千葉大、３次元画像でホログラムを最速表示する計算方法を開発

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  100万点の3次元物体からの再生像（千葉大提供）

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千葉大学大学院工学研究科の下馬場朋禄准教授、伊藤智義教授らの研究チームは、光の干渉や回折を利用して物体を３次元画像で表現するホログラムを、世界最速で計算して再生する手法を開発した。アルゴリズムの改良で計算量を大幅に減らし、パソコンによる計算で、一般的な手法に比べて約２万倍高速化した。ホログラフィー技術で立体動画を再生する３次元ディスプレー（ホログラフィックディスプレー）の実用化が近づく。

開発した手法では、１００万点（１０００×１０００画素）の複雑な３次元物体を再生したシミュレーション実験において、特殊なハードウエアを使わずに計算時間を０・５秒に短縮した。従来手法では約１万秒かかっていた。ホログラフィックディスプレーは特殊なメガネがいらず、両眼・運動視差、目の焦点調節、輻輳（ふくそう）などの点で違和感のない立体像を表示可能。立体知覚の条件を全て満たすため“究極の立体ディスプレー”といわれる。ディスプレー装置開発が進む一方で、ホログラムの再生に膨大な計算が必要なことから、計算の高速化が実用化のカギになっていた。

下馬場准教授らは今回、「ウェーブレット変換」と呼ばれる画像処理の手法をホログラムの計算に応用。ホログラムの再生に十分な、上位数％の強度の高い信号だけを取り出して計算に利用することで、計算量を約１００分の１に減らした。さらに、ホログラムと３次元物体の間に仮想面を設けることで計算領域を狭める手法「波面記録法」と組み合わせて、高速化した。

今後、演算性能を高められるグラフィックス・プロセッシング・ユニット（ＧＰＵ）などを採用すれば、さらに２０―３０倍の高速化が可能。ホログラムのアニメーションやゲームなどへの応用が広がる。