[논문]디지털 홀로그램의 고속생성 기술 동향

최현준; 서영호; 유지상; 김동욱

디지털 홀로그램의 고속생성 기술 동향 원문보기

방송공학회지 = Korea society broadcast engineers magazine, v.16 no.2, 2011년, pp.109 - 117

최현준 (안양대학교 정보통신공학과) , 서영호 (광운대학교 실감미디어연구소) , 유지상 (광운대학교 실감미디어연구소) , 김동욱 (광운대학교 실감미디어연구소)

초록
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디지털 홀로그래피는 현재 입체영상 서비스의 주류를 이루고 있는 스테레오스코픽(Stereoscophic)이나 다시점(Multi-view) 3D와 달리 주어진 관찰각도에서 관찰자의 위치에 따른 입체영상을 볼 수 있다. 또한 입체영상을 디스플레이하는 장치가 물리적 매체가 아닌 공간으로 한다는 점에서도 차이가 있다. 최근 홀로그래피, 홀로그램이란 용어가 상업적인 용도로 사용되면서 해당기술의 본질적인 의미가 상당히 변질되는 경우가 많이 있다. 본 기고에서는 일부에서 변질/왜곡하여 사용하고 있는 "유사한 홀로그래피(Fake holography)"가 아닌 간섭현상(Interference)을 수학적으로 모델링한 후 이를 컴퓨터에서 계산하여 디지털 홀로그램을 생성하는 컴퓨터 생성 홀로그램(Computer-Generated Hologram, CGH) 기술을 다룬다. 특히, 국내외의 연구개발 결과 중에서 전용 하드웨어나 범용 프로세서 등을 이용해 CGH 연산을 고속화하는 기술에 중점을 두었다.

AI 본문요약
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문제 정의

광운대에서는 CGH 연산방식이 가로 방향과 세로방향이 동일하다는 특성을 분석하여 연산 횟수를 줄이는 방법[기과 N-LUT(Noble- Lookup Table)을 이용해 고속으로 디지털 홀로그램을 생성하는 방법[21]을 제안하였다. 또한 이 기법을 깊이정보 비디오 프레임에 적용하여 홀로그래픽 비디오 서비스를 위한 가능성을 확인하였다.
본 기고에서는 디지털 홀로그래피의 핵심 기술중 하나인 CGH 연산을 고속으로 수행하는 국내외의 연구동향을 소개하고, 그 결과를 분석하여 향후 CGH 연산방법의 발전방향을 예측하고자 한다.
본 기고에서는 최근 급격히 관심이 증가하는 디지털 홀로그래피의 핵심기술인 디지털 홀로그램 생성에 대한 국내외의 연구개발 동향을 소개하였다. CGH 관련 연구의 최대 화두는 "연산의 고속화”。] 고, 이를 위해 GPU, FPGA와 같은 범용 프로세서를 이용하는 방법과 다수의 PC를 연결하여 실시간성을 확보하는 기술들이 발표되었다.

제안 방법

미국의 MIT Media Lab의 Spatial Imaging Group(지금은 Object-based Media Group)은 고속 CGH를 위한 연구를 가장 먼저 시작한 연구그룹이다. AOM(Acouto-Optic Modulator)^ LCD 방식을 이용하여 홀로그램 동영상 재생시스템인 ‘HoloVideo’를 개발하였으며, 디지털 홀로그램형 5인치급 3D 동영상을 시연하였다[23]. 여기서는 HPO(horizontal-parallax-only) 방식의 CGH 기법을 이용해 디지털 홀로그램을 생성하는 연구를 수행하였다.
있다. 광운대에서는 CGH 연산방식이 가로 방향과 세로방향이 동일하다는 특성을 분석하여 연산 횟수를 줄이는 방법[기과 N-LUT(Noble- Lookup Table)을 이용해 고속으로 디지털 홀로그램을 생성하는 방법[21]을 제안하였다. 또한 이 기법을 깊이정보 비디오 프레임에 적용하여 홀로그래픽 비디오 서비스를 위한 가능성을 확인하였다.
제안하였다[10]. 분리된 항을 각각 LUT 로 만든 후에 연산을 고속화시켰고, 이를 nVidia 의 GPU로 구현하였다. 1,000(1K)개의 object point를 갖는 객체에 대해 1024x768크기의 홀로그램을 0.
AOM(Acouto-Optic Modulator)^ LCD 방식을 이용하여 홀로그램 동영상 재생시스템인 ‘HoloVideo’를 개발하였으며, 디지털 홀로그램형 5인치급 3D 동영상을 시연하였다[23]. 여기서는 HPO(horizontal-parallax-only) 방식의 CGH 기법을 이용해 디지털 홀로그램을 생성하는 연구를 수행하였다. 이 연구에서는 LUT(Look-up Table)방식과 parallel supercomputer를 이용해 10, 000 point의 light source 영상으로부터 1초에 한 장씩 디지털 홀로그램(해상도: 6M)을 생성하였다.
여기서는 HPO(horizontal-parallax-only) 방식의 CGH 기법을 이용해 디지털 홀로그램을 생성하는 연구를 수행하였다. 이 연구에서는 LUT(Look-up Table)방식과 parallel supercomputer를 이용해 10, 000 point의 light source 영상으로부터 1초에 한 장씩 디지털 홀로그램(해상도: 6M)을 생성하였다. 또한 홀로그래픽 스테레오그램, 햅틱 홀로그램 등 다양한 홀로그래피 응용분야를 연구하고 있으며 <그림 3>과 같다.

이론/모형

추출된 3차원 정보는 고속 디지털 홀로그램 생성 알고리즘인 코히어런트 홀로그래픽 스테레오 그램 방식을 사용하여 고속으로 디지털 홀로그램을 생성하였다[22]. 또한 GPU를 타겟으로 코히어런트 홀로그래픽 스테레오그램 방식을 이용하여 연산속도를 높이는 연구결과를 발표하였다[12].

후속연구

하지만 그 이후의 디스플레이 기술은 홀로그래피로 발전할 것이라는 전망에는 상당히 많은 수의 전문가의 의견이 일치한다. 이처럼 디지털 홀로그래픽 디스플레이는 디지털 홀로그램의 생성 시간, 대용량 데이터의 처리 기술, SLM 제조 기술의 발전 등이 수반된다면 차세대 디스플레이를 위한 훌륭한 수단이 될 수 있을 것이다.
추후 다가올 디지털 홀로그래픽 디스플레이 시대에 대비하여 국내 대학, 산업체, 연구소에서 활발한 연구개발이 이뤄지고, 이를 통해 가치 있는 지적재산권을 선점하여 차세대 디스플레이 시장에서도 국내 업체들이 선전하기를 기대해 본다.

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