MicroCloud Hologram Inc. gab bekannt, dass das Unternehmen mehrere Algorithmen zur Erzeugung digitaler holografischer 3D-Inhalte auf der Grundlage der Computerbildtechnologie entwickelt. Diese Algorithmen sind das Ergebnis der unabhängigen Forschung und Entwicklung des Unternehmens. Sie tragen dazu bei, das System zum Schutz des geistigen Eigentums des Unternehmens weiter zu verbessern, seine technologische Führungsposition zu erhalten und seine Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Entsprechend der verschiedenen technischen Probleme, mit denen die derzeitige CGH-Technologie konfrontiert ist, insbesondere der Effizienz, entwickelt und verwendet HOLO mehrere Algorithmen in der CGH-Technologie und optimiert sie, um die Effizienz und Qualität der digitalen 3D-Hologramme zu verbessern.

Bei der CGH-Technologie werden 3D-Objekte in mehrere Grundeinheiten zerlegt, dann mit Tiefenschärfedaten bearbeitet und alle Daten der Grundeinheiten synthetisch überlagert, um holografische Digitalbilder zu erhalten. Daher ist der enorme Rechenaufwand, der mit CGH verbunden ist, eine große Herausforderung für die Realisierung dynamischer holografischer 3D-Displays in Echtzeit, insbesondere bei komplexen 3D-Objekten und großen Größen holografischer Digitalbilder. HOLO wendet drei Algorithmen an, nämlich den auf Punktmatrix basierenden Algorithmus, den auf Polygonen basierenden Algorithmus und den auf Schichten basierenden Algorithmus, um die Berechnungseffizienz zu verbessern und den optimierten Algorithmus auf CGH anzuwenden.

Die von HOLO entwickelte CGH-Technologie, die auf dem Punktmatrix-Algorithmus basiert, stellt holografische 3D-Objekte durch Millionen von Punktmatrizen dar, wobei jedes Pixel des Objekts durch einen Punkt repräsentiert wird, der die Kugelwelle des holografischen digitalen Inhalts abstrahlt. Die komplexe Amplitudenverteilung des holografischen digitalen Inhalts kann durch Überlagerung aller Zielpunkte ermittelt werden. Der Rechenaufwand kann erheblich reduziert werden, indem die Punkte aller möglichen Objekte im Voraus berechnet und im Vorausurteil des Computers gespeichert werden.

Der auf der Punktmatrix basierende Algorithmus von HOLO kann online und offline optimiert werden, und die digitalen 3D-Hologramm-Punktmatrixdaten können offline vorberechnet und in Tabellen gespeichert werden, wodurch die Erzeugung von Hologrammen beschleunigt wird. Um den internen Speicherbedarf der digitalen 3D-Hologramme zu reduzieren, kann der Punktmatrix-Algorithmus die holografischen 3D-Objekte in mehrere 2D-Schnittebenen in axialer Richtung unterteilen. Die anderen Zielpunkte können entsprechend der relativen Positionsbeziehung in Raumkoordinaten berechnet werden, indem die Punktmatrixverschiebung in derselben Ebene berechnet wird. Das Ergebnis ergibt sich aus der Addition des Offsets aller Zielpunkte, multipliziert mit der entsprechenden Amplitude. Dies ermöglicht eine erhebliche Verringerung des Rechenaufwands und des Speicherbedarfs.

Der auf der Punktmatrix basierende Algorithmus von HOLO für CGH bewahrt nicht nur die vollständigen Phasen- und Schärfentiefendaten des holografischen Digitalbildes, sondern verbessert auch die Gesamtrechenleistung. Eine weitere Möglichkeit zur Beschleunigung der Berechnungen in HOLOs Punktmatrix-basiertem Algorithmus für CGH ist die Reduzierung des Berechnungsbereichs jedes Objektpunkts. Wenn zum Beispiel keine hochpräzisen holografischen digitalen Bildinhalte mit Millionen von Datenpunkten benötigt werden oder wenn für bestimmte Bereiche derselben Ebene oder desselben Rahmens keine hohe Präzision erforderlich ist, können polygonbasierte Algorithmen für holografische digitale Inhalte eingesetzt werden.

