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2014 年度 実績報告書

リアルタイム3次元動画像再生用マルチGPUクラスタ電子ホログラフィシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 24500071
研究機関高知大学

研究代表者

高田 直樹  高知大学, 自然科学系, 准教授 (50290713)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード電子ホログラフィ / 高性能計算 / Graphics Processing Unit / GPGPU / 計算機システム / 分散並列計算 / 計算機合成ホログラム / リアルタイム処理
研究実績の概要

コンピュータで計算されたホログラム(CGH)による3次元動画像再生技術(電子ホログラフィ)は「究極の立体テレビ」になると考えられている.計算量が膨大であり未だ実用化に至っていない. 本研究では,コストと簡便性を考慮し,マルチGPUクラスタと光学系装置を一体化したシステムを開発する.マルチGPUクラスタは4台のPCからなり,各PCにはコストパフォーマンス及び演算性能において優れているGPU(Graphics Processing Unit)を3枚搭載し,高速にCGH計算を行う.計算されたCGHは光学系で再生し,空中に3次元像を再生する.再生される3次元物体は複数の点群で表現したものを用いた.約1万点もあれば複雑な3次元物体を物体点で表現することができる.そこで,当初,約1万点の3次元物体のCGH計算を含むリアルタイム動画像再生の実現を目標として設定した.昨年,CGH計算に6枚のGPUを用い,CGHの描画に1枚のGPU使用し,合計7枚のGPU(GeForce GTX 680)を用いて,1万点からなる3次元物体に対してリアルタイム再生することに成功している.
本年度は,9枚のGPUを用いてCGH計算を行うことができるようにプログラムを改良した.CGHの描画に1枚のGPUを使用して合計10枚のGPU(GeForce GTX 680)を用いて3次元映像の再生について検討した.その結果,約2万3千点からなる3次元物体に対して,1フレーム33msでリアルタイム再生することに成功した.さらに,平成24年度に考案した時空間分割法を適用した.計算する3次元物体を空間に対して4分割した時空間分割法を用いて,約9万点からなる3次元物体をリアルタイム再生することに成功した.当初の予定では1万点のリアルタイム再生を目指していたが,最終的に当初の目標よりも9倍の性能を達成することができた.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2014 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Real-time spatiotemporal division multiplexing electroholography with a single graphics processing unit utilizing movie features2014

    • 著者名/発表者名
      H. Niwase, N. Takada, H. Araki, H. Nakayama, A. Sugiyama, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 22 ページ: 28052-28057

    • DOI

      10.1364/OE.22.028052

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fast computation of computer-generated hologram using Xeon Phi coprocessor2014

    • 著者名/発表者名
      K. Murano, T. Shimobaba, A. Sugiyama, N. Takada, T. Kakue, M. Oikawa, T. Ito
    • 雑誌名

      Computer Physics Communications

      巻: 185 ページ: 2742-2757

    • DOI

      10.1016/j.cpc.2014.06.010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Calculation reduction method for color digital holography and computer-generated hologram using color space conversion2014

    • 著者名/発表者名
      T. Shimobaba, Y. Nagahama, T. Kakue, N. Takada, N. Okada, Y. Endo, R. Hirayama, D. Hiyama, T. Ito
    • 雑誌名

      Optical Engineering

      巻: 53 ページ: 0241081-0241086

    • DOI

      10.1117/1.OE.53.2.024108

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-Time Time-Division Color Electroholography Using a Multi-GPU PC2014

    • 著者名/発表者名
      H. Araki, H. Niwase, N. Takada, H. Nakayama, A. Sugiyama, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Display Workshops

      巻: 12 ページ: 929-930

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Real-Time Spatiotemporal Division Multiplexing Electroholography Using Multi-GPU Cluster System2014

    • 著者名/発表者名
      H. Niwase, H. Araki, N. Takada, Y. Maeda, M. Fujiwara, H. Nakayama, A. Sugiyama, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Display Workshops

      巻: 12 ページ: 931-932

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Real-time Electroholography Using Multi-GPU Cluster System with Infiniband Network2014

    • 著者名/発表者名
      N. Takada, H. Niwase, H. Araki, H. Nakayama, A. Sugiyama, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
    • 雑誌名

      Collaborative Conference on 3D Research (CC3DR) 2014

      巻: 2014 ページ: 334-336

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] マルチGPU計算システムを用いたリアルタイム電子ホログラフィの検討2014

    • 著者名/発表者名
      高田直樹, 庭瀬裕章, 荒木啓充, 中山弘敬, 杉山充, 角江崇, 下馬場朋禄, 伊藤智義
    • 学会等名
      ホログラフィックディスプレイ研究会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2014-11-19
    • 招待講演
  • [学会発表] 時分割表示方式によるリアルタイムカラー電子ホログラフィシステム2014

    • 著者名/発表者名
      荒木啓充, 庭瀬裕章, 高田直樹, 中山弘敬, 杉山充, 角江崇, 下馬場朋禄, 伊藤智義
    • 学会等名
      3次元画像コンファレンス2014
    • 発表場所
      東京大学 (東京都)
    • 年月日
      2014-07-10 – 2014-07-11
  • [学会発表] 複数フレーム同時計算アルゴリズムを用いたリアルタイム電子ホログラフィ2014

    • 著者名/発表者名
      高田直樹, 庭瀬裕章, 荒木啓充, 中山弘敬, 杉山充, 角江崇, 下馬場朋禄, 伊藤智義
    • 学会等名
      3次元画像コンファレンス2014
    • 発表場所
      東京大学 (東京都)
    • 年月日
      2014-07-10 – 2014-07-11
  • [学会発表] 時分割表示方式によるリアルタイム単色電子ホログラフィ2014

    • 著者名/発表者名
      庭瀬裕章, 荒木啓充, 高田直樹, 中山弘敬, 杉山充, 角江崇, 下馬場朋禄, 伊藤智義
    • 学会等名
      3次元画像コンファレンス2014
    • 発表場所
      東京大学 (東京都)
    • 年月日
      2014-07-10 – 2014-07-11
  • [学会発表] Real-time Electroholography Using Multi-GPU Cluster System with Infiniband Network2014

    • 著者名/発表者名
      N. Takada, H. Niwase, H. Araki, H. Nakayama, A. Sugiyama, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
    • 学会等名
      Collaborative Conference on 3D Research (CC3DR) 2014
    • 発表場所
      Seoul (Korea)
    • 年月日
      2014-06-23 – 2014-06-27
    • 招待講演
  • [備考] 高知大学理学部応用理学科情報科学コース 高田研究室

    • URL

      http://whale.is.kochi-u.ac.jp/

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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