KR20100023865A - 자유 어드레싱 방식 홀로그램 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법 - Google Patents

자유 어드레싱 방식 홀로그램 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 광 변조 수단(SLM)을 가진 홀로그래픽 재생 장치(HAE)용 비디오 홀로그램 생성 방법으로서, 상기 광 변조 수단에서, 물체 점들(OP)로 분할된 장면(3D-S)이 전체 홀로그램(HΣSLM)으로서 코딩되고, 비디오 홀로그램의 재구성의 주기성 인터벌 내에 놓인 가시성 범위(VR)로부터 재구성으로서 보여질 수 있는, 비디오 홀로그램 생성 방법에 관한 것이다. 상기 가시성 범위(VR)는 장면(3D-S)의 재구성될 각각의 물체 점(OP)과 함께 서브 홀로그램(SH)을 규정하고, 전체 홀로그램(HΣSLM)은 서브 홀로그램(SH)의 중첩으로부터 생성되며, 이미지 내용의 시퀀스에서 각각의 이미지에 대해, 시퀀스의 연속하는 이미지(Pn-1, Pn)에서 관찰자 위치(VP)에 따라 가시성과 관련해서 차이나는, 물체 점들의 차이 서브 홀로그램들(SD)이 생성된다. 디스플레이 장치(HAE)는 데이터량의 현저한 감소에도 불구하고 비디오 홀로그램을 다시 높은 품질로 제공하는 수단을 포함한다.
광 변조 수단, 물체 점, 관찰자 위치, 차이 서브 홀로그램, 디스플레이 장치.

Description

자유 어드레싱 방식 홀로그램 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법{METHOD FOR GENERATING VIDEO HOLOGRAMS FOR A HOLOGRAPHIC REPRODUCTION DEVICE WITH FREE ADDRESSING}
본 발명은 자유 어드레싱 방식 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법에 관한 것이다.
상기 방법을 실시하기 위한 수단은 콘텐츠 생성기라고 한다. 콘텐츠 생성기는 상기 방법에 따라 홀로그래픽 재생 장치에 표시하기 위해 필요한 홀로그램 값들을 생성하므로, 데이터 소오스로 해석될 수 있다. 생성된 홀로그램 값들은 홀로그래픽 재생 장치에 직접 전송될 수 있거나 또는 디지털 메모리 수단에 저장될 수 있다.
자유 어드레싱 방식 홀로그래픽 재생 장치는 데이터 수신기로 해석되고, 방법에 따라 또는 콘텐츠 생성에 따라 생성된 홀로그램 데이터를 홀로그래픽으로 표시한다.
실시간 홀로그램의 표시는 하드웨어 컴포넌트 및 계산 기술적 방법의 개발로 인해 중요한 분야에 사용될 수 있다. 디지털 홀로그래피의 중요한 과제는 종래의 비디오 데이터에 비해 이미지당 훨씬 더 많은 데이터량의 처리에 있다. 이러한 많 은 데이터 량은 메모리- 및 전송 매체, 예컨대 네트워크 컴포넌트 및 버스 시스템에 대한 매우 높은 요구를 갖는다. 종래의 비디오 데이터의 전송 및 처리는 리소스에 대한 높은 요구를 갖는다.
홀로그래픽 재생 장치의 기초가 되는 원리는, 하나 이상의 광 변조 수단에서, 물체 점들로 분할된 장면이 전체 홀로그램으로서 코딩되고, 비디오 홀로그램의 재구성의 주기성 인터벌 내에 놓인 가시성 범위로부터 재구성으로서 보여질 수 있으며, 상기 가시성 범위는 장면의 재구성될 각각의 물체 점과 함께 서브 홀로그램을 규정하고, 전체 홀로그램은 서브 홀로그램의 중첩으로부터 생성되는 것이다. 상기 원리는 물체가 방출하는 각각의 파면을 하나 또는 다수의 가시성 범위 내로 재구성하기 위한 것이다.
상세하게는 이러한 장치의 기초가 되는 원리는 개별 물체 점의 재구성이 광 변조 수단에서 코딩되는 전체 홀로그램의 부분으로서 단 하나의 서브 홀로그램만을 필요로 하는 것이다. 홀로그래픽 재생 장치는 하나 이상의 디스플레이 수단을 포함한다. 여기서, 디스플레이 수단은 하나의 장면의 홀로그램이 코딩되는 광 변조기 자체, 또는 광 변조기에서 코딩된 홀로그램 또는 광 변조기에서 코딩된 하나의 장면의 파면이 이미지화되는 광학 소자, 예컨대 렌즈 또는 거울을 말한다.
상기 간행물에서, 광 변조 수단 또는 SLM은 하나 또는 다수의 독립적인 광원의 광빔을 스위칭, 블랭킹(blanking) 또는 변조함으로써 강도, 색 및/또는 위상을 제어하기 위한 장치를 말한다. 홀로그래픽 재생 장치는 일반적으로 제어 가능한 화소들의 매트릭스를 포함하고, 화소들은 통과하는 광의 진폭 및/또는 위상을 변화 시킴으로써 물체 점들을 재구성한다. 광 변조 수단은 그러한 매트릭스를 포함한다. 광 변조 수단은 예컨대 음향 광 변조기 AOM(acousto-optic modulator)으로서 이산적으로 또는 연속적으로 구현될 수 있다. 진폭 변조에 의한 홀로그램의 재구성을 위한 실시예는 액정 디스플레이(LCD)로 이루어질 수 있다. 본 발명은 또한 충분한 간섭성 광을 광 파면 또는 광파 릴리프로 변조하기 위한 다른 제어 가능한 장치에 관한 것이다.
화소라는 용어는 광 변조기의 제어 가능한 홀로그램-화소를 포함하고, 홀로그램 점의 이산 값을 나타내며 개별적으로 어드레싱되고 제어된다. 각각의 화소는 홀로그램의 홀로그램 점을 나타낸다. LCD의 경우, 화소는 개별적으로 제어 가능한 디스플레이-화소를 의미한다. DMD(Digital Micromirror Device, Mikrospiegelarray), 예컨대 DLP(Digital Light Processing)의 경우, 화소는 개별적으로 제어 가능한 마이크로 거울 또는 그들의 작은 그룹이다. 연속 광 변조 수단의 경우, 화소는 홀로그램 점을 나타내는 가상 영역을 포함한다. 색 표시의 경우, 일반적으로 하나의 화소는 기본 색을 나타내는 다수의 서브 화소로 분할된다.
"변환" 이라는 용어는 변환과 동등하거나 또는 변환과 유사한 수학적 기술 또는 계산 기술을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 수학적 의미에서 변환은 맥스웰 파동 방정식에 의해 정확히 표현되는 물리적 공정의 근사이다. 프레넬 변환(Fresnel transformation)과 같은 변환 또는 푸리에 변환으로서 공지된, 특별한 그룹의 변환은 2차 근사를 나타낸다. 변환은 일반적으로 대수로 표시되며 미분으로 표시되지 않기 때문에, 계산 기술에 의해 효율적으로 그리고 고성능으로 처리될 수 있다. 또한, 변환은 광학 시스템으로 정확히 형성될 수 있다.
콘텐츠 생성을 위한 유닛들(즉, 데이터 소오스와 가시화 수단, 예컨대 모니터, LCD 또는 데이터 수신기로서 CRT) 간의 이미지 데이터의 전송은 종래에 하나의 이미지의 전체 내용이 CRT 디스플레이에서와 같이 행마다 상부로부터 하부로 출력되도록 이루어진다. HDTV-모니터용 해상도에서 이는 문제가 되지 않는데, 그 이유는 필요한 데이터량이 필요한 시간 내에 표준화된 인터페이스, 예컨대 디지털 비주얼 인터페이스 DVI 또는 고화질 멀티미디어 인터페이스 HDMI를 통해 전송될 수 있기 때문이다.
