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三次元的な流れ場の瞬時・多点の速度情報を抽出する方法の一つにPTV法(Particle Tracking Velocimetry:粒子追跡法)がある。このPTVにホログラフィ技術を応用させた手法をホログラフィックPTV(Holographic PTV : HPTV)と呼ぶ。HPTVの研究はこれまで主に光学的に記録し、光学的に再生する手法で行われてきたが、装置が複雑なため、実用化が困難である。これに対して、デジタル処理によるHPTVの研究が始まっているが、ホログラフィの情報量が膨大であるため、今日の計算機環境でも実用に耐え得る計算速度は得られていない。本研究課題では専用のハードウェアシステムを構築して、この計算速度の大幅な向上を試みた。
昨年度は上記の研究目的にしたがって、大規模FPGA(Field Programmable Gate Array)ボードを用いて専用計算機(1号機)の試作を行い、本研究の有効性を示した。しかしながら、1号機はハードウェアの設計・製作を確実に行うために、計算アルゴリズムの中では重要な役割を担っているフーリエ変換の計算領域を256×256に限定した。これは本研究で使用しているFPGAチップの内部メモリの容量で制限されたためであった。
本年度は、実際にホログラムの撮影に使用しているCCDカメラの解像度1024×1024に合わせて、フーリエ変換の計算領域を1024×1024に拡張した2号機の設計・開発を行った。具体的な方法としては、大規模FPGAボード上に実装されている外部メモリ(1号機では不使用)を使用できるように回路設計を行ってメモリ容量を補い、1024×1024のフーリエ変換を可能にした。演算速度はPC(Personal Computer)よりも10倍速く、専用計算機システムがHPTV法に適していることを示した。
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