• 한국정보통신학회논문지
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• 제11권8호
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• pp.1424-1433
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• 2007

본 논문에서 는 하드웨어의 구현을 위해 수정된 CGH(Computer Generated Hologram) 알고리즘을 바탕으로 디지털 홀로그램을 생성할 수 있는 하드웨어 구조를 제안하고 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 기반으로 구현하고자 한다. 먼저 CGH 알고리즘을 분석 한 후에 디지털 홀로그램을 효율적으로 연산할 수 있는 CGH 셀 (cell)의 구조를 제안하고 CGH 셀의 확장을 통해서 CGH 커널 (kernel)을 구현한다. 그리고 최종적으로 CGH 커널과 SDRAM Controller, DMA 등의 블록들을 결합하여 CGH 프로세서를 구현한다. 제안한 구조는 CGH 커널 내 CGH 셀의 단순한 추가를 통해서 성능을 비례적으로 증가시킬 수 있다. 이는 CGH 셀들이 독립적으로 동작하기 때문이다. 제안한 하드웨어는 Xilinx의 XC2VP70 FPGA를 이 용하여 구현하였고 200 MHz의 동작속도에서 40,000개의 광원으로 구성된 3차원 객체를 0.205초에 $1,280{\times}1,024$크기 의 홀로그램으로 생성 할 수 있다.

• ETRI Journal
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• 제44권1호
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• pp.85-93
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• 2022

We propose an efficient method for synthesizing mesh-based realistic computer-generated hologram (CGH). In a previous nonanalytic mesh-based CGH synthesis, the angular spectrum of the two-dimensional (2D) plane is calculated using the fast Fourier transform (FFT) with the same size as the resolution of the final hologram. Because FFT increases the computation time as the size of the input matrix increases, the previous method has a problem: The higher the resolution of the hologram, the greater the computational load, thereby delaying synthesis time. In this study, when calculating the angular spectrum of the 2D plane in mesh-based CGH synthesis, we propose a method to calculate the angular spectrum by defining the 2D plane with an arbitrary size smaller than the resolution of the final hologram. The resolution adjustment method reduces the computation time and can be applied to occlusion culling and texturing for the realistic effect of mesh-based CGH. We describe the principle, error analysis, application of realistic effect, and experimental results of the proposed method.

• 디지털산업정보학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.151-163
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• 2013

Recently the attention on digital hologram that is regarded as to be the final goal of the 3-dimensional video technology has been increased. Digital hologram is calculated by modeling the interference phenomenon between an object wave and a reference wave. The modeling for digital holograms is called by computer generated hologram (CGH) Generally, CGH requires a very large amount of calculation. So if holograms are generated in real time, high-speed method should be needed. In this paper, we analyzed CGH equation, optimized it for mapping general purpose graphic processing unit (GPGPU), and proposed a optimized CGH calculation technique for GPGPU by resource allocation and various experiments which include block size changing, memory selection, and hologram tiling. The implemented results showed that a digital hologram that has $1,024{\times}1,024$ resolution can be generated during approximately 24ms, using 1K point clouds. In the experiment, we used two GTX 580 GPGPU of nVidia Inc.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.713-720
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• 2012

최근 차세대 영상 기술로 홀로그래피가 많은 주목을 받고 있다. 홀로그램은 광학적인 촬영을 통해서 획득할 수도 있지만 최근에는 컴퓨터를 이용한 홀로그램 생성 방법을 많이 사용하고 있다. 이를 컴퓨터 생성 홀로그램(computer generated hologram, CGH)이라 하는데 CGH는 많은 연산량이 요구되어 S/W를 이용하면 실시간으로 생성하는 것이 불가능하다. 따라서 실시간의 CGH를 위해서 FPGA나 GPU를 이용한 연산 방법이 주로 사용되고 있다. 하드웨어를 기반으로 하여 구현할 경우에 내부 시스템의 비트 제한으로 인하여 S/W와 같은 품질을 얻을 수 없다. 따라서 본 논문에서는 품질의 저하를 최소화하면서 하드웨어의 자원을 최대한 감소시킬 수 있는 하드웨어 비트 너비를 분석하여 가이드라인을 제시하고자 한다. 이를 위해서 1비트 단위의 고정소수점 시뮬레이션을 모든 내부 변수 및 연산과정에 대해 수행하고, 수치적인 결과와 시각적인 결과를 종합적으로 분석하여 최적의 비트 너비와 응용분야에 따른 비트 너비를 제시한다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제11권4호
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• pp.282-287
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• 2013

A real-time digital holographic display is the core technology for the next-generation 3DTV. Holographic display requires a considerably large amount of calculation. If generating a large number of digital holograms is intended, the amount of calculation and the time required increase exponentially. This is a significant obstacle in a real-time hologram service. This paper proposes an algorithm that increases the speed of generating a Fresnel hologram by using a recursive addition operation covering the entire coordinate array of a digital hologram. The 3D object designed to calculate the digital hologram uses a depth-map image produced by computer graphics. The proposed algorithm is a technique that performs the computer-generated holography (CGH) operation with only recursive addition of all of the hologram's coordinates by analyzing the regularity between the 3D object and the digital hologram coordinates. The experimental results show that the proposed algorithm increases the operation speed by 70% over the technique using the conventional CGH equation and by more than 30% over the previously proposed recursive technique.