콘텐츠 생성 수단, 즉 데이터 소오스는 예컨대 그래픽 카드 또는 소위 3D-랜더링-파이프 라인으로 실시되는 그래픽 서브 시스템이다. 3D-랜더링-그래픽 파이프 라인은 3D-장면을 모니터에 표시하기 위해 프레임 버퍼 내 래스터화된 이미지 데이터로 벡터로 수학적으로 표시하는 방법을 나타낸다. 3차원 이미지 데이터는 깊이 정보 및 일반적으로 재료 및 표면 특성에 대한 추가 표시를 포함한다. 상기 파이프 라인에서, 예컨대 디스플레이 좌표가 장치 좌표, 텍스처링, 클리핑 및 앤티앨리어싱(antialiasing)으로 환산된다. 그래픽 어댑터의 프레임 버퍼에 저장된, 래스터화된 이미지, 3D 장면의 2D-프로젝션은 모니터, 예컨대 LCD-디스플레이의 제어 가능한 화소의 화소 값의 데이터를 포함한다. 그래픽 파이프 라인은 3D-랜더링-그래픽 파이프 라인의 결과로부터 홀로그래픽 재생 장치에 표시하기 위한 복소 홀로그램 값들을 생성한다.
종래의 2D-디스플레이에 비해, 홀로그래픽 재생 장치는 훨씬 더 많은 수의 화소들, 그에 따라 홀로그램 값들에 대한 훨씬 더 많은 데이터량을 필요로 한다. 본 발명의 과제는 비디오 홀로그램에 대해 생성되는 데이터량을 현저히 감소시키는 방법을 제공하는 것이다. 따라서, 데이터 소오스, 즉 콘텐츠 생성 수단과 데이터 수신기, 즉 홀로그래픽 재생 장치 사이에서 전송되는 데이터량이 최소화되어야 한다. 디지털 메모리 매체에 비디오 홀로그램을 저장하기 위해 필요한 데이터량도 감소되어야 한다. 또한, 수신되는 데이터량의 감소시에도 품질의 저하 없이 시퀀스를 제공할 수 있는, 홀로그래픽 재생 장치가 형성되어야 한다. 상기 방법은 공지된 데이터 저장 및 데이터 전송 수단의 사용을 허용해야 한다. 처리 가능한 데이터량은 비디오 홀로그램의 후속 처리 및 인수를 가능하게 하는데 기여해야 한다.
선행 기술에 개시된 전송의 경우, 하나의 시퀀스의 이미지마다 또는 이미지 프레임마다 전체 데이터량이 콘텐츠 생성 수단(데이터 소오스로서)으로부터 홀로그래픽 재생 장치(데이터 수신기로서)로 전송된다. 전체 홀로그램 정보들, 이미지 교체시 변화되지 않았던 홀로그램 정보도 전송된다. 홀로그램이 3차원 공간에 물체 점들을 재구성하기 때문에, 처음에는 하나의 이미지 프레임에서 어떤 물체 점이 선행 이미지 프레임에 비해 변화되었는지를 아는 것으로 충분하다. 상기 변화는 특히 위치, 색 및 명도에 관련한 것이다.
본 발명에 따른, 비디오 홀로그램의 생성 방법은 하나 이상의 광 변조 수단을 가진 홀로그래픽 재생 장치에 적합하고, 상기 광 변조 수단에서, 물체 점들로 분할된 장면이 전체 홀로그램으로서 코딩되며 비디오 홀로그램의 재구성의 주기성 인터벌 내에 놓인 가시성 범위로부터의 재구성으로서 보여질 수 있고, 가시성 범위는 장면의 재구성될 각각의 물체 점과 함께 서브 홀로그램을 규정하고, 전체 홀로그램은 서브 홀로그램의 중첩으로부터 생성된다. 상응하는 광 변조 수단을 가진 이러한 홀로그래픽 재생 장치의 기초가 되는 원리는 하나의 장면의 물체 점들의 정보로 변조된 파면이 하나 이상의 가시성 범위에서 중첩되는 것이다. 가시성 범위에 대한 용어 규정은 이미 설명되었다.
또한, 하나의 장면의 개별 물체 점의 재구성이 광 변조 수단에서 코딩된 전체 홀로그램의 부분인, 단 하나의 서브 홀로그램만을 필요로 하는 원리가 이용된다. 개별 물체 점은 각각 서브 홀로그램에 의해 생성되고, 서브 홀로그램의 위치는 물체 점의 위치에 의존하고, 상기 서브 홀로그램의 크기는 관찰자의 위치에 의존한다. 광 변조 수단에서 서브 홀로그램의 영역은 이하에서 변조기 영역이라 한다. 변조기 영역은 물체 점을 재구성하기 위해 필요한 광 변조 수단의 부분 영역이다. 변조기 영역은 물체 점을 재구성하기 위해 광 변조기에서 어떤 화소가 상응하게 제어되어야 하는지를 나타낸다. 변조기 영역의 위치는, 물체 점이 소위 고정 물체 점이면, 고정적으로 유지된다. 재구성될 물체 점의 위치는 관찰자 위치에 따라 변한다. 관찰자 위치에 따른 변조기 영역의 변화에 의해, 물체 점이 고정 코딩된다. 즉, 물체 점의 공간적 위치가 관찰자 위치에 따라 변하지 않는다. 본 발명과 관련해서, 이 원리는 유사하게 처리될 수 있다. 변조기 영역의 중심은 가장 간단한 해결책에서 재구성될 물체 점과 가시성 범위의 중심을 통과하는 직선 상에 놓인다. 변조기 영역의 크기는 가장 간단한 해결책에서 절편 정리(intercept theorem)에 의해 검출되고, 가시성 범위는 광 변조기 상에 재구성될 물체 점을 통해 백트래킹된다(backtrack).
서브 홀로그램의 바람직한 사용시, 광 변조 수단의 제어 가능한 가장 작은 유닛인, 화소는 개별 서브 홀로그램의 정보를 포함할 뿐만 아니라, 중첩의 결과로서 다수의 서브 홀로그램의 정보를 포함한다.
본 발명의 기초가 되는 원리는 이미지의 시퀀스에서 각각 새로이 가시되는 물체 점과 이제 이것에 의해 은폐된 물체 점의 차이 서브 홀로그램을 생성하는 것이다. 관찰자 위치에 따른 가시성과 관련해서, 차이 서브 홀로그램(하기 도면 및 실시예 참고)은
- (a) 현재 이미지에 없는 물체 점의 서브 홀로그램과 선행 이미지에서 이것에 의해 은폐되었던, 더 깊은 그리고 이제 가시되는 물체 점의 서브 홀로그램의 차이, 또는 그 반대의 차이에 의해
- (b) 현재 이미지에 새로이 가시되는 물체 점의 서브 홀로그램과 선행 이미지에서 이것에 의해 덮이는 물체 점의 서브 홀로그램의 차이에 의해
- (c) 고정 물체 점의 위치에서 가시성이 변하지 않는 경우, 색- 및 명도 변화의 서브 홀로그램 및/또는 상기 변화를 나타내는 데이터에 의해 정해진다.
물체 점의 이동은 일반적으로 상응하는 점들의 생략 및 첨가로서 해석될 수 있고 가시성의 상기 경우별 차이에 포함된다. 물체 점들에 대해 배경이 주어지지는 경우도 포함된다. 이 경우, 차이 서브 홀로그램은 물체 점의 상응하는 서브 홀로그램이다.
