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염한주,천상훈,최경희,박중기 한국전자통신연구원 2022 ETRI Journal Vol.44 No.1
We propose an efficient method for synthesizing mesh-based realistic computer-generated hologram (CGH). In a previous nonanalytic mesh-based CGH synthesis, the angular spectrum of the two-dimensional (2D) plane is calculated using the fast Fourier transform (FFT) with the same size as the resolution of the final hologram. Because FFT increases the computation time as the size of the input matrix increases, the previous method has a problem: The higher the resolution of the hologram, the greater the computational load, thereby delaying synthesis time. In this study, when calculating the angular spectrum of the 2D plane in mesh-based CGH synthesis, we propose a method to calculate the angular spectrum by defining the 2D plane with an arbitrary size smaller than the resolution of the final hologram. The resolution adjustment method reduces the computation time and can be applied to occlusion culling and texturing for the realistic effect of mesh-based CGH. We describe the principle, error analysis, application of realistic effect, and experimental results of the proposed method.
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폴리곤기반 CGH 생성에서의 실용적인 준해석적 텍스쳐링
오승택,염한주,전상훈,박중기 한국방송·미디어공학회 2020 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2020 No.7
본 논문에서는 폴리곤기반 CGH 생성에서 텍스쳐 적용을 위한 준해석적 기법을 소개한다. 각각의 단위 폴리곤의 근방에서 폴리곤에 의해 회절되는 파면을 서로 독립인 기하학적 필드와 텍스쳐 필드의 곱으로 표현한다. 기하학적 필드는 기존의 해석적 방법을 적용하고 텍스쳐필드는 FFT 기반의 비해석적 방법을 적용하여 폴리곤 근방에서의 각스펙트럼을 얻고 이들의 FFT기반 합성곱을 통해 폴리곤 근방의 텍스쳐가 포함된 폴리곤의 회절 파면을 얻고 이를 홀로그램 평면까지 진행시켜 최종 홀로그램을 생성한다. 본 방법은 기하학적 필드에 해석적 방법을 적용하여 FFT기반의 비해석적 방법에 비해 복원 영상의 품질이 우수하며 CGH 생성속도 측면에서는 텍스쳐가 없는 경우의 해석적 방법과 유사하며 텍스쳐 이미지의 해상도에 상관없이 홀로그램 해상도에만 의존하는 장점이 있다.
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초고해상도 홀로그램 생성을 위한 GPU 기반 Shift-FFT 처리 구현
이재홍(Jaehong Lee),강호민(Homin Kang),염한주(Han-ju Yeom),전상훈(Sanghoon Cheon),박중기(Joongki Park),김덕수(Duksu Kim) 한국방송·미디어공학회 2020 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2020 No.7
본 논문은 초고해상도 컴퓨터 홀로그램 생성을 위한 GPU 기반 2D Shift-FFT 의 효율적인 구현 방법을 제안한다. 본 연구가 제안하는 알고리즘은 기존에 여섯 단계로 이루어진 처리과정을 다섯 단계로 줄임으로서, 병렬처리에서 비효율적인 메모리 접근 과정을 줄인다. 또한, 핀드(pinned) 메모리 기반의 CPU-GPU 데이터 통신 통로인 핀드버퍼(pinned buffer)를 사용하고 다중 스트림을 채용함으로써, GPU 활용의 주요 병목원인이 되는 데이터 통신의 부하를 줄이고 GPU 활용 효율을 높인다. 본 연구는 제안하는 알고리즘의 효용성을 증명하기 위해 서로 다른 두 시스템에 알고리즘을 구현하고, 다양한 크기의 행렬에 대한 2D-FFT 처리에 대한 성능을 측정하였다. 그 결과, CPU 기반의 FFTW 라이브러리 대비 최대 3 배, 동일한 GPU 를 사용하는 cuFFT 라이브러리 대비 최대 1.5 배 높은 성능을 달성하였다. 이러한 결과는, 본 연구가 제안하는 알고리즘의 효용성을 보여주는 결과다.
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