KR20210061264A - 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법 및 장치 - Google Patents

메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 장치는 3차원 모델을 구성하는 복수의 3차원 메쉬를 홀로그래면으로 전파시키고, 설정된 최대 회절각에 해당하는 전체 각스펙트럼 영역을 복수의 부분 각스펙트럼 영역으로 분할한 후, 상기 복수의 부분 각스펙트럼 영역 각각에 대해 순차적으로 상기 복수의 3차원 메쉬의 각스펙트럼을 계산하여 누적한다. 그리고 상기 복수의 부분 각스펙트럼 영역 각각에 대해 누적된 각스펙트럼으로부터 상기 3차원 모델에 대한 홀로그램을 생성한다.

Description

메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SYSTHESIZING HIGH RESOLUTION GENERATED HOLOGRAM BASED ON MESH}
본 발명은 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 삼각형 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법 및 장치에 관한 것이다.
컴퓨터 생성 홀로그램(computer generated hologram)은 3차원 모델을 표현하는 종류에 따라 포인트 클라우드(point cloud)와 삼각형 메쉬(triangular mesh) 기반 홀로그램으로 나뉜다.
포인트 클라우드 기반 홀로그램은 3차원 모델을 구성하는 각 포인트로부터 홀로그램의 기준면 즉, 홀로그램면(hologram plane)까지 구면파(spherical wave)를 전파시키고, 홀로그램면에서의 구면파를 누적 및 합성하여 생성된다. 포인트 클라우드 기반 홀로그램은 비교적 단순한 방법으로 계산될 수 있지만, 포인트로 물체를 표현하기 때문에 매우 많은 수의 포인트가 필요하며, 매끄러운 표면의 표현을 위해 포인트간의 간격도 매우 작아야 하므로, 넓은 면적을 계산하는 데 어려움이 있다.
삼각형 메쉬 기반 홀로그램은 3차원 모델을 구성하는 각 삼각형 메쉬로부터 시작되는 파형을 홀로그램면까지 전파시키고, 홀로그램면에서의 파형들을 누적 및 합성하여 생성된다. 삼각형 메쉬 기반 홀로그램은 포인트 클라우드 기반 홀로그램과 다르게 넓은 면적을 한 번에 계산할 수 있는 장점이 있다. 또한 많은 기술이 정리되어있는 컴퓨터 그래픽스(CG, computer graphics)에서 삼각형 메쉬를 기반으로 하는 방법이 보편적으로 사용되고 있어, 이러한 기술을 삼각형 메쉬 기반 컴퓨터 생성 홀로그램에 쉽게 적용해 사실적인 3차원 영상을 만들 수 있는 이점이 있다.
컴퓨터 생성 홀로그램으로 재생한 3차원 영상은 기존 2차원 영상과 다르게 관측 가능한 시야각이 제한되어 있다. 컴퓨터 생성 홀로그램에서 최대 회절각은 홀로그램 패턴을 기록한 파장(λ, wavelength)과 홀로그램의 화소 간격(p, pixel pitch)에 의해 수학식 1과 같이 결정되고, 최대 회절각과 동일한 시야각을 갖는다.
Figure pat00001
수학식 1에서 알 수 있듯이, 관측자가 넓은 영역에서 관측하기 위해 화소 간격이 매우 작아야 한다. 하지만 해상도는 유지한 채 단순히 화소 간격만 줄이면 디스플레이의 크기가 작아지게 되고, 3차원 모델의 영상 크기도 제한된다. 따라서 넓은 시야각과 영상 크기가 큰 3차원 모델을 구현하기 위해서는 좁은 화소 간격을 갖는 초고해상도 홀로그램이 필요하다.
삼각형 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램을 합성하기 위해서는 많은 메모리가 요구된다. 데이터 크기가 이중정밀도(double precision, 8-byte)의 절반인 단일정밀도(single precision, 4-byte)로 연산을 수행해도 100K*100K 해상도의 홀로그램을 표현하는 행렬 하나의 크기는 74.5GB[=100,000*100,000*4byte*2(복소수)]가 된다. 또한 삼각형 메쉬 기반 홀로그램을 합성하기 위해서는 메쉬 당 고속 푸리에 변환(FFT, fast Fourier transform)과 같이 입력 행렬 크기의 최소 2배 이상의 메모리가 요구되는 연산이 필요하므로, 충분한 메모리가 있다 하더라도 계산 시간이 매우 오래 걸리는 문제가 발생된다.
초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램을 합성하기 위해 3차원 모델의 중심을 홀로그램면으로 옮긴 후, 홀로그램면을 나누어 홀로그램을 계산하고, 원하는 깊이만큼 전파시키는 방법이 제안되었다. 이 방법은 홀로그램면을 나눈 후 계산할 홀로그램 영역에 삼각형 메쉬를 전파한 후에 최대 회절각을 이용하여 위신호(aliasing)가 일어나는 영역을 제거해 준다. 그러나 이 방법은 분할된 홀로그램 영역의 크기가 각 메쉬로부터 전파되는 홀로그램 영역보다 큰 경우에만 유효한 방법으로, 최대 회절각이 증가하거나 삼각형 메쉬의 크기가 큰 경우, 또는 3차원 모델의 깊이 방향의 부피가 큰 경우에는 분할된 홀로그램 영역의 크기보다 더 넓은 영역으로 홀로그램이 기록되어, 홀로그램 재생 시 의도하지 않는 방향으로의 반복되는 3차원 객체가 재생된다.
