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ホログラフィ向けドメイン特化型プロセッサの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K21294
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 1001:情報科学、情報工学およびその関連分野
研究機関東京理科大学

研究代表者

山本 洋太  東京理科大学, 工学部情報工学科, 助教 (50906740)

研究期間 (年度) 2021-08-30 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード3次元映像 / 高性能計算 / ホログラフィ / FPGA / ハイパフォーマンスコンピューティング / 専用計算機 / ドメイン特化プロセッサ / 高性能計算機 / 3次元映像システム
研究開始時の研究の概要

電子ホログラフィは究極の3次元映像提示手法として期待されているが、発案から数十年経ても実用化されていない。課題は必要とされる計算を高速に処理可能な方式の開発である。年々性能を向上させているプロセッサではあるが、消費電力などの問題により、大きな性能向上は難しい状態に入りつつある。本研究では、特定の計算に特化した計算回路を組み込んだドメイン特化型プロセッサを開発し、電子ホログラフィ実用化への指針を示す。短期的には電子ホログラフィ計算を高速化し、ヘッドマウントディスプレイを高性能化する。長期的には専用回路部分の変更で、エッジで高性能な機械学習を可能とするIoTシステムなどへの応用も期待できる。

研究成果の概要

電子ホログラフィは3次元情報再生の究極の手法とも呼ばれるが,計算機ホログラム(CGH: Computer-Generated Hologram)の計算が複雑でリアルタイム処理が難しく,実用化への目処が立っていない.電子ホログラフィ計算の方式の内,位相型CGHの計算は複雑だが,良質な再生像が得られるため実用が望まれている.本研究では,FPGAを活用して,専用プロセッサを開発することで,電子ホログラフィ計算を高速化した.比較的計算負荷の低い振幅型CGHから位相型CGHを計算する新たな専用計算機を開発することで,位相型CGHの計算時間を半減させ,リアルタイム3次元映像再生に成功した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

3次元映像技術への注目が高まっているが,現在市販されている映像提示装置は,人間が奥行きを知覚するために必要な奥行き情報を完全には再現できていない.そのため,長時間の使用には適さず,3D酔いと呼ばれる吐き気や眠気を感じるなど応用への大きな障壁となっている.
電子ホログラフィは理想的な3次元映像提示手法と呼ばれている.しかし,必要とされる計算量が実用化を困難にしている.本研究では,より実用化が困難とされてきた位相型電子ホログラフィ計算の高速化に成功した.より良質な再生像が得られる位相型での電子ホログラフィ実用化への新たな指針を示すことができた.

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] HORN-9: Special-purpose computer for electroholography with Hilbert transform2022

    • 著者名/発表者名
      Yota Yamamoto, Tomoyoshi Shimobaba, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 30 号: 21 ページ: 38115-38127

    • DOI

      10.1364/oe.471720

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Twenty Thousand Parallel Special-Purpose Computer for Phase-Type Electroholography Using the Hilbert Transform2021

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Yota、Shimobaba Tomoyoshi、Taniguchi Yukinobu、Ito Tomoyoshi
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Display Workshops

      巻: 28 ページ: 428

    • DOI

      10.36463/idw.2021.0428

    • ISSN
      1883-2490
    • 年月日
      2021-12-02
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ヒルベルト変換を用いた位相型電子ホログラフィ専用計算機の開発2021

    • 著者名/発表者名
      山本洋太、下馬場朋禄、角江崇、伊藤智義
    • 学会等名
      第20回情報科学技術フォーラム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Twenty Thousand Parallel Special-Purpose Computer for Phase-Type Electroholography Using the Hilbert Transform2021

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Yota、Shimobaba Tomoyoshi、Taniguchi Yukinobu、Ito Tomoyoshi
    • 学会等名
      International Display Workshops
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Hardware Acceleration of Computational Holography Chapter 7, 192023

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Yota
    • 総ページ数
      32
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9819919371
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] VR/AR技術における感覚の提示、拡張技術と最新応用事例2021

    • 著者名/発表者名
      執筆者:64名、技術情報協会
    • 総ページ数
      576
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861048500
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2024-01-30  

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