生を実現することを目的とする．令和4年度は，次に示す①～③を行った．①ヘテロ型マルチGPUクラスタによるリアルタイム電子ホログラフィシステムの開発．②Ada LavelaceアーキテクチャのGPUによるCGH計算高速化の検討．③ポータブルホログラフィックプロジェクタを用いた階調を持つ三次元映像の投影．①では，過去の計算資源の有効活用のために，異なるGPUで構成されたヘテロ型マルチGPUクラスタシステムを構築した．また，GPUの性能に合わせてCGH計算の負荷を分散し，異なるGPUで構成されたヘテロ型マルチGPUクラスタシステムでCGH計算を高速化するプログラムを開発した．本研究で開発したヘテロ型マルチGPUクラスタシステムは，理論上，使用するGPUの枚数に制約がない．必要に応じて計算ノードを増加させてスケールアウトすることにより，膨大な物体点で構成された三次元物体のリアルタイム動画再生が可能となる．② 新しいアーキテクチャAda LavelaceのGPUが発売された．Ampereアーキテクチャと同様，CUDAコアに比べてSpecial Function Unit（SFU）の数が少なくなっている．昨年度開発したCGH計算アルゴリズムを用いて高速なCGH計算を実現できるかを検討した．③において，小型のDMDを搭載したプロジェクタ評価ボードをシングルボードコンピュータに搭載したポータブルホログラフィックプロジェクタを開発した．重み付きバイナリCGH(BW-CGH)を用いて，光源の明るさの調整やCGHの再計算をせずに，再生される三次元映像の明るさを自在に調整することが可能となった．

In this paper, we study the application direction, the composition of the expanded object points, the gradation, the high precision of the three-dimensional object, and the reproduction of the three-dimensional animation. In the fourth year of the order, the second time was shown as ①~③. (1) Development of electronic communication system for GPU. Ada Lavelace's GPU-based research on CGH computing speed. 3. The projection of three-dimensional image is maintained by the gradation of the image. In the past, computing resources have been used in different ways, and GPU structures have been constructed. In addition, GPU performance is combined to distribute the load of CGH computation, and GPU composition is different. In this study, we developed a new type of GPU, which is theoretically restricted by the number of GPUs. necessary to calculate the increase in the number of objects, the expansion of object points, the formation of three-dimensional objects, and the possibility of animation regeneration. 2. The GPU of Ada Lavelace is sold out.Ampere is sold out. The number of CUDA is less than that of Special Function Unit (SFU). The CGH calculation was launched yesterday. 3. The small DMD is mounted on the top of the screen. The screen is mounted on the top of the screen. In the case of heavy duty CGH(BW-CGH), the adjustment of the light source and the recalculation of CGH are possible.

项目成果

AmpereアーキテクチャのGPUによる振幅型計算機合成ホログラムの計算高速化

使用Ampere架构的GPU加速振幅型计算机合成全息图的计算

• 发表时间: 2021
• 作者: Towa Mitani;Kohei Suzuki;Naoki Takada;三谷永久,鈴木康平,高田直樹
• 通讯作者: 三谷永久,鈴木康平,高田直樹

AmpereアーキテクチャのマルチGPUクラスタシステムを用いたリアルタイム時空間分割多重電子ホログラフィ

使用基于Ampere架构的多GPU集群系统的实时时空复用电子全息术

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuuka Narishima;Towa Mitani;Shomu Wada;Kohei Suzuki;Hashizo Hamada;Naoki Takada;成島佑華,森口嘉軌,髙田直樹;和田 翔夢,三谷 永久,鈴木 康平,浜田 端三,髙田 直樹
• 通讯作者: 和田 翔夢,三谷 永久,鈴木 康平,浜田 端三,髙田 直樹

空中投影装置

空中投影装置

• 发表时间: 2022

ホログラフィックプロジェクタを用いたリアルタイム空中描画システムの開発

全息投影仪实时航拍系统开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuuka Narishima;Towa Mitani;Shomu Wada;Kohei Suzuki;Hashizo Hamada;Naoki Takada;成島佑華,森口嘉軌,髙田直樹;和田 翔夢,三谷 永久,鈴木 康平,浜田 端三,髙田 直樹;内田 十内,成島 佑華,小田 好洸,森口 嘉軌,高田 直樹
• 通讯作者: 内田 十内,成島 佑華,小田 好洸,森口 嘉軌,高田 直樹

Fast Calculation of Amplitude-Modulated Computer Generated Hologram with Multiple Ampere-GPU Cluster System

多安培-GPU集群系统调幅计算机生成全息图的快速计算

• 发表时间: 2021
• 作者: Towa Mitani;Kohei Suzuki;Naoki Takada
• 通讯作者: Naoki Takada