본 발명이 해결하려는 과제는 3차원 모델의 깊이와 상관없이 홀로그램의 합성 속도를 향상시킬 수 있는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 장치에서 3차원 모델에 대한 홀로그램을 합성하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법이 제공된다. 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법은 상기 3차원 모델을 구성하는 복수의 3차원 메쉬를 홀로그램면으로 전파시키는 단계, 설정된 최대 회절각에 해당하는 전체 각스펙트럼 영역을 복수의 부분 각스펙트럼 영역으로 분할하는 단계, 상기 복수의 부분 각스펙트럼 영역 각각에 대해 순차적으로 상기 복수의 3차원 메쉬의 각스펙트럼을 계산하여 누적하는 단계, 그리고 상기 복수의 부분 각스펙트럼 영역 각각에 대해 누적된 각스펙트럼으로부터 상기 3차원 모델에 대한 홀로그램을 생성하는 단계를 포함한다.
상기 누적하는 단계는 대역제한 파라미터를 이용하여 각 3차원 메쉬의 각스펙트럼에서 상기 홀로그램면을 벗어나는 각스펙트럼을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 누적하는 단계는 해당 3차원 메쉬의 좌표와 상기 홀로그램면의 위치를 토대로 상기 대역제한 파라미터를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 누적하는 단계는 복수의 3차원 메쉬의 각스펙트럼을 순차적으로 계산하는 단계, 계산된 각 3차원 메쉬의 각스펙트럼에서 상기 홀로그램면을 벗어나는 각스펙트럼을 없애기 위한 대역제한을 설정하는 단계, 그리고 대역제한된 3차원 메쉬의 각스펙트럼을 누적시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 계산하는 단계는 각 3차원 메쉬를 2차원 메쉬로 회전시키는 단계, 상기 2차원 메쉬를 2차원 고속푸리에변환하여 상기 2차원 메쉬의 각스펙트럼을 계산하는 단계, 그리고 상기 2차원 메쉬의 각스펙트럼을 이용하여 상기 각 3차원 메쉬의 각스펙트럼을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 생성하는 단계는 상기 복수의 부분 각스펙트럼 영역 각각에 대해 누적된 각스펙트럼을 고속푸리에변환하여 상기 홀로그램을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 메쉬는 삼각형 메쉬를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 3차원 모델에 대한 홀로그램을 합성하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 장치가 제공된다. 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 장치는 메쉬 생성부, 각스펙트럼 분할부, 각스펙트럼 계산부, 그리고 홀로그램 생성부를 포함한다. 상기 메쉬 생성부는 3차원 모델을 구성하는 복수의 3차원 메쉬를 생성하고, 상기 복수의 3차원 메쉬를 홀로그램면으로 전파한다. 상기 각 스펙트럼 분할부는 최대 회절각을 토대로 설정되는 전체 각스펙트럼 영역을 복수의 부분 각스펙트럼 영역으로 분할한다. 상기 각스펙트럼 계산부는 각 부분 각스펙트럼 영역에 대해 상기 홀로그래면에 대한 상기 복수의 3차원 메쉬의 각스펙트럼을 순차적으로 계산하고 계산한 각스펙트럼을 누적한다. 그리고 상기 홀로그램 생성부는 상기 복수의 부분 각스펙트럼 영역의 각스펙트럼으로부터 홀로그램을 생성한다.
상기 각스펙트럼 계산부는 상기 홀로그램면을 벗어나는 각 3차원 메쉬의 스펙트럼을 제한시킬 수 있다.
상기 각스펙트럼 계산부는 해당 3차원 메쉬의 좌표와 상기 홀로그램면의 위치를 토대로 상기 대역제한 파라미터를 계산하고, 계산된 대역제한 파라미터를 이용하여 해당 3차원 메쉬의 각스펙트럼에서 상기 홀로그램면을 벗어나는 각스펙트럼을 제거할 수 있다.
상기 각스펙트럼 계산부는 3차원 메쉬를 2차원 메쉬로 매핑하고, 상기 2차원 메쉬를 2차원 고속푸리에변환하여 상기 2차원 메쉬의 각스펙트럼을 계산하며, 상기 2차원 메쉬의 각스펙트럼을 이용하여 상기 3차원 메쉬의 각스펙트럼을 계산할 수 있다.
상기 홀로그램 생성부는 상기 복수의 부분 각스펙트럼 영역 각각에 대해 누적된 각스펙트럼을 고속푸리에변환하여 상기 홀로그램을 계산할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 3차원 모델의 깊이와 상관없이 홀로그램 영역이 아닌 각스펙트럼 영역에서 위신호와 FFT 연산에 의한 순환 반복을 제거할 수 있다. 따라서 메쉬 당 한 번의 FFT 연산을 줄일 수 있고, 3차원 모델의 중심으로부터 홀로그램 평면까지의 전파 과정을 생략할 수 있어 기존 삼각형 메쉬 기반 홀로그램 합성 방법 대비 빠른 속도로 초고해상도 홀로그램을 생성할 수 있다.