물체 점의 변함없는 가시성을 가진 고정 물체 점에 대해, 바람직하게는 색- 및/또는 명도 변화를 나타내는 데이터 또는 경우에 따라 상응하는 서브 홀로그램이 결정된다.
본 발명에 따라, 각각의 차이 서브 홀로그램에 대해 소위 서술적 데이터(descriptive data)가 생성된다. 상기 서술적 데이터는 일반적으로 차이 서브 홀로그램의 처리, 즉 홀로그래픽 재생 장치에 의한 실행을 가능하게 하고, 제어하거나 또는 용이하게 하기 위해 사용된다. 서술적 데이터는 예컨대 차이 서브 홀로그램의 크기, 광 변조기 상의 위치, 화소 범위, 메모리 영역에 대한 포인터, 인덱스 등을 포함한다. 따라서, 서술적 데이터는 예컨대 메모리 영역에 대한 필요한 포인터가 신속한 데이터 액세스를 가능하게 함으로써, 고성능 처리를 가능하게 한다. 또한, 서술적 데이터는 예컨대 차이 서브 홀로그램의 어드레스 영역을 홀로그래픽 재생 장치의 디스플레이 버퍼 내에서 판독하거나 또는 고성능으로 검출하기 위해 사용된다. 따라서, 상기 메모리 영역이 고성능으로 채워짐으로써, 광 변조기의 상응하는 화소가 제어될 수 있다. 하나의 점에 대해, 서술적 데이터와 차이 서브 홀로그램이 통합되어 소위 차이 데이터를 형성한다.
본 발명에 따라 홀로그래픽 데이터의 생성 중에 다른 최적화가 이루어진다. 제어 유닛은 차이 데이터 또는 대안으로서 전체 홀로그램, 즉 완전한 이미지 내용을 생성하는 것이 바람직한지의 여부를 최적의 방식으로 결정한다. 예컨대 비디오 단편(videocut)에서와 같이, 이미지 내용이 너무 변화되었으면, 물체 점에 상응하는 매우 많은 차이 데이터가 전송되어야 한다. 이 경우, 데이터 전송 또는 상기 데이터량의 처리를 위한 비용은 전체 이미지의 전체 홀로그램에 대한 비용보다 더 높을 수 있다. 이 경우, 바람직하게 전체 홀로그램이 생성된다. 차이 데이터의 생성, 저장 및 전송은 자유 순서 또는 하위 순서로 이루어질 수 있는데, 그 이유는 전술한 바와 같이, 본 발명에 따라 처리를 위해 필요한 추가 정보가 서술적 데이터에 의해 차이 서브 홀로그램에 부여되어 있기 때문이다. 공지된 가시화 시스템의 엄격한 행별 생성 또는 전송과는 달리, 본 발명에 따른 방법은 선택적 생성, 그에 따라 선택적 전송 또는 전송을 허용한다. 바람직하게는, 차이 데이터가 즉각, 즉 차이 데이터의 검출 직후에 데이터 수신기, 예컨대 홀로그래픽 재생 장치에 전송된다. 다수의 점의 차이 데이터들을 통합하여 데이터 패킷을 형성하는 것도 가능하다. 본 발명에 따라 상기 생성된 데이터, 즉 차이 서브 홀로그램 및 관련 서술적 데이터가 디지털 메모리 수단을 위해 제공되거나 또는 홀로그래픽 디스플레이 장치에 직접 전송된다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 비디오 홀로그램에 필요한 데이터량이 현저히 감소할 수 있다. 본 발명의 장점은 특히 홀로그래픽 재생 장치의 광 변조기가 더 큰 해상도를 가질수록, 더 자주 전체 홀로그램 대신에 개별 차이 서브 홀로그램, 즉 현저히 더 적은 데이터량만이 전송 또는 저장된다는 것이다. 홀로그래픽 표시의 완벽한 품질을 지원하기 위해, 정해진 인터벌로 전체 홀로그램이 전송될 수 있다.
현저히 더 적은 데이터량은 종래의 디지털 메모리 매체에 비디오 시퀀스의 저장을 허용한다. 본 발명의 특별한 장점에 의해, 컴퓨터 네트워크 및 인터넷을 통한 데이터 전송 비용이 현저히 감소된다.
본 발명의 개선예에서, 서술적 데이터는 추가로, 서브 홀로그램의 원리를 바람직하게 적용한 상이한 홀로그래픽 재생 장치에 대한 차이 서브 홀로그램의 할당을 가능하게 하는 일반화된 정보를 포함한다. 이러한 스키마는 산업 표준으로서 정해질 수 있다.
데이터 소스로서 본 발명에 따른 방법을 기초로, 홀로그래픽 재생 장치는 수신기 측으로서 해석된다. 따라서, 홀로그래픽 재생 장치에 대해, 상기 방법에 따라 생성된 비디오 홀로그램 데이터로부터 다시 홀로그램을 제공할 수 있는 수단 및 방법이 필요하다. 홀로그래픽 재생 장치는 하나 이상의 디스플레이 수단을 포함한다. 여기서, 디스플레이 수단은 하나의 장면의 홀로그램이 코딩되는 광 변조기 자체, 또는 광 변조기에서 코딩된 홀로그램 또는 광 변조기에서 코딩된 하나의 장면의 파면이 이미지화되는 광학 소자, 예컨대 렌즈 또는 거울을 말한다. 디스플레이 수단의 고정 및 가시성 범위에 장면을 재구성하기 위한 원리는 출원인의 간행물에 설명되어 있다. 간행물 WO 2004/044659 및 WO 2006/027228에서, 디스플레이 수단은 광 변조기 자체이다. 간행물 WO 2006/119760, 장면의 홀로그래픽 재구성을 위한 프로젝션 장치 및 방법에서, 디스플레이 수단은 광 변조기에서 코딩된 홀로그램이 이미지화되는 광학 소자이다. DE 10 2006 004 300, 장면의 홀로그래픽 재구성을 위한 프로젝션 장치에서, 디스플레이 수단은 광 변조기에서 코딩된 장면의 파면이 이미지화되는 광학 소자이다. 출원인의 WO 2006/066919에는 전술한 비디오 홀로그램 계산 방법이 설명된다.
홀로그래픽 재생 장치는 디스플레이 메모리 또는 상응하는 메모리 아키텍처를 포함하고, 이로부터 화소 값들이 판독된다. 화소 값들에 의해, 광 변조 수단의 화소의 상응하는 제어가 이루어진다. 디스플레이 메모리는 디스플레이 출력을 위한 데이터가 있는 그래픽 카드의 메모리이다; 이 메모리는 비디오 RAM(또는 VRAM)이라고도 한다.
상기 방법에 따라 이미지 프레임마다 전체 홀로그램이 아니라 차이 데이터가 홀로그래픽 재생 장치에 전송된다. 본 발명에 따라 홀로그래픽 재생 장치는 소위 스플리터를 포함한다. 스플리터들은 상기 방법에 따라 생성된 데이터 스트림으로부터 차이 데이터를 검출하고 차이 서브 홀로그램의 데이터 및 관련 서술적 데이터로 분할하는 계산 수단이다. 서술적 데이터에 의해, 스플리터는 예컨대 차이 서브 홀로그램들이 이를 위해 제공된 디스플레이 메모리의 메모리 영역 내로 기입됨으로써 광 변조 수단에 제공되는 것을 보장한다.
