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다중 GPGPU를 이용한 컴퓨터 생성 홀로그램의 병렬화 구현
Implementation of Parallel Computer Generated Hologram Using Multi-GPGPU 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.18 no.5, 2014년, pp.1177 - 1186  

서영호 (College of Liberal Arts, Kwangwoon University) ,  이윤혁 (Department of Electronic Materials Engineering, Kwangwoon University) ,  김동욱 (Department of Electronic Materials Engineering, Kwangwoon University)

초록
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컴퓨터생성홀로그램은 수학적으로 모델링된 광학적인 현상을 컴퓨터로 연산한 것이다. 이때 방대한 량의 연산이 필요하기 때문에 실시간으로 고해상도의 홀로그램을 얻기 위해서는 고속 기법이 필요하다. 본 논문에서는 CGH를 위한 두 가지 병렬화를 제안한다. 첫 번째는 GPU 내에서 CGH 알고리즘을 병렬화하는 것이고, 두 번째는 다수의 GPU를 위한 병렬화이다. 제안한 알고리즘 구조는 CUDA를 이용하여 GTX780 Ti GPU에 구현하였다. 약 10K의 입체 정보를 이용하여 $1,024{\times}1,024$의 컬러 홀로그램을 생성하는데 약 106ms가 소요된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Computer-generated hologram (CGH) is to mathematically model optical phenomenon with digital computer. Because it requires huge amount of computational power, a fast and high performance technique is needed. In this paper, we proposed two parallelizations for CGH calculation. The first is to paralle...

주제어

#디지털 홀로그램   #범용 그래픽 프로세싱 유닛   #컴퓨터 생성 홀로그램   #실시간 동작   #병렬화  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
GPU는 무엇으로 이루어져 있는가? 고성능 제어기와 적은 ALU(Arithmetic and Logic Unit)을 가지는 CPU의 구조와는 달리 GPGPU는 그림 1과 같이 작은 컨트롤 유닛과 다수의 ALU를 포함하고 있어 연산 능력에서 병렬화에 유리한 구조를 가진다. 그림 1과 같이 하나의 GPU내에는 하나의 전역메모리와 여러 개의 SM(streaming multiprocessor) 및 적재/저장 유닛 등을 가지고 있다. 하나의 SM은 여러 개의 SP(streaming processor)와 공유메모리 등으로 이루어져 있고, SP는 하나 혹은 다수의 쓰레드를 동작을 수행할 수 있다.
고속의 홀로그램 생성을 위한 연구는 크게 무엇으로 분류되는가? 고속의 홀로그램 생성을 위한 연구는 크게 두 가지로 분류된다. 그중 하나로는 FPGA를 이용한 하드웨어로의 구현[2-6]한 것이고, 다른 한 가지는 GPU를 이용한 병렬 프로그램을 이용한 하는 것이다[7-12].
컴퓨터 생성 홀로그램이란? 홀로그램은 광학계를 이용하여도 취득할 수 있지만 광학계 자체를 수학적으로 모델링한 연산에 의해서 구할 수도 있다. 이러한 수학적인 연산을 통해 얻어진 홀로그램을 컴퓨터 생성 홀로그램(computer-generated hologram, CGH)이라고 한다[12,14].
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (15)

  1. T. Motoki, H. Isono, and I. Yuyama, "Present Status of Three-Dimensional Television Research," Proc. IEEE 83(7): 1009-1021(July 1995). 

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  2. T. Ito, N. Masuda, K. Yoshimura, A. Shiraki, T. Shimobaba, and T. Sugie, "Special-Purpose computer HORN-5 for a real-time electroholography," Optics Express, Vol. 13, No. 6, March 2005. 

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  3. Y. Ichihashi, H. Nakayama, T. Ito, N, Masuda, T. Shimobaba, A, Shiraki, and T. Sugie, "HORN-6 specialpurpose clustered computing system for electroholography", Optics Express, vol. 17, no. 16, pp. 13895-13903, Aug, 2009. 

    상세보기 crossref

  4. Y.-H. Seo, H.-J. Choi, J.-S. Yoo, and D.-W. Kim, "An architecture of a high-speed digital hologram generator based on FPGA", Journal of Systems Architecture, Vol. 56. pp. 27-37, Dec. 2009. 

  5. Y.-H. Seo, H.-J. Choi, J.-S. Yoo, and D.-W. Kim, "A New Parallelizing Algorithm and Cell-based Hardware Architecture for High-speed Generation of Digital Hologram", Journal of Systems Architecture, Vol. 16. pp. 54-63, Jan. 2011. 

  6. Y.-H. Lee, Y.-H. Seo, J.-S. Yoo, and D.-W. Kim, "Hardware architecture of high-performance digital hologram generator on the basis of a pixel-by-pixel calculation scheme", Applied Optices, Vol. 51. pp. 4003-4012, June. 2012. 

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  7. N. Masuda, T. Ito, T. Tanaka, A. Shiraki, and T. Sugie, "Computer generated holography using a graphics processing unit," Optics Express, Vol. 14, No. 2, January 2006. 

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  8. L. Ahrenberg, P. Benzie, M. Magnor, and J. Watson, "Computer generated holography using parallel commodity graphics hardware," Optics Express, Vol. 14, No. 17, August 2006. 

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  9. Y. Pan, X. Xu, S. Solanki, X. Liang, R. Bin, A. Tanjung, C. Tan, and T.-C. Chong, "Fast CGH computation using S-LUT on GPU", Optics Express, vol. 17, No. 21, pp. 18543-18555, Oct. 2009. 

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  10. Y.-Z. Liu, J.-W. Dong, Y.-Y. Pu, B.-C. Chen, H.-X. He, and H.-Z. Wang, "High-speed full analytical holographic computations for true-life scenes", Optics Express, vol. 18, no. 4, pp. 3345-3351, Feb. 2010. 

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  11. T. Shimobaba, T. Ito, N, Masuda, Y, Ichihashi, and N. Takada, "Fast calculation of computer-generated-hologram on AMD HD5000 series GPU and OpenCL", Optics Express, vol. 18, no. 10, pp. 9955-9960, May. 2010. 

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  12. Yoon-Hyuk Lee, Dong-Wook Kim, Young-Ho Seo, "High-Speed Generation Technique of Digital holographic Contents based on GPGPU", Journal of the Korea Society of Digital Industry and Information Management, Vol. 9, No. 1, pp.151-163, 2013. 

  13. J.S. Song, J.S. Park, Y.H. Seo, J.I. Park "Fast Generation of Digital Hologram Based on Multi-GPU", Journal of Korean Society of Broadcast Engineers, Vol. 16, no. 6, pp.1009-1017, Nov. 2011. 

    원문보기 상세보기 crossref

  14. Young-Ho Seo, Yoon-Hyuk Lee, Ja-Myong Goo, Yu-Yeul Kim, Bo-Ra Kim, and Dong-Wook Kim, "A New System Implementation for Generating Holographic Video using Natural Color Scene", The Korean Society of Broadcast Engineers, Journal of Broadcast Engineering, v.18, n.2, pp.149-158, 2013. 

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  15. Kirk, David, "Programming Massively Parallel Processor 1'st Edition", Elsevier, 2010. 

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