도 1은 기존 초고해상도 CGH 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 방법에서 홀로그램 영역에 생성된 홀로그램의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 초고해상도 CGH 합성 방법에서 삼각형 메쉬로부터 전파되는 파면 영역이 분할된 홀로그램 영역을 초과한 경우에 홀로그램 영역에 생성된 홀로그램의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 경우 홀로그램 재생 시 나타나는 반복 영상을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예가 적용되는 컴퓨터 생성 홀로그램에서 각스펙트럼과 홀로그램과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 각스펙트럼의 분할을 나타낸 도면이다.
도 7은 분할된 부분 각스펙트럼 영역 단위로 각스펙트럼을 생성했을 때의 홀로그램면에서의 진행 각도와 각스펙트럼의 관계를 나타낸 도면이다.
도 8은 기존 초고해상도 CGH 방법에서 분할된 홀로그램 영역이 입사되는 삼각형 메쉬의 파면보다 크지만 파면의 한쪽만이 홀로그램 영역을 벗어나는 경우에 생성되는 각스펙트럼과 홀로그램의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 한 실시 예에 따른 초고해상도 CGH 방법으로부터 생성되는 각스펙트럼과 홀로그램의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 기존 초고해상도 CGH 방법에서 홀로그램 영역이 입사되는 삼각형 메쉬의 파면보다 작은 경우에 생성되는 각스펙트럼과 홀로그램의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 초고해상도 CGH 방법으로부터 생성되는 각스펙트럼과 홀로그램의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 한 실시 예에 따른 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램(computer-generated hologram, CGH) 합성 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 기존 초고해상도 CGH 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참고하면, 초고해상도 CGH 합성 장치는 홀로그램면(hologram plane)을 복수의 작은 홀로그램 영역으로 분할하고, 3차원 모델의 중심을 홀로그램면으로 이동시킨 후(depth=z0=0), 각 홀로그램 영역에서 홀로그램을 계산한다. 그런 후에, 원하는 깊이(depth=z0)만큼 계산된 홀로그램을 전파시키는 방법을 사용한다. 여기서, z0는 3차원 모델의 원래 위치와 홀로그램면간의 거리를 나타내며, 이를 깊이로 표현된다.
구체적으로, 초고해상도 CGH 합성 장치는 홀로그램면을 (n-1)개의 홀로그램 영역으로 분할한다(S102).
초고해상도 CGH 합성 장치는 3차원 모델을 홀로그램면으로 이동시킨 후(depth=z0=0)(S104), 계산할 홀로그램 영역에 3차원 모델을 구성하고 있는 3차원 삼각형 메쉬를 전파한다. CGH 합성 장치는 (n-1)개의 홀로그램 영역에 순차적으로 접근하여 각 홀로그램 영역에서 홀로그램을 생성한다.
초고해상도 CGH 합성 장치는 i=1, j=1로 설정한다(S106). i는 홀로그램 영역을 나타내는 인덱스이고, j는 삼각형 메쉬를 나타내는 인덱스이다.
초고해상도 CGH 합성 장치는 i번째 홀로그램 영역에서 j번째 3차원 삼각형 메쉬에 대한 홀로그램을 생성하기 위해 i가 n보다 작은지 확인한다(S108). i가 n보다 작으면, 계산할 홀로그램 영역이 존재한다는 것을 의미하고, i가 n과 같아지면 z0=0에서 (n-1)개의 홀로그램 영역에 대해 3차원 삼각형 메쉬의 홀로그램이 모두 계산되었다는 것을 의미한다.
초고해상도 CGH 합성 장치는 i가 n보다 작으면, i번째 홀로그램 영역에서 해당 영역의 3차원 삼각형 메쉬의 홀로그램을 생성하는 과정을 수행한다. 이를 위해, 초고해상도 CGH 합성 장치는 j번째 3차원 삼각형 메쉬를 2차원 삼각형 메쉬로 회전시키고(S110), 2차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 계산한다(S112). 홀로그램과 각스펙트럼은 2차원 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)의 관계를 가지고 있다. 2차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼은 2차원 삼각형 메쉬를 FFT하여 계산될 수 있다. 삼각형 메쉬 기반 홀로그램 생성에서의 입력데이터는 3차원 공간상의 좌표이다. 3차원 모델이 삼각형 하나로 구성되어 있다고 가정하면, 삼각형은 3개의 점으로 표현되기 때문에 3차원 삼각형 메쉬에 대한 입력 데이터는 (x, y, z)로 이루어진 3개의 점에 각각 해당하는 (x, y, z) 좌표 값이 된다. 한 예로서, 3차원 삼각형 메쉬에 대한 입력 데이터는 (0, 0, 0.5), (0, 1, 0.3), (1, 1, 0.8)을 포함할 수 있다. 이러한 3차원 삼각형 메쉬는 회전을 통해서 2차원 삼각형 메쉬로 매핑될 수 있는데, 3개의 점에 각각 해당하는 (x, y, z) 좌표 값 중 z 좌표값을 0 또는 모두 같은 값으로 변환시킴으로써, 3차원 삼각형 메쉬를 2차원 삼각형 메쉬로 매핑시킬 수 있다. 예를 들어, [(0, 0, 0.5), (0, 1, 0.3), (1, 1, 0.8)]에 해당하는 3차원 삼각형 메쉬는 [(0, 0, 0), (0, 1, 0), (1, 1, 0)]에 해당하는 2차원 삼각형 메쉬로 매핑될 수 있다. 즉, 2차원 삼각형 메쉬는 삼각형 내부가 1이고 나머지는 0인 2차원 행렬이 될 수 있다. 삼각형의 2차원 행렬은 삼각형면에서의 홀로그램이다. 따라서 2차원 행렬로 2차원 FFT를 수행하면 2차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼이 계산될 수 있다.