광 변조기들은 일반적으로 액티브 매트릭스-디스플레이들이며, 이들의 화소 값들은 정보를 잃어버리지 않기 위해 끊임없이 리프레시되어야 한다. 변화되었던 이미지 내용만이 광 변조기로 전송되면, 변화되지 않은 이미지 내용의 영역에서 상응하는 정보가 사라질 것이다. 따라서, 변화되지 않은 상태로 유지된 물체 점들은 더 이상 나타나지 않을 것이다. 이러한 광 변조기에서는 매 리프레시 사이클 내에 전체 이미지 내용이 디스플레이 메모리에 제공될 수 있어야 하는데, 왜냐하면 하나의 리프레시 사이클 내에 전체 이미지 내용이 디스플레이 메모리로부터 판독되고, 그로부터 상응하게 화소가 제어 또는 리프레시되기 때문이다.
동시에, 본 발명에 따라 차이 서브 홀로그램의 데이터들은 디스플레이 메모리에 기입된다. 이 때문에, 동시에 판독 및 기록을 위한 기능성을 충족시키는 특수 디스플레이 메모리 또는 적합한 메모리 아키텍처가 제시된다. 따라서, 기록 모드에서 새로운 차이 서브 홀로그램이 저장되고, 동시에 판독 모드에서는 전체 디스플레이 메모리가 판독되어 정보가 화소의 제어를 위해 광 변조기로 전송되는 것이 보장된다. 바람직하게는 듀얼 포트-RAM이 디스플레이 메모리로서 사용된다.
특히, 고해상도 재생 장치에서 차이 서브 홀로그램이 바람직하게 생성된다. 본 발명에 따른 방법은 콘텐츠 생성기로부터 홀로그래픽 재생 장치로 전송되는 데이터량의 감소를 허용한다. 유사하게, 메모리 수단 및 전송 수단에 대한 요구들도 감소된다. 지금까지 공지된 메모리 수단은 긴 비디오 시퀀스의 저장을 허용한다. 유사하게, 공지된 전송 수단, 예컨대 인터넷, LAN, WLAN, DVI, HDMI 등은 고성능 전송을 보장한다.
실시예를 참고로 본 발명이 하기에 설명된다. 이와 관련해서,
도 1a는 홀로그래픽 재생 장치의 기본 원리를 나타내고,
도 1b는 나타나는 점에 대한 차이 서브 홀로그램을 나타내며,
도 1c는 사라지는 점에 대한 차이 서브 홀로그램을 나타내고,
도 2는 방법의 플로우 챠트이며,
도 3은 홀로그래픽 재생 장치의 구성을 나타낸다.
또한, 서브 홀로그램의 복소 홀로그램 값을 생성하기 위한 특히 바람직한 방 법이 설명된다. 이와 관련해서,
도 B1은 홀로그래픽 재생 장치의 기본 원리 및 물체 점의 변조기 영역을 나타내고,
도 B2a는 렌즈와 프리즘으로 이루어진 이미징 소자를 가진 재생 장치의 측면도이며,
도 B2b는 변조기 영역과 수직 작용 프리즘을 나타내고,
도 B2c는 변조기 영역과 수평 작용 프리즘을 나타내며,
도 B3는 본 발명에 따른 방법의 플로우 챠트이고,
도 B4는 홀로그램 평면 후방에 물체 점을 재구성하기 위한 방법의 변형예이다.
도 1a는 관찰자용 홀로그래픽 재생 장치(HAE)의 기본 원리를 도시한다. 상기 원리는 다수의 관찰자에 대해 유사하다. 관찰자의 위치는 관찰자의 눈 또는 동공(VP)의 위치로 표시된다. 장치는 광 변조 수단(SLM)을 포함하고, 상기 광 변조 수단은 간단한 도시를 위해 이 실시예에서는 디스플레이 수단(B)과 동일하며, 하나 이상의 가시성 범위(VR)에서 하나의 장면(3D-S)의 물체 점들의 정보로 변조된 파면들을 중첩한다. 가시성 범위는 눈을 트래킹한다. 하나의 장면(3D-S)의 개별 물체 점(OP)의 재구성은 광 변조 수단(SLM)에서 코딩된 전체 홀로그램(HΣSLM)의 부분으로서 각각 단 하나의 서브 홀로그램(SH)을 필요로 한다. 광 변조 수단(SLM) 상의 서브 홀로그램의 영역은 변조기 영역(MR)이다. 이 도면에 나타나는 바와 같이, 변조기 영역(MR)은 광 변조 수단(SLM)의 단 하나의 작은 부분 영역이다. 변조기 영역(MR)의 중심은 가장 간단한 해결책에서 재구성될 물체 점(OP)과 가시성 범위(VR)의 중심을 통과하는 직선 상에 놓인다. 변조기 영역(MR)의 크기는 가장 간단한 해결책에서 절편 정리(intercept theorems)에 의해 검출되고, 가시성 범위(VR)는 광 변조 수단(SLM)에 재구성될 물체 점(OP)을 통해 백트래킹된다(backtrack). 이로 인해, 광 변조 수단(SLM) 상의 각각의 화소의 인덱스가 주어진다. 상기 인덱스는 물체 점의 재구성을 위해 필요하다.
도 1b에서는 선행 이미지에 비해 시퀀스의 현재 이미지(Pn)에 새로운 물체 점(OPN)이 나타나지만, 이 물체 점은 도면에 나타나는 바와 같이 관찰자의 가시성에 따라 마지막 이미지(Pn -1)에서 가시되는 물체 점(OPX)을 커버하므로, 상기 물체 점은 이제 가시되지 않는다. 이 경우, 차이 서브 홀로그램(SD=SHN-SHX)은 물체 점(OPX)의 서브 홀로그램(SHX)과 점(OPN)의 서브 홀로그램의 차이로서 정해지고 검출될 수 있다.
도 1c에서는 선행 이미지에 비해 시퀀스의 현재 이미지(Pn)에 물체 점(OPX)이 빠져 있으므로, 도면에 나타나는 바와 같이, 관찰자의 가시성에 따라 마지막 이미지(Pn -1)에서 가시되지 않은, 은폐된 물체 점(OPN)이 이제 가시된다. 이 경우, 차이 서브 홀로그램(SD=SHN-SHX)은 빠진 물체 점(OPX)의 서브 홀로그램(SHX)과 이제 가시되는 물체 점(OPN)의 서브 홀로그램(SHN)의 차이로서 정해지고 검출될 수 있다.
도면 없이, 상이한 색 및/또는 명도를 가진 고정 물체 점에 대한 제 3의 경우가 설명된다. 여기서는 차이 서브 홀로그램이 상응하는 색 또는 명도 정보를 나타낸다. 그러나, 일반적으로 상기 변화를 서술적 데이터로 상세히 나타내는 것으로 충분하다.
하나의 차이 서브 홀로그램에 대해, 추가의 서술적 데이터들이 생성되어 저장된다. 서술적 데이터들은 디스플레이 장치의 디스플레이 메모리 내로 차이 서브 홀로그램의 할당을 가능하게 하거나 또는 용이하게 하는 데이터를 포함한다. 하기에서 도 4에 나타나는 바와 같이, 서술적 데이터들은 차이 서브 홀로그램의 위치 및 크기 및 바람직하게는 화소 영역 및 메모리 영역 등에 대한 추가 인덱스를 포함한다.
도 2는 방법의 플로우 챠트를 도시한다. 제 1 단계에서, 시퀀스의 현재 이미지에 대해 선행 이미지에 대한 차이가 검출된다. 이 데이터들은 예컨대 3D-랜더링-그래픽 파이프 라인에 의해 검출된다. 또한, 관찰자의 위치, 더 정확하게는 그 눈의 동공 또는 동공을 커버하는 가시성 범위의 위치가 제공된다. 상기 준비 단계 중에, 제어 수단(CU)은 변화된 물체 점의 차이 데이터를 생성하는 것이 아니면 전체 이미지에 대한 전체 홀로그램을 생성하는 것이 더 바람직한지의 여부를 최적의 방식으로 결정한다. 예컨대, 단편들에서와 같이, 이미지 내용들이 현저히 상이하면, 전체 홀로그램(HΣSLM)을 생성하는 것이 더 바람직할 수 있다. 그렇지 않으면, 각각의 변화된 물체 점에 대해 차이 서브 홀로그램이 검출된다.