Der polygonbasierte Algorithmus von HOLO behandelt holografische 3D-Objekte als Tausende von Polygonen anstelle von Millionen von Punkten. Auf diese Weise wird die Anzahl der Recheneinheiten erheblich reduziert. Der Algorithmus behandelt jedes Polygon als Polygonblende, und CGH wird durch Addition der Beugungskarten aller Polygonblenden erstellt.

In Kombination mit Computergrafik-Rendering-Algorithmen kann der polygonbasierte Algorithmus außerdem problemlos Texturen und Schatten zu 3D-Szenen hinzufügen. Das Kernproblem des polygonbasierten Algorithmus ist die Beugungsberechnung zwischen der geneigten Ebene und der holografischen Ebene. Bei dem Algorithmus werden holografische 3D-Objekte in Tausende von geneigten Polygonen unterteilt, die nicht parallel zu den ebenen Ebenen liegen.

Der polygonbasierte Algorithmus definiert die Basispolygone mit Amplituden- und Phasenfunktionen im lokalen Koordinatensystem und berechnet ihre Spektren. Anschließend werden die Kernparameter in der 3D-Transformationsmatrix aus den Scheitelpunktvektoren der Basis- und gekippten Polygone mithilfe einer Matrix berechnet. Die holografische 3D-Transformation enthält Translations-, Rotations- und Skalierungstransformationen im 3D-Raum, so dass die Kernparameter in der 3D-Transformationsmatrix für die Berechnung der CGH verwendet werden können, wodurch die Darstellung von Polygonen eingespart wird, die Diffusionsberechnungen reduziert werden und keine Tiefenbeschränkungen bestehen. Um die Berechnung zu beschleunigen, wird ein polygonbasierter, vollständig aufgelöster Algorithmus angewandt, der das aufgelöste Spektrum des Basispolygons explizit darstellen kann. Das globale Winkelspektrum eines beliebigen Polygons in der holografischen Ebene kann unter Verwendung des aufgelösten Spektrums der Transformationsmatrix des Basispolygons und des gekippten Polygons berechnet werden.

Die auf der Punktmatrix und den Polygonen basierenden Algorithmen können genaue geometrische Informationen von 3D-Szenen liefern, sind aber immer noch sehr rechenintensiv. HOLO entwickelt auch schichtenbasierte Algorithmen, um die Anzahl der Recheneinheiten zu reduzieren und die Berechnung zu beschleunigen. Der schichtenbasierte Algorithmus unterteilt das holografische 3D-Objekt in mehrere Schichten parallel zur holografischen Ebene, wobei jede Schicht als separate Recheneinheit betrachtet wird.

Der Algorithmus nutzt die Beugung, um die Subhologramme jeder Schicht zu berechnen und erhält dann das CGH durch Überlagerung aller Subhologramme. Aufgrund der begrenzten Auflösung des menschlichen Auges hat der schichtbasierte Algorithmus kleinere Recheneinheiten als der punktbasierte oder polygonbasierte Algorithmus. Die CGH-Technologie von HOLO verwendet außerdem die Winkelspektrum-Methode, die die achsennahe Annäherung vermeidet, das exakte Beugungsfeld berechnet und die Rechengeschwindigkeit optimiert. Der punktbasierte Algorithmus, der polygonbasierte Algorithmus und der schichtbasierte Algorithmus von HOLO können je nach den unterschiedlichen Anforderungen der Kunden und Szenen auf verschiedene digitale 3D-Holografie-Inhalte oder auf die gleiche Produktion von digitalen 3D-Holografie-Inhalten angewendet werden.

Diese drei Algorithmen wurden entwickelt, um die Berechnungsmethode zu optimieren und die Effizienz der Berechnung zu verbessern, wodurch holografische digitale Inhalte schnell erzeugt werden können. Sie leisten einen sehr positiven Beitrag in der Immobilienbranche, im E-Commerce, im Bildungswesen und in anderen Branchen, die heute Inhalte in Richtung 3D-Holografie erstellen. Verschiedene Branchen benötigen holografische 3D-Inhalte oder leichtgewichtige Produktdarstellungsdienste, um die Reaktionsfähigkeit des Terminals zu beschleunigen.

Der von HOLO entwickelte Algorithmus für holografische 3D-Inhalte kann die Berechnungseffizienz effektiv verbessern und ist daher von grundlegender Bedeutung für die Industrie und ihre Anwendungen.