• 한국광학회지
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• 제19권5호
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• pp.360-364
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• 2008

회절격자의 회절 효율은 회절격자의 내부에 형성되는 격자의 구조에 의해 영향을 받으며, 이러한 격자의 구조는 변조방식에 의해 결정된다. 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH) 역시 기본적으로 회절격자의 원리와 같기 때문에 CGH의 내부에 기록된 패턴은 변조 방식에 따라 달라지며 이 때문에 재생 영상의 성능에 영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 이러한 사실을 바탕으로 싸인파 변조 및 구형파 변조 방식에 따른 CGH를 제작하고 재생 영상의 특성을 분석하였다. 또한 각각의 변조방식에 대하여 진폭 및 위상형, 위상형 그리고 이진 위상형 CGH의 재생 능력을 분석하였다.

• Journal of the Korean Physical Society
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• 제73권11호
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• pp.1657-1662
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• 2018

A null test method which relies on a computer generated hologram (CGH) is widely used to measure a large aspheric surface. For precise measurements of the surface shape of an aspheric optics, the CGH must precisely generate a wavefront that can fit on the ideal surface shape of the aspheric optics. If fabrication errors arise in the CGH, an unwanted wavefront will be generated and the measuring result will lack trustworthiness. Thus far, there has been limited research on wavefronts generated by CGH using only linear-type binary grating models. In this study, a theoretical error model of a circular-type zone plate, the most commonly used types for CGH patterns, is suggested. The proposed error model is checked by simulations and experiments.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제18권6호
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• pp.698-705
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• 2014

We propose a new development for calculating a computer-generated hologram (CGH) through the use of multiple general-purpose graphics processing units (GPGPUs). For optimization of the implementation, CGH parallelization, object point tiling, memory selection for object point, hologram tiling, CGMA (compute to global memory access) ratio by block size, and memory mapping were considered. The proposed CGH was equipped with a digital holographic video system consisting of a camera system for capturing images (object points) and CPU/GPGPU software (S/W) for various image processing activities. The proposed system can generate about 37 full HD holograms per second using about 6K object points.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송∙미디어공학회 2020년도 하계학술대회
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• pp.571-572
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• 2020

3D 디스플레이 산업에 있어서 홀로그램의 상용화는 여전히 많은 문제점을 가지고 있다. Computer Generated Hologram(CGH)은 홀로그램 분야 중에서도 3D 물체를 생성하는데 여러 가지 강점을 가지고 있지만 큰 해상도를 가진 CGH를 생성하는데 많은 연산시간이 걸려 상업화에 걸림돌이 되고 있다. 이 논문에서는 이를 해결하기 위하여 오목 렌즈 함수를 이용한 초 고해상도 CGH를 생성하는 알고리즘을 이용하여 초 고해상도 홀로그램을 생성하는 방법을 제안하였다. 초 고해상도 CGH를 생성하기 위하여 필요한 일반적인 방법으로 실제로 계산해야 될 CGH의 크기는 4 메가픽셀(2k X 2k) 수준의 저해상도로서, 저사양의 컴퓨터로서도 충분히 빠르고 부담 없이 계산해낼 수 있는 사이즈이다. 생성된 CGH로 Array를 형성한 후, 해당 위치에 알맞은 임의의 오목 렌즈 함수를 곱해줌으로서 임의의 크기 및 복원 거리를 가지는 초고해상도 CGH를 생성할 수 있음을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권10호
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• pp.22-27
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• 2006

본 논문에서는 능동형 센서와 연결된 카메라에서 얻어진 깊이 정보와 칼라 영상으로부터 컴퓨터형성 홀로그램을 제작하는 방법을 제안하였다. CGH 생성을 위해 컴퓨터그래픽 모델을 사용하는 기존의 홀로그래픽 디스플레이 시스템과는 달리, 카메라로 획득되는 각 물체의 칼라 정보 뿐 아니라 깊이 정보를 포함하는 카메라의 실사 영상을 사용하였다. 이 과정은 실사 물체로부터 깊이가 포함된 영상정보를 획득하는 단계와 깊이 정보로부터 추출된 3D 정보를 이용하여 CGH를 생성하는 두 가지 단계로 구성되어 있다. 또한, 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 구성하여 제작된 CGH를 디스플레이 하였다. 실험 시스템에서는 1408X1050의 해상도와 10.4um의 픽셀 크기를 갖는 반사형 LCD 패널을 사용하여 CGH로부터 영상을 재생하였다.