Forskare från Tokyo Metropolitan University har utvecklat ett nytt sätt att beräkna enkla hologram för head-up-skärmar (HUD) och nära-ögons displayer (NED). Metoden är upp till 56 gånger snabbare än konventionella algoritmer och kräver inte energisugna grafikprocessorer (GPU:er), körs istället på vanliga datorkärnor. Detta öppnar vägen för att utveckla kompakta, energieffektiva augmented reality-enheter, inklusive 3D-navigering på bilens vindrutor och glasögon.

Termen hologram kan fortfarande ha en sci-fi-ring till det, men holografi, vetenskapen om att göra 3D-registreringar av ljus, används överallt, från mikroskopi, bedrägeribekämpning på sedlar till toppmodern datalagring. Överallt, det är, förutom den mest uppenbara potentiella applikationen:verkligen 3D-skärmar. Utplaceringen av 3D-skärmar som inte kräver speciella glasögon har ännu inte blivit utbredd. De senaste framstegen inkluderar virtual reality (VR) teknik, men de allra flesta förlitar sig på optiska knep som övertygar det mänskliga ögat att se saker i 3D. Detta är inte alltid möjligt och begränsar dess omfattning.

En av anledningarna är att generering av ett hologram av godtyckliga 3D-objekt är en beräkningstung övning. Detta gör varje beräkning långsam och energihungrig, en allvarlig begränsning när du vill visa stora 3D-bilder som ändras i realtid. De allra flesta kräver specialiserad hårdvara som GPU:er, de energisnurrande chipsen som driver modernt spel. Detta begränsar starkt var 3D-skärmar kan distribueras.

Således, ett team ledd av biträdande professor Takashi Nishitsuji tittade på hur hologram beräknades. De insåg att alla applikationer inte behövde en fullständig återgivning av 3D-polygoner. Genom att enbart fokusera på att rita kanten runt 3D-objekt, de lyckades avsevärt minska beräkningsbelastningen för hologramberäkningar. Särskilt, de kunde undvika att använda snabb-Fourier-transformeringar (FFT), de intensiva matematikrutinerna som driver hologram med fulla polygoner.

Teamet kombinerade simuleringsdata med riktiga experiment genom att visa sina hologram på en spatial light modulator (SLM) och belysa dem med laserljus för att producera en riktig 3D-bild. Vid hög upplösning, de fann att deras metod kunde beräkna hologram upp till 56 gånger snabbare, och att bilderna jämfördes positivt med de som gjorts med långsammare, konventionella metoder. Viktigt, laget använde bara en vanlig datorberäkningskärna utan fristående grafikprocessor, vilket gör hela processen betydligt mindre resurshungrig.

Snabbare beräkningar på enklare kärnor betyder lättare, mer kompakta energieffektiva enheter som kan användas i ett större antal inställningar. Teamet fortsätter utvecklingen av head-up displayer (HUD) på bilens vindrutor för navigering, och även augmented reality-glasögon för att vidarebefordra instruktioner om praktiska tekniska förfaranden, båda spännande utsikterna för en nära framtid.