가시성에 따라 도 1b 및 도 1c와 유사하게, 새로운, 이제 가시되는 점이 나타나는지, 지금까지 가시된 물체 점이 빠져있는지 또는 변하지 않는 가시성을 가진 고정 점에 대한 색 및/또는 명도가 변했는지의 여부가 구별된다. 도 1b 및 도 1c와 유사하게, 차이 서브 홀로그램이 각각 가시되는 또는 가시되지 않는 물체 점들의 서브 홀로그램들의 차이로 형성된다. 서브 홀로그램들은 분석적으로 계산되거나 또는 바람직하게는 룩-업 테이블로부터 검출되거나 또는 판독된다. 예컨대, WO 2006/066919에 따른 원리가 상기 분석 방법의 기초가 되며, 바람직하게는 상기 방법에 의해 룩-업 테이블의 서브 홀로그램이 검출된다.
출원인의 WO 2006/066919는 비디오 홀로그램의 계산 방법을 개시한다. 특히, 컴퓨터 지원되어 하기 단계들이 실시됨으로써, 물체 점의 서브 홀로그램의 홀로그램 값들이 검출된다:
- 각각의 토모그래픽 장면 단면의 각각의 물체 데이터 세트로부터, 회절 이미지가 절단 평면에 대해 평행하게 유한 간격을 가진 관찰자 평면에 대한 파동 장의 별도의 2차원 분포의 형태로 계산되고, 모든 단편의 파동 장들이 하나 이상의 공통 가시성 범위에 대해 계산되며,
- 모든 절단 평면의 계산된 분포들은 관찰자 평면에 관련된 하나의 데이터 세트에서 가시성 범위에 대한 공통의 파동 장을 나타내기 위해 가산되고,
- 장면의 하나의 공통 컴퓨터-생성 홀로그램에 대해 홀로그램 데이터 세트를 생성하기 위한 기준 데이터 세트는 기준 평면으로부터 유한히 떨어진, 평행한 홀로 그램 평면으로 변환되며, 상기 홀로그램 평면 내에 광 변조 수단이 놓인다.
색/명도 변화를 가진 고정 물체 점에 대한 제 3 경우, 색 또는 명도 변화의 차이 서브 홀로그램이 검출될 수 있다. 그러나, 일반적으로 상기 변화를 서술적인 파라미터로 나타내는 것으로 충분하다.
다음 단계에서, 차이 서브 홀로그램에 대해 서술적 데이터가 검출된다. 도 1a에 나타나는 바와 같이, 상기 데이터들은 광 변조 수단(SLM) 상의 차이 서브 홀로그램의 위치 및 크기 그리고 인덱스-, 메모리- 및 어드레스 영역 등을 포함한다. 바람직하게는 차이 서브 홀로그램에 필요한 디스플레이 메모리(VRAM)의 메모리 영역 또는 어드레스 영역이 홀로그래픽 재생 장치(HAE)에 포함된다. 일반적으로, 서술적 데이터가 광 변조기 상에 디스플레이를 가능하게 하거나, 제어하거나 또는 용이하게 한다. 여기서, 홀로그래픽 재생 장치 및 특히 광 변조기의 초기화 데이터는 공지된 것으로 전제된다. 예컨대, 상기 데이터들이 홀로그래픽 재생 장치에 의해 조회되거나 또는 판독되었다. 서술적 데이터와 관련해서, 도 3에는 여기서 생성된 데이터가 홀로그래픽 재생 장치에 의해 어떻게 처리되는지가 나타난다. 물체 점의 차이 서브 홀로그램(SD) 및 관련 서술적 데이터(SD_IND)는 함께 차이 데이터(D)를 형성하고, 상기 차이 데이터는 이제, 경우에 따라 후속 데이터 압축 후에, 메모리 수단, 전송 수단 또는 홀로그래픽 재생 장치에 제공된다.
도 3은 홀로그래픽 재생 장치(HAE)의 개략도를 도시하고, 상기 방법에 따라 생성된 비디오 데이터를 품질의 저하 없이 표시하는 원리를 설명한다. 재생 장치용 입력 데이터는 상기 방법에 따라 물체 점에 속한 차이 데이터(D)를 포함하며, 상기 차이 데이터는 각각 서술적 데이터(SD_IND) 및 차이 데이터(SD)로 구성된다. 하나의 물체 점의 차이 데이터는 서술적 데이터와 함께 후속 처리를 위해 필요한 모든 데이터를 포함한다. 도면에서, 차이 데이터들은 예시적으로 점 인덱스 "3", "126" 및 "1056"을 가지며, 이것으로 차이 데이터들이 자유 순서로 전송될 수 있다는 것이 지시된다.
재생 장치는 광 변조 수단(SLM)을 포함한다. 여기서 개략적으로만 도시된 광 변조 수단(SLM)의 제어를 위한 화소 값의 데이터는 디스플레이 메모리(VRAM)로부터 판독된다.
추가로, 재생 장치는
- 차이 데이터(D)를 검출하고 서술적 데이터(SN_IND) 및 차이 서브 홀로그램(SD)의 데이터로 분할하기 위한 수단으로서 스플리터(SX), 및
- 차이 서브 홀로그램(SD)의 데이터를 서술적 데이터(SD_IND)에 따라 디스플레이 메모리(VRAM) 내로 기입하기 위한 수단을 포함한다.
경우에 따라, 차이 서브 홀로그램의 메모리 영역 또는 어드레스 영역이 서술적 데이터 내에 주어지지 않거나 또는 완전히 주어지지 않으면, 상기 영역을 검출하는 추가의 계산 수단(IC)이 필요하다. 바람직하게는 상기 계산 수단(IC)은 스플리터(SX)와 조합된다.
디스플레이 메모리(VRAM)는 화소 값들을 저장된 상태로 유지함으로써, 상기 값들이 후속 디스플레이 인터벌 동안에도 새로운 값으로 오버라이트(overwrite)될 때까지 유지되게 하는 특성을 갖는다.
이 실시예에서, 광 변조기(SLM)는 액티브 매트릭스-디스플레이이며, 그 화소 값들은 정보를 잃어버리지 않기 위해 끊임없이 리프레시되어야 한다. 광 변조기에 있어서, 매 리프레시 사이클 내에 전체 이미지 내용이 디스플레이 메모리(VRAM)에 제공될 수 있어야 한다. 따라서, 하나의 리프레시 사이클 내에 전체 이미지 내용이 디스플레이 메모리로부터 판독되고, 화소가 제어되거나 또는 리프레시된다. 이러한 이유로, 동시 판독 및 기록을 위한 기능성을 충족시키는 특수한 디스플레이 메모리(VRAM)가 제시된다. 도면에 나타나는 바와 같이, 기록 모드에서는 새로운 차이 서브 홀로그램(SD)이 저장되고, 동시에 판독 모드에서는 전체 디스플레이 메모리(VRAM)의 내용이 판독되며 정보가 픽셀의 제어를 위해 광 변조기(SLM)로 전송된다. 상기 방식의 디스플레이 메모리에는, 예컨대 듀얼 포트-RAM 또는 동시 기록 및 판독에 대한 요구를 충족시키는 동일한 기능성의 다른 메모리 기술이 제공된다. 처리될 차이 데이터에 대해, 이 도면에는 광 변조기(SLM)에 서브 홀로그램의 화소 영역이 개략적으로 도시된다. 이로부터, 개별 물체 점의 재구성이 광 변조기(SLM)에서 코딩된 전체 홀로그램(HΣSLM)의 부분으로서 하나의 서브 홀로그램만을 필요로 하는 것을 알 수 있다.