초고해상도 CGH 합성 장치는 2차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 이용하여 3차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 계산한다(S114). CGH 합성 장치는 단계(S110)에서 회전된 각도를 이용하여 2차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 변형하여 3차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 구할 수 있다. 이러한 과정이 보간(interpolation)과 비슷한 연산에 해당된다.
초고해상도 CGH 합성 장치는 j번째 3차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 이용하여 j번째 3차원 삼각형 메쉬의 홀로그램을 계산한다(S116). j번째 3차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 2차원 IFFT하면 홀로그램이 구해질 수 있다.
초고해상도 CGH 합성 장치는 최대 회절각을 이용하여 위신호(aliasing)가 일어나는 영역을 제거하고(S118), j번째 3차원 삼각형 메쉬의 홀로그램을 누적한다(S120).
초고해상도 CGH 합성 장치는 j가 m보다 작은지 확인한다(S122). j가 m보다 작으면, 해당 홀로그램 영역에서 계산할 3차원 삼각형 메쉬가 존재한다는 것을 나타내고, j=m이면, 해당 홀로그램 영역에서 3차원 삼각형 메쉬에 대한 홀로그램이 모두 계산되었음을 나타낸다. 여기서, m은 3차원 물체를 이루고 있는 삼각형의 수를 나타낼 수 있다. 기본적으로, m개의 삼각형에 대해서 계산이 수행된다. 그러나 홀로그램 영역이 3차원 객체의 중심에 있기 때문에 m개의 모든 삼각형 메쉬가 각각의 홀로그램 영역에 모두 기록되지는 않는다. 따라서, 각 홀로그램 영역에서 계산할 삼각형 메쉬의 개수 범위 m은 수학식 1과 삼각형 메쉬의 좌표로 결정될 수 있으며, 해당 홀로그램 영역에서 j가 m보다 작은지 판별한 후에, 해당 삼각형 메쉬의 홀로그램이 해당 홀로그램 영역에 기록되지는 판별하게 된다.
초고해상도 CGH 합성 장치는 j가 m보다 작으면 j를 (j+1)로 설정하고(S124), 단계(S110~S120)를 반복 수행하여, i번째 홀로그램 영역에 전파된 다른 3차원 삼각형 메쉬의 홀로그램을 계산하여 누적한다.
초고해상도 CGH 합성 장치는 단계(S110~S124)를 반복하여 i번째 홀로그램 영역에 전파된 모든 3차원 삼각형 메쉬의 홀로그램을 누적하고 나면, i를 (i+1)로 설정하고(S126), 계산할 다른 홀로그램 영역에 대해 앞에서 설명된 단계(S108~S124)를 반복하여, (n-1)개의 모든 홀로그램 영역에 3차원 삼각형 메쉬의 홀로그램을 생성한다.
초고해상도 CGH 합성 장치는 (n-1)개의 모든 홀로그램 영역에 3차원 삼각형 메쉬의 홀로그램이 계산되고 나면, 홀로그램면에 구해진 3차원 모델의 홀로그램을 3차원 모델의 깊이(depth=z0)만큼 전파하여 3차원 모델의 홀로그램을 계산한다(S128~S130). 단계(S128)에서 계산된 3차원 모델의 홀로그램을 2차원 IFFT하면, 해당 깊이에서의 각스펙트럼이 계산된다. 계산된 각스펙트럼에 깊이가 고려된 추가 연산을 진행하면 해당 깊이만큼 이동된 위치에서의 각스펙트럼이 계산되고, 깊이만큼 이동된 위치에서의 각스펙트럼은 다시 2차원 IFFT를 통해 깊이만큼 이동된 위치 즉, 원래 위치에서의 3차원 모델에 대한 홀로그램이 생성될 수 있다.
