Japanska datavetare har utvecklat en speciell dator som kan projicera högkvalitativ tredimensionell (3-D) holografi som video. Forskargruppen ledd av Tomoyoshi Ito, som är professor vid Institute for Global Prominent Research, Chiba University, har arbetat för att öka hastigheten på de holografiska projektionerna genom att utveckla ny hårdvara.

Holografi har en lång historia. Sedan 1960 när den första lasern uppfanns, många verk som involverar laserhologram har producerats. För att digitalisera dessa analoga teknologier och utveckla elektronholografitekniker för att projicera 3D-holografibilder som video, datorkrafter med mer än 10 bilder per sekund och 1 biljon pixlar per bildruta krävs. Därför, hårdvaruutveckling, samt motsvarande mjukvaruutveckling, representerar några av de största utmaningarna för forskare inom detta område.

Också, att göra ett 3D-objekt från tvådimensionell (2D) data, det är nödvändigt att överväga flera faktorer inklusive binokulär parallax, rörelseparallax, konvergensvinkel, fokusjustering, och uppskattningar gjorda baserade på mänsklig erfarenhet. För närvarande, allmänna 3D-tv-apparater (TV-apparater) använder binokulär parallax för stereoskopi, men barn kan inte använda den här tekniken eftersom den har potential att skada deras hälsa, en risk som är relaterad till skillnaden mellan de avstånd som en hjärna uppfattar och de som ögonen fokuserar på. Många forskare runt om i världen har investerat i videoholografi, vilket kan göra att fler människor kan njuta av 3D-TV på ett säkert sätt.

Ito, som är astronom och datavetare, började arbeta på specialdesignade datorer för holografi, kallas HORN, 1992. HORN-8, som använder en beräkningsmetod, amplitudtypen, för att justera ljusets intensitet, erkändes som världens snabbaste dator för holografi i en publikation i den internationella vetenskapstidskriften Naturelektronik den 17 april, 2018.

Med den nyutvecklade "fastypen" HORN-8, beräkningsmetoden för att justera ljusets fas implementerades, och forskarna lyckades projicera holografiinformation som en 3D-video med bilder av hög kvalitet. Denna forskning publicerades i Optik Express den 28 september, 2018.

"Vi har utvecklat höghastighetsdatorer för 3D-holografi genom att implementera kunskapen om informationsteknik och tekniken för elektrisk och elektronisk teknik och genom att lära oss insikter från datavetenskap och optiska metoder, " Sa Ito. "Detta är ett resultat av det tvärvetenskapliga tillvägagångssättet i vår forskning som har genomförts i över 25 år med den berömvärda insatsen av våra studenter som har studerat i vårt labb."

Takashi Nishitsuji, en tidigare student vid Itos labb och nu biträdande professor vid Tokyo Metropolitan University, som ledde experimentet, sa "HORN-8 är frukten av många människors visdom, Kompetens, och ansträngningar. Vi vill fortsätta forskningen av HORN och pröva andra metoder från olika perspektiv för dess praktiska tillämpning."

I den senaste fastypen av HORN-8, åtta chips är monterade på FPGA-kortet (Field Programmable Gate Array). Detta gör att man kan undvika ett flaskhalsproblem för bearbetningshastigheten med beräkningsmetoden, genom vilket chipsen hindras från att kommunicera med varandra. Med detta tillvägagångssätt, HORN-8 ökar beräkningshastigheten i proportion till antalet chips, så att den kan projicera videoholografi tydligare.