도 B1 내지 도 B4를 참고로, 이하에서 서브 홀로그램을 생성하기 위한 매우 바람직한 방법이 설명된다. 방법의 출발점은 다수의 물체 점으로 구조화되는 색- 및 깊이 정보를 가진 3차원 장면(3D-S)이다. 서브 홀로그램의 바람직한 사용시에도, 광 변조기의 제어 가능한 가장 작은 유닛인, 픽셀이 개별 서브 홀로그램의 정 보뿐만 아니라, 중첩의 결과로서 다수의 서브 홀로그램의 정보도 포함한다.
바람직한 방법의 기초가 되는 사상은 서브 홀로그램의 복소 홀로그램 값들이 광 변조 수단의 변조기 영역에 재구성될 물체 점의 파면으로부터, 변조기 영역에 형성된 이미징 소자의 전달 또는 변조 기능의 계산 및 평가에 의해 검출된다는 것이다. 재구성될 물체 점은 상기 이미징 소자의 초점에 놓인다. 홀로그램 평면은 디스플레이 수단의 위치에 의해 결정되고, 간소화를 위해 하기 설명에서 디스플레이 수단은 광 변조기 자체이다.
방법의 특히 바람직한 실시예에서, 이미징 요소는 홀로그램 평면에 놓인, 기울어진 초점 거리 f를 가진 렌즈를 포함한다. 기울어진 렌즈는 홀로그램 평면에 대해 기울어지지 않은 렌즈와 수직 및 수평으로 작용하는 프리즘으로 구성된다. 엄격히 말하면, 프리즘에 의해 서브 홀로그램이 규정되지 않는데, 그 이유는 비초점(non-focal) 프리즘 기능에 의해 물체 점이 재구성되지 않기 때문이다. 본 발명에 따른 사상을 명확히 나타내기 위해, 이는 하기에서 그렇게 나타나는데, 그 이유는 변조기 영역 내의 프리즘이 복소 홀로그램 값에 기여하기 때문이다. 하나의 렌즈 및 하나의 프리즘에 의해 상기 방법이 하기에서 상세히 설명된다. 물론, 하나의 렌즈만에 대해 또는 프리즘만에 대해서도 유효하지만, 이 경우에는 방법 단계들이 실시되지 않거나 또는 상응하는 용어들이 고려되지 않는다. 서브 홀로그램의 복소 값을 계산하기 위해, 방법은 장면의 각각의 가시 물체 값에 대해 하기 단계를 포함한다:
A: 변조기 영역의 크기 및 위치를 검출하는 단계: 상기 실시예와 유사하지 만, 하기에서 변조기 영역은 국부적 좌표계를 기초로 하며, 좌표계의 원점은 중심에 놓이고, 횡축은 x-좌표를 그리고 종축은 y-좌표를 나타낸다. 변조기 영역의 1/2 폭은 "a"로 그리고 변조기 영역의 1/2 높이는 "b"로 표시되며, 상기 인터벌 한계는 다음 항에 들어간다.
B: 홀로그램 평면에서 렌즈의 서브 홀로그램을 검출하는 단계:
B1: 렌즈의 초점 거리 f를 결정하는 단계:
렌즈의 초점 거리 f는 바람직하게는 재구성될 물체 점과 홀로그램 평면 사이의 정상 간격이다.
B2: 렌즈의 관련 서브 홀로그램의 복소 값들을 검출하는 단계:
관련 서브 홀로그램의 복소 값들은
zL = exp{+/-i*[(π/λf)*(x2 + y2)]}
로부터 검출되고, 상기 식에서 λ는 기준 파장이고, f는 초점 거리이며, (x, y)는 관련 좌표 쌍이다. 여기서, 네거티브 부호는 오목 렌즈의 특성으로부터 주어진다. 볼록 렌즈는 포지티브 부호로 표시된다.
B3: x 및 y 에서 대칭으로 인해, 복소 값을 하나의 사분면에서 검출하고 부호를 고려해서 다른 값을 다른 사분면에 적용하면 된다.
C: 홀로그램 평면에서 프리즘(P)의 서브 홀로그램을 검출하는 단계:
선택된 프리즘은 횡축 또는 종축을 통과한다(다음 도면 참고).
C1: 인터벌 x ∈[-a, a]에서 하기 식
Cx = M*(2π/λ)
로 표시되는 수평 작용 방향을 가진 프리즘(PH)의 선형 팩터 Cx를 결정하는 단계로서, 상기 식에서 M은 프리즘의 기울기임:
C2: 인터벌 y ∈[-b, b]에서 하기 식
Cy = N*(2π/λ)
로 표시되는 수직 작용 방향을 가진 프리즘(PV)의 선형 팩터 Cy를 결정하는 단계로서, 상기 식에서 N은 프리즘의 기울기임:
C3: 조합된 프리즘의 관련 서브 홀로그램의 복소 값들을 검출하는 단계:
관련 서브 홀로그램의 복소 값들은 2개의 프리즘 항들의 중첩
zP = exp{i*[Cx*(x-a)+Cy*(y-b)]}
으로부터 검출된다. 중첩된 프리즘은 국부적 좌표계의 원점을 통과한다.
C4: 홀로그래픽 재생 장치가 가시성 범위로 광원을 이미징하는 특성을 가지면, 상응하는 프리즘 항이 생략된다.
D: 렌즈 및 프리즘에 대한 서브 홀로그램을 변조하는 단계:
조합된 서브 홀로그램의 검출을 위해, 렌즈 및 프리즘의 복소 값들이 복소 승산된다:
zSH = zL* zP
또는 상징적으로
SH = SHL* SHP.
E: 임의 위상(random phase)을 적용하는 단계:
단계 D로부터 각각 변조된 서브 홀로그램에 임의 분포된 위상이 할당됨으로써, 가시성 범위에서 균일한 명도 분포가 보장된다. 임의 위상은 복소 승산이 실시됨으로써 서브 홀로그램에 가산된다:
zSH: = zSH exp (iΦ0)
또는 상징적으로
SH: = SH exp (iΦ0).
임의 위상은 각각의 서브 홀로그램에 개별적으로 할당된다. 바람직하게는 전체적으로 모든 서브 홀로그램의 임의 위상들이 동일하게 분포된다.
F: 강도를 변조하는 단계:
복소 값들에 강도 또는 명도를 나타내는 추가 승산 팩터가 제공된다.
zSH = C*zSH
또는 상징적으로
SH: = C*SH.
G: 전체 홀로그램이 계산되면, 서브 홀로그램들이 중첩되어 전체 홀로그램을 형성한다. 간단한 해결책에서, 서브 홀로그램은 -서브 홀로그램의 위치를 고려해서- 복소 가산되어 전체 홀로그램을 형성한다.
전체 홀로그램 = 하기 식에 의한 서브 홀로그램들의 복소 합,
HΣSLM = ΣSHi
또는 상징적으로
zSLM = ΣzSHi
(글로벌 좌표계에 대해).
상기 방법이 바람직하게는 가시 물체 점에 대해서만 적용된다. 물체 점의 가시성은 장면의 랜더링 중에 3D-랜더링 그래픽 파이프 라인에 의해 결정되고, 관찰자 위치로부터, 즉 동공 위치, 따라서 동공의 위치를 트래킹하는 가시성 범위의 위치로부터 나온다.