도 1에서 설명한 기존 초고해상도 CGH 합성 방법은 분할된 홀로그램 영역의 크기가 3차원 삼각형 메쉬로부터 전파되는 파면 영역보다 큰 경우에만 유효한 방법으로, 이를 위해 3차원 모델을 홀로그램면으로 이동시키는 과정(S104)을 필요로 한다. 즉, 최대 회절각이 증가하거나 삼각형 메쉬의 크기가 큰 경우, 또는 3차원 모델의 깊이 방향의 부피가 큰 경우에는 분할된 홀로그램 영역의 크기보다 더 넓은 영역으로 홀로그램이 기록될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 방법에서 홀로그램 영역에 생성된 홀로그램의 일 예를 나타낸 도면으로, 분할된 홀로그램 영역(10)이 삼각형 메쉬로부터 전파되는 파면 영역(20)보다 큰 경우를 도시하였다.
도 2를 참고하면, 계산할 홀로그램 영역(10)에 삼각형 메쉬가 전파되어 삼각형 메쉬에 대한 홀로그램이 생성된다. 이때 최대 회절각 θmax를 이용하여 홀로그램 영역(10)에서 삼각형 메쉬의 파면 영역(20)이 결정되고 홀로그램 영역(10)에서 파면 영역(20)을 제외한 위신호(aliasing) 영역(30)이 제거된다.
도 3은 도 1에 도시된 초고해상도 CGH 합성 방법에서 삼각형 메쉬로부터 전파되는 파면 영역이 홀로그램 영역을 초과한 경우에 해당 홀로그램 영역에 생성된 홀로그램의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 경우 홀로그램 재생 시 나타나는 반복 영상을 설명하는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 삼각형 메쉬로부터 전파되는 파면 영역(21)이 분할된 홀로그램 영역(11)을 초과할 수도 있다. 홀로그램 영역(11)의 크기를 초과한 홀로그램 패턴은 제거되지 않고, FFT를 이용한 3차원 삼각형 메쉬의 홀로그램 계산 단계(도 1의 S116)에 의해 순환 반복이 발생된다. 따라서 홀로그램 패턴이 인접한 홀로그램 영역에 기록되어, 홀로그램 재생 시 도 4에 도시한 바와 같이 의도하지 않는 방향으로 반복되는 영상이 재생된다.
도 5는 본 발명의 실시 예가 적용되는 컴퓨터 생성 홀로그램에서 각스펙트럼과 홀로그램과의 관계를 나타낸 도면이다.
CGH에서 홀로그램은 각스펙트럼과 FFT 관계를 가지며, 각스펙트럼의 변수들과 도 5에 도시된 바와 같은 관계를 갖는다. 도 5는 1차원에 대한 표현이며, 각스펙트럼은 빛의 진행 각도([degree])로 표현될 수 있다. 따라서 2차원의 홀로그램인 경우, 각스펙트럼의 범위는 좌우 방향과 상하 방향의 (θx, θy)로 표현될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 각스펙트럼과 홀로그램의 관계를 토대로, 빛의 진행 각도를 표현하는 각스펙트럼을 나누어서 초고해상도 홀로그램을 생성한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 각스펙트럼의 분할을 나타낸 도면이고, 도 7은 분할된 부분 각스펙트럼 영역 단위로 각스펙트럼을 생성했을 때의 홀로그램면에서의 진행 각도와 각스펙트럼의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6을 참고하면, 각스펙트럼 전체 영역은 복수의 부분 각스펙트럼 영역으로 분할된다. 예를 들어, -θmax와 θmax 사이에 해당하는 각스펙트럼은 -θmax~θ1, θ1~θ2, θ2~θ3 및 θ3~+θmax의 4개의 부분 각스펙트럼 영역의 각스펙트럼으로 분할될 수 있다.
또한 도 7을 참고하면, 분할된 부분 각스펙트럼 영역의 각스펙트럼을 계산하면 홀로그램 전체 영역에서 분할된 부분 각스펙트럼 영역 내의 각스펙트럼 방향으로 진행하는 홀로그램이 계산된다. 여기서, 부분 각스펙트럼 영역은 관측자의 홀로그램 관측 방향과 대응되는 개념으로, 분할된 부분 각스펙트럼 영역의 각스펙트럼이 계산된다면 해당 각스펙트럼 방향으로 관측했을 때 홀로그램이 재생된다는 것을 의미한다. 예를 들면, 분할된 θ2~θ3에 해당하는 부분 각스펙트럼 영역의 각 스펙트럼이 계산되면, θ2부터 θ3 방향으로 진행하는 홀로그램이 계산된다.
도 1을 토대로 설명한 삼각형 메쉬 기반 CGH 합성 방법은 도 3 및 도 4와 같이, 삼각형 메쉬로부터 만들어진 파면이 홀로그램면에 도달했을 때, 홀로그램을 기록할 홀로그램 영역보다 입사되는 삼각형 메쉬의 파면이 클 경우, 순환 반복으로 인한 반복패턴이 발생된다. 이 반복패턴은 홀로그램 영역에서의 위신호 제거를 위해 각스펙트럼을 FFT하는 과정에서 발생하게 된다. 따라서 홀로그램을 기록할 홀로그램 영역보다 입사되는 삼각형 메쉬의 파면이 커지는 조건이 발생되면 반복패턴이 발생하게 된다. 예를 들면, 계산할 홀로그램 영역의 크기 작거나, 삼각형 메쉬의 크기가 증가하거나 삼각형 메쉬의 깊이가 증가하는 경우에, 홀로그램 영역보다 입사되는 삼각형 메쉬의 파면이 커질 수 있다.
도 8은 기존 초고해상도 CGH 방법에서 홀로그램 영역이 입사되는 삼각형 메쉬의 파면보다 크지만 입사되는 삼각형 메쉬의 파면의 한쪽만이 홀로그램 영역을 벗어나는 경우에 생성되는 각스펙트럼과 홀로그램의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8을 참고하면, 홀로그램 영역(12)이 입사되는 삼각형 메쉬의 파면 영역(22)보다 크지만 입사되는 삼각형 메쉬의 파면 영역(22)의 한쪽만이 홀로그램 영역(12)을 벗어나는 경우, 삼각형 메쉬의 각스펙트럼은 삼각형 메쉬에서 진행하는 파면의 방향에 제한을 주지 않기 때문에 -θmax에서 +θmax까지 모든 각스펙트럼 영역에 각스펙트럼값이 존재한다. 그런데 각스펙트럼의 FFT에 의해 생성된 홀로그램에는 FFT에 의한 순환 반복으로 인해 위신호 영역에 기록되지 않아야 할 홀로그램 패턴이 기록된다. 이렇게 기록된 홀로그램 패턴은 홀로그램 재생 시 도 4와 같이 의도하지 않은 영상을 발생시킨다. 따라서, 기존 CGH 합성 방법에서는 홀로그램 패턴에서의 위신호 영역을 제거함으로써, 이러한 문제를 해결할 수 있다.
도 9는 본 발명의 한 실시 예에 따른 초고해상도 CGH 방법으로부터 생성되는 각스펙트럼과 홀로그램의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 초고해상도 CGH 방법에서는 도 8과 같이 홀로그램 영역(12)을 벗어나는 삼각형 메쉬의 파면 영역을 제한하기 위해 대역제한(band limit) 파라미터 θlimit을 사용한다. 즉, 대역제한(band limit) 파라미터 θlimit에 의해 입사되는 삼각형 메쉬의 파면 영역(23)이 도 9와 같이 제한되어, 홀로그램 영역(12)을 벗어나지 않는다. 대역제한(band limit) 파라미터 θlimit는 삼각형 메쉬의 좌표와 홀로그램 영역(12)의 위치를 고려하여 계산될 수 있다. 이렇게 하면, -θmax에서 +θmax까지 모든 각스펙트럼 영역에 각스펙트럼값이 존재하지 않고, -θmax에서 θlimit까지의 각스펙트럼 영역에만 각스펙트럼값이 존재하게 된다. 즉, 각스펙트럼은 대역제한 파라미터 θlimit에 의해 제한된다. 이렇게 계산한 각스펙트럼을 FFT하여 홀로그램으로 변환하면 FFT에 의한 순환 반복패턴이 홀로그램 영역(12) 안으로 들어오지 않는다.
이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 초고해상도 CGH 합성 방법에서는 삼각형 메쉬가 기록되는 파면 영역이 홀로그램 영역을 넘어가는 경우, 대역제한 파라미터 θlimit를 적용하여 각스펙트럼 영역을 제한함으로써, 기존 방법 대비 FFT를 하지 않고도 반복되는 패턴을 제거할 수 있다.
도 10은 기존 초고해상도 CGH 방법에서 홀로그램 영역이 입사되는 메쉬의 파면보다 작은 경우에 생성되는 각스펙트럼과 홀로그램의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 10을 참고하면, 홀로그램 영역(14)이 입사되는 삼각형 메쉬의 파면 영역(24)보다 작은 경우에도 각스펙트럼은 -θmax에서 +θmax까지 모든 영역에서 각스펙트럼값이 존재한다. 하지만 FFT에 의한 순환반복이 위신호 영역 내에서 일어나는 도 8과는 다르게, 넓어진 삼각형 메쉬의 파면 영역(24)에 의해 위신호 영역이 아닌 구간까지 순환 반복이 일어나게 된다. 이 경우에는 위신호 영역 제거를 통해서도 반복되는 패턴을 제거할 수 없다. 따라서 도 4와 같이 의도하지 않은 방향으로 영상이 재생되는 문제가 발생한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 초고해상도 CGH 방법으로부터 생성되는 각스펙트럼과 홀로그램의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 11을 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 초고해상도 CGH 방법에서는 도 10과 같이 홀로그램 영역(14)이 입사되는 삼각형 메쉬의 파면 영역보다 작은 경우, 홀로그램 영역(14)을 넘어가는 삼각형 메쉬의 파면 영역을 제한하기 위해 대역제한 파라미터 θlimit을 사용한다. 즉, 대역제한(band limit) 파라미터 θlimit에 의해 입사되는 삼각형 메쉬의 파면 영역(25)은 도 11과 같이 제한되어, 홀로그램 영역(14)을 벗어나게 않는다.