상세한 설명은 최선의 해결책을 계산하는 것에 관한 것이다. 물론, 재구성의 열화가 허용되거나 또는 바람직하면, 상기 함수 항은 더 간단한 항으로 대체될 수 있다. 또한, 재구성의 품질을 높이기 위해, 업데이트된 방법 단계가 적용된다. 예컨대, 수차, 공차를 가진 광 변조기 등을 보상하기 위해, 렌즈들 또는 프리즘들이 특별히 선택될 수 있다. 이는 변조기 영역을 결정하기 위한 상기 방법에도 적용된다.
도 1에 기초한 도 B1에 나타나는 바와 같이, 좌표계가 변조기 영역(MR)의 기초가 되고, 상기 좌표계의 원점은 중심에 놓이고, 횡축은 x-좌표를, 종축은 y-좌표 를 나타낸다. 변조기 영역(MR)의 1/2 폭은 a 로 표시되고 1/2 높이는 b 로 표시된다.
도 B2a는 홀로그래픽 재생 장치(HAE)를 측면도로 도시하고, 상기 방법의 기본 원리를 나타낸다. 도 B1과 유사하게, 가시성 범위(VR)로부터 변조기 영역(MR)이 도출된다. 상기 영역은 광 변조 수단(SLM)이 배치된 홀로그램 평면(HE)에 있다. 변조기 영역에 상기 좌표계가 할당된다. 변조기 영역(MR)에는 이미징 소자(OS)가 배치되고, 상기 이미징 소자는 여기서 볼록 렌즈(L)와 프리즘(P)을 포함한다. 프리즘은 수직으로 작용하는 원추 프리즘으로 도시되고, 이미징 소자(OS)는 도면에서 더 잘 나타내기 위해 홀로그램 평면(HE) 전에 놓이는 것으로 도시된다.
도 B2b는 상응하는 좌표 및 치수를 가진 변조기 영역(MR) 전에 수평으로 작용하는 원추 프리즘(PH)을 도시한다. 원추 프리즘은 여기서 종축을 통과한다.
도 B2c는 수직으로 작용하는, 횡축을 통과하는 원추 프리즘(PV)을 도시한다. 2개의 원추 프리즘들은 하기에 설명되는 바와 같이 중첩된다.
도 B3은 바람직한 방법의 플로우 챠트를 도시한다. 방법의 출발점은 다수의 물체 점(OP)으로 구조화된 3차원 장면(3D-S)이다. 물체 점(OP)에 대해 색 및 깊이 정보가 이용될 수 있다. 물체 점의 깊이 정보에 의해, 관찰자 위치 또는 관찰자의 동공에 따른 물체 점의 가시성이 검출된다. 각각의 가시 물체 점에 대해, 단계(A)에서 홀로그램 평면(HE) 또는 광 변조기 중심에서 관련 변조기 영역(MR)의 크기 및 위치가 결정된다. 본 발명에 따라, 재구성될 물체 점(OP)은 홀로그램 평면에 놓인 이미징 소자의 초점으로서 해석된다. 이미징 소자는 볼록 렌즈(L)와 수직으로 또 는 수평으로 작용하는 프리즘(PH, PV)의 조합체를 의미한다. 각각의 가시 물체 점에 대해 단계(B1)에서 렌즈(L)의 초점 거리가 물체 점(OP)과 홀로그램 평면(HE) 사이의 정상 간격으로서 검출된다. 관련 서브 홀로그램(SHL)의 복소 값들은 단계(B2)에서
zL = exp{-i*[(π/λf)*(x2 + y2)]}
로부터 검출되고, 상기 식에서, λ는 기준 파장이고, f는 초점 거리이며, (x, y)는 관련 국부 좌표 쌍이다. 좌표계는 전술한 바와 같이 결정된다.
단계(C)에서, 홀로그램 평면에서 프리즘(P)의 서브 홀로그램(SHp)이 검출된다. 수평의 작용 방향을 가진 프리즘(PH)의 선형 팩터 CX의 결정은 Cx = M*(2π/λ);에 의해 이루어지고, 상기 식에서 M은 프리즘의 기울기이다. 이는 수직 프리즘에 대해 유사하게 기울기 N으로 이루어진다. 관련 서브 홀로그램(SHP)의 복소 값들은 2개의 프리즘 항의 중첩으로부터
SHp:= zp = exp{i*[Cx*(x-a)+cy*(y-b)]}
검출된다. 홀로그래픽 재생 장치가 광원을 가시성 범위(VR) 내에 이미징하는 특성을 가지면, 하나의 프리즘 항이 생략된다.
렌즈(L)의 서브 홀로그램(SHL)과 프리즘(P)의 서브 홀로그램(SHp)이 주어진 후에, 단계(D)에서, 조합된 서브 홀로그램(SH)에 대해 렌즈 및 프리즘의 복소 값들 이
zSH = zL * zP
또는 상징적으로 SH = SHL * SHP 로
복소 승산됨으로써, 상기 서브 홀로그램들이 중첩된다.
단계(E)에서, 동일하게 분포된 임의 위상(random phase)이 서브 홀로그램(SH)에 제공된다.
단계(F)에서, 강도 변조가 이루어지고, 서브 홀로그램(SH)에
zSH = c* zSH
또는 상징적으로 TH:=C*TH 에 의해
강도 팩터가 제공된다. 이제, 물체 점(OP)의 조합된 서브 홀로그램(SH)이 완전히 주어진다.
추가로, 단계(G)에서, 물체 점의 서브 홀로그램이 가산되어 전체 홀로그램(HΣSLM)을 형성한다. 물체 점들의 개별 서브 홀로그램들(SHi)은 중첩될 수 있고 복소 가산되어 전체 홀로그램(HΣSLM)을 형성한다.
전체 홀로그램 = 하기 식에 의한 물체 점들의 서브 홀로그램들의 복소 합
HΣSLM = ΣSHi
또는 zSLM = ΣzSHi(글로벌 좌표계에 대해).
전체 홀로그램(HΣSLM)은 모든 물체 점들의 홀로그램을 나타낸다. 따라서, 상기 홀로그램은 전체 장면(3D-S)을 나타내고 재구성한다.
상기 방법에 의해, 실시간으로, 재구성 공간 내부의 임의의 위치에 있는 물체 점들에 대한 쌍방의 홀로그래픽 표시를 위한 서브 홀로그램이 최근에 이용 가능한 하드웨어 표준 컴포넌트로 생성될 수 있다. 바람직한 방법에 의해, 서브 홀로그램이 검출되고 상기 룩-업 테이블이 서브 홀로그램으로 채워진다. 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치와 유사하게, 이는 서브 홀로그램의 원리를 바람직하게 이용하는 홀로그래픽 재생 장치에 적합하다. 특히 이는 전술한 설명과 유사하게, WO2004/044659, WO2006/027228, WO2006/119760 및 DE 10 2006 004 300에 따른 장치이다.