이렇게 하면, -θmax에서 θlimit까지의 각스펙트럼 영역에만 각스펙트럼값이 존재하게 되며, 이러한 각스펙트럼을 FFT하여 홀로그램으로 변환하면 홀로그램 영역(14) 내에 순환 반복패턴이 기록되지 않는다.
또한 도 11을 보면, 도 9와는 다르게, 기록할 삼각형 메쉬의 깊이가 증가함에 따라 삼각형 메쉬의 파면 영역이 증가한다는 것을 알 수 있다. 삼각형 메쉬의 깊이는 삼각형 메쉬의 좌표로부터 알 수 있다.
이와 같이, 삼각형 메쉬의 깊이가 증가하여도, 대역 제한 파라미터를 사용하면, 계산할 홀로그램 영역(14) 내에만 삼각형 메쉬의 파면이 존재하도록 제한시킬 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 각스펙트럼 영역에서 빛의 진행각도를 제한하는 대역제한 파라미터를 사용함으로써, 각스펙트럼을 홀로그램으로 변환하지 않고 반복패턴을 제거할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치는 홀로그램면을 도 1과 같이 분할하는 것이 아니라 각스펙트럼 영역을 분할하여 초고해상도 CGH의 메모리 부하를 줄인다.
메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치는 3차원 모델을 구성하는 3차원 삼각형 메쉬를 홀로그램면으로 전파한다. 도 1에 도시된 기존 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 방법에서는 3차원 모델을 홀로그램면으로 이동시키는 과정을 필요로 하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 방법에서는 이 과정을 필요로 하지 않는다.
메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치는 설정된 최대 회절각에 대응하는 전체 각스펙트럼 영역을 (p-1)개의 부분 각스펙트럼 영역으로 분할한다(S1202).
메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치는 분할된 (p-1)개의 부분 각스펙트럼 영역에 대해 순차적으로 접근하여 3차원 모델을 구성하는 모든 삼각형 메쉬에 대한 각스펙트럼을 계산하고, 계산한 각스펙트럼을 누적한다.
구체적으로, 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치는 k=1, j=1로 설정한다(S1204). k는 부분 각스펙트럼 영역을 나타내는 인덱스이다.
메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치는 k번째 부분 각스펙트럼 영역에서 j번째 3차원 삼각형 메쉬에 대한 홀로그램을 생성하기 위해, k가 p보다 작은지 확인한다(S1206). k가 p보다 작으면, 계산할 부분 각스펙트럼 영역이 존재한다는 것을 의미하고, k가 p와 같아지면 (p-1)개의 부분 각스펙트럼 영역에 대해 3차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼이 모두 계산되었다는 것을 의미한다.
메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치는 k가 p보다 작으면 k번째 부분 각스펙트럼 영역에서 3차원 삼각형 메쉬의 스펙트럼을 계산하는 과정을 수행한다. 이를 위해, 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치는 j번째 3차원 삼각형 메쉬를 2차원 삼각형 메쉬로 회전시키고(S1208), 2차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 계산한다(S1210). 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치는 2차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 이용하여 j번째 3차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 계산한다(S1212).
다음, 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치는 홀로그램면을 벗어나는 빛의 진행 각도에 제한을 주기 위해 대역제한 파라미터를 적용하여 j번째 3차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 제한하고(S1214), j번째 3차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 누적한다(S1216). 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치는 홀로그램면을 분할하지 않기 때문에 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치는 전체 홀로그램면을 기준으로 대역제한 파라미터를 계산하며, 삼각형 메쉬의 좌표와 전체 홀로그램면의 위치를 고려하여 대역제한 파라미터를 계산할 수 있다.
메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치는 j가 m보다 작으면(S1218), j를 (j+1)로 설정하고(S1220), 단계(S1208~S1216)를 반복 수행하여, k번째 부분 각스펙트럼 영역에 대해 홀로그램면에 전파된 다른 3차원 삼각형 메쉬의 스펙트럼을 계산하여 누적한다.
메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치는 단계(S1208~S1220)를 반복하여 k번째 부분 각스펙트럼 영역에서 홀로그램면에 전파된 모든 3차원 삼각형 메쉬의 홀로그램을 누적하고 나면, k를 (k+1)로 설정하고(S1222), 계산할 다른 부분 각스펙트럼 영역에 대해 앞에서 설명된 단계(S1208~S1222)를 반복하여, (p-1)개의 모든 부분 각스펙트럼 영역에서 3차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 계산한다.
메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치는 모든 부분 각스펙트럼 영역에 대해 앞에서 설명한 단계를 반복함으로써 3차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 계산한 후, 전체 각스펙트럼 영역에 대해 계산된 각스펙트럼을 FFT하여 홀로그램을 계산한다(S1224).
이렇게 하여, 3차원 모델에 대한 초고해상도 CGH 합성이 종료된다.