Claims (20)

  1. 하나 이상의 광 변조 수단(SLM)을 가진 홀로그래픽 재생 장치(HAE)용 비디오 홀로그램 생성 방법에 있어서, 상기 광 변조 수단에서, 물체 점들(OP)로 분할된 장면(3D-S)이 전체 홀로그램(HΣSLM)으로서 코딩되고, 비디오 홀로그램의 재구성의 주기성 인터벌 내에 놓인 가시성 범위(VR)로부터 재구성으로서 보여질 수 있고, 상기 가시성 범위(VR)는 장면(3D-S)의 재구성될 각각의 물체 점(OP)과 함께 서브 홀로그램(SH)을 규정하고, 전체 홀로그램(HΣSLM)은 서브 홀로그램(SH)의 중첩으로부터 생성되며, 이미지 내용의 시퀀스에서 각각의 이미지에 대해
    - 상기 시퀀스의 연속하는 이미지들(Pn-1, Pn)에서 관찰자 위치(VP)에 따라 가시성과 관련해서 차이나는 물체 점들의 차이 서브 홀로그램(SD)이 생성되고;
    - (a) 현재 이미지(Pn)에 없는 물체 점(OPX)의 서브 홀로그램(SHX)과 선행 이미지(Pn-1)에서 이것에 의해 은폐된, 더 깊은 그리고 이제 가시되는 물체 점(OPN)의 서브 홀로그램(SHN)의 차이에 의해
    - (b) 현재 이미지(Pn)에서 새로이 가시되는 물체 점(OPN)의 서브 홀로그램(SHN)과 선행 이미지(Pn-1)에서 이것에 의해 덮이는 물체 점(OPX)의 서브 홀로그램의(SHX)의 차이에 의해, 그리고
    - (c) 상기 물체 점의 위치에서 가시성이 변하지 않는 경우, 색- 및 명도 변 화의 서브 홀로그램 및/또는 상기 변화를 나타내는 데이터에 의해 결정되고,
    생성된 데이터들이 메모리 수단에 제공되거나 또는 상기 홀로그래픽 디스플레이 장치(HAE)로 전송되는, 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 차이 서브 홀로그램(SD) 및 관련 서술적 데이터(SD_IND)를 포함하는 차이 데이터(D)가 생성되는 것인, 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 차이 서브 홀로그램(SD)의 상기 서술적 데이터(SD_IND)는 상기 광 변조 수단(SLM)에 디스플레이를 가능하게 하거나, 제어하거나 또는 용이하게 하는 데이터를 포함하는 것인, 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 서술적 데이터(SD_IND)는 적어도 상기 광 변조 수단(SLM) 상의 상기 차이 서브 홀로그램(SD)의 위치 및 크기를 포함하는 것인, 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 서술적 데이터(SD_IND)는 상기 차이 서브 홀로그램(SD)에 필요한, 상기 홀로그래픽 재생 장치(HAE)의 디스플레이 메모리(VRAM)의 메모리 영역 또는 어드레스 영역에 대한 정보를 포함하는 것인, 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 관찰자 위치에 속한, 하나의 물체 점의 서브 홀로그램은 하나 이상의 룩-업 테이블(LUT)로부터 검출되는 것인, 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 하나의 물체 점의 서브 홀로그램의 홀로그램 값들이 검출되거나 또는 미리 각각의 가능한 물체 점에 대해 규정된 공간 영역에 하나 또는 다수의 룩-업 테이블의 서브 홀로그램의 관련 엔트리가 생성되고, 컴퓨터 지원되어 하기 단계, 즉
    - 각각의 토모그래픽 장면 단면의 각각의 물체 데이터 세트로부터 회절 이미지가 절단 평면에 대해 평행하게 유한 간격을 가진 관찰자 평면에 대한 파동 장의 별도의 2차원 분포의 형태로 계산되고, 모든 단편의 파동 장들은 하나 이상의 공통 가시성 범위에 대해 계산되는 단계,
    - 모든 절단 평면의 계산된 분포들이 관찰자 평면에 관련된 데이터 세트에서 가시성 범위에 대한 공통의 파동 장을 나타내기 위해 가산되는 단계, 및
    - 장면의 하나의 공통 컴퓨터-생성 홀로그램에 대해 홀로그램 데이터 세트를 생성하기 위한 기준 데이터 세트가 기준 평면으로부터 유한히 떨어진, 평행한 홀로그램 평면으로 변환되는 단계로서, 상기 홀로그램 평면 내에 광 변조 수단이 놓이는 단계가 실시되는 것인, 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법:
  8. 제 1 항에 있어서, 하나의 물체 점의 서브 홀로그램의 홀로그램 값들이 검출되거나 또는 미리 각각의 가능한 물체 점에 대해 규정된 공간 영역에 하나 또는 다수의 룩-업 테이블의 서브 홀로그램의 관련 엔트리가 생성되고, 서브 홀로그램(SH)의 상기 복소 홀로그램 값들이 상기 광 변조 수단의 변조기 영역(MR)에 재구성될 물체 점(OP)의 파면으로부터, 상기 변조기 영역(MR)에 형성된 이미징 소자(OS)의 전달 또는 변조 기능의 계산 및 평가에 의해 검출되고, 상기 재구성될 물체 점(OP)은 상기 이미징 소자의 초점에 놓이는 것인, 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 이미징 소자(OS)는 하나 이상의 렌즈(L)를 포함하는 것인, 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 이미징 소자(OS)는 추가로 하나 이상의 프리즘(P)을 포함하는 것인, 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서, 물체 점들의 차이 데이터(D)가 자유 순서로 생성되는 것인, 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서, 제어 수단(CU)은 하나의 이미지에 대해 차이 데이터(D)를 검출하는지 아니면 대안으로서 전체 홀로그램(HΣSLM)를 검출하는지를 최적의 방식으로 결정하는 것인, 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서, 하나 또는 다수의 물체 점의 상기 차이 데이터(D)가 각각 그 검출 직후에 상기 홀로그래픽 재생 장치(HAE)로 전송되는 것인, 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서, 상기 복소 홀로그램 값들은 상기 광 변조 수단(SLM)의 화소 값들로 변환되는 것인, 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 복소 홀로그램 값들은 부르크하르트 컴포넌트 또는 2 위상 컴포넌트 또는 다른 방식의 코딩으로 변환되는 것인, 홀로그래픽 재생 장치용 비디오 홀로그램 생성 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 따른 방법을 사용하는 자유 어드레싱 방식 홀로그래픽 재생 장치에 있어서,
    상기 홀로그래픽 재생 장치는 하나 이상의 디스플레이 메모리(VRAM)를 포함하고, 상기 디스플레이 메모리로부터 하나 이상의 광 변조 수단(SLM)의 화소를 제어하기 위한 화소 값이 판독되고, 이미지들의 하나의 시퀀스에서 연속하는 이미지들의 변화된 화소 값만이 상기 디스플레이 메모리에 저장되는 것인, 홀로그래픽 재생 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 적어도
    - 차이 데이터(D)를 검출하고 서술적 데이터(SN_IND) 및 차이 서브 홀로그램(SD)용 데이터로 분리하기 위한 수단으로서 스플리터(SX),
    - 상기 서술적 데이터(SD_IND)에 따라 상기 디스플레이 메모리(VRAM)에서 상기 차이 서브 홀로그램(SD)을 위해 필요한 메모리 영역 또는 어드레스 영역을 계산하기 위한 수단, 및
    - 상기 광 변조 수단(SLM)용 화소 값들을 상기 화소 값이 오버라이트될 때까지 저장하는 상기 디스플레이 메모리(VRAM) 내에 상기 서술적 데이터(SD_IND)에 따라 상기 차이 서브 홀로그램(SD)의 데이터를 기입하기 위한 수단을 포함하는 것인, 홀로그래픽 재생 장치.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 디스플레이 메모리(VRAM)가 상기 차이 서브 홀로그램(SD)의 화소 값들의 동시 저장 및 상기 광 변조 수단용 화소 값들 의 판독을 허용하는 것인, 홀로그래픽 재생 장치.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 디스플레이 수단(B)이 제공되고, 상기 디스플레이 수단(B)은 장면(3D-S)의 홀로그램이 코딩되는 상기 광 변조 수단(SLM) 자체이거나, 또는 상기 광 변조 수단에서 코딩된 홀로그램 또는 상기 광 변조 수단에서 코딩된 상기 장면의 파면이 이미지화되는 광학 소자인 것인, 홀로그래픽 재생 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 광학 소자가 렌즈 또는 거울인 것인, 홀로그래픽 재생 장치.
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