기존의 초고해상도 CGH 합성 방법에서는 도 1에서 설명한 바와 같이 3차원 모델을 홀로그램면으로 이동시켜 3차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 계산한다. 이는 앞서 설명한 바와 같이, 위신호 영역을 제거하면서 FFT에 의한 순환 반복을 제거하기 위해 홀로그램면으로 입사하는 삼각형 메쉬의 홀로그램 영역을 줄이는 방법이다. 결국, 3차원 모델을 홀로그램면으로 이동시키는 것으로 인해 마지막에 3차원 모델의 깊이만큼 홀로그램을 전파하는 단계가 더 존재한다.
그러나 본 발명의 실시 예에 따른 삼각형 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 방법에서는 홀로그램면으로 입사하는 삼각형 메쉬의 파면에 대한 크기 제한이 없어 3차원 모델의 깊이를 유지한 채 3차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 계산할 수 있다. 따라서, 기존 삼각형 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 과정을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 삼각형 메쉬당 수행해야 하는 FFT를 줄일 수 있어 계산 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 13은 본 발명의 한 실시 예에 따른 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치를 나타낸 도면이다.
도 13을 참고하면, 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치(1300)는 메쉬 생성부(1310), 각스펙트럼 분할부(1320), 각스펙트럼 계산부(1330) 및 홀로그램 생성부(1340)를 포함한다.
메쉬 생성부(1310)는 3차원 모델(객체)을 구성하는 3차원 삼각형 메쉬 데이터를 생성한다. 메쉬 생성부(1310)는 3차원 삼각형 메쉬 데이터를 홀로그램면으로 전파한다.
각스펙트럼 분할부(1320)는 CGH의 최대 회절각을 토대로 전체 각스펙트럼 영역을 복수의 부분 각스펙트럼 영역으로 분할한다.
각스펙트럼 계산부(1330)는 복수의 부분 각스펙트럼 영역에 대해 순차적으로 3차원 모델(객체)을 구성하는 3차원 삼각형 메쉬 데이터들의 각스펙트럼을 계산하고 계산한 각스펙트럼을 누적한다. 각스펙트럼 계산부(1330)는 3차원 삼각형 메쉬 데이터의 각스펙트럼을 계산한 후 대역제한 파라미터를 이용하여 3차원 삼각형 메쉬의 각스펙트럼을 제한할 수 있다. 각스펙트럼 계산부(1330)는 삼각형 메쉬의 좌표와 전체 홀로그램면의 위치를 고려하여 대역제한 파라미터 값을 계산할 수 있다.
홀로그램 생성부(1340)는 각스펙트럼 계산부(1330)에 의해 복수의 부분 각스펙트럼 영역의 각스펙트럼을 FFT하여 홀로그램을 생성한다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치를 나타낸 도면이다.
도 14를 참고하면, 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 장치(1400)는 프로세서(1410), 메모리(1420), 저장 장치(1430) 및 입출력(input/output, I/O) 인터페이스(1440)를 포함한다.
프로세서(1410)는 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현될 수 있다.
메모리(1420)는 동적 랜덤 액세스 메모리(dynamic random access memory, DRAM), 램버스 DRAM(rambus DRAM, RDRAM), 동기식 DRAM(synchronous DRAM, SDRAM), 정적 RAM(static RAM, SRAM) 등의 RAM과 같은 매체로 구현될 수 있다.
저장 장치(1430)는 하드 디스크(hard disk), CD-ROM(compact disk read only memory), CD-RW(CD rewritable), DVD-ROM(digital video disk ROM), DVD-RAM, DVD-RW 디스크, 블루레이(blu-ray) 디스크 등의 광학 디스크, 플래시 메모리, 다양한 형태의 RAM과 같은 영구 또는 휘발성 저장 장치로 구현될 수 있다.
I/O 인터페이스(1440)는 프로세서(1410) 및/또는 메모리(1420)가 저장 장치(1430)에 접근할 수 있도록 한다.
프로세서(1410)는 도 9, 도 11 및 도 12를 참고하여 설명한 삼각형 메쉬 기반 초고해상도 CGH 합성 기능을 수행할 수 있으며, 메쉬 생성부(1310), 각스펙트럼 분할부(1320), 각스펙트럼 계산부(1330) 및 홀로그램 생성부(1340)의 적어도 일부의 기능을 구현하기 위한 프로그램 명령을 메모리(1420)에 로드시켜, 도 9, 도 11 및 도 12를 참고하여 설명한 동작이 수행되도록 제어할 수 있다. 그리고 이러한 프로그램 명령은 저장 장치(1430)에 저장되어 있을 수 있으며, 또는 네트워크로 연결되어 있는 다른 시스템에 저장되어 있을 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (13)

  1. 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 장치에서 3차원 모델에 대한 홀로그램을 합성하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법으로서,
    상기 3차원 모델을 구성하는 복수의 3차원 메쉬를 홀로그램면으로 전파시키는 단계,
    설정된 최대 회절각에 해당하는 전체 각스펙트럼 영역을 복수의 부분 각스펙트럼 영역으로 분할하는 단계,
    상기 복수의 부분 각스펙트럼 영역 각각에 대해 순차적으로 상기 복수의 3차원 메쉬의 각스펙트럼을 계산하여 누적하는 단계, 그리고
    상기 복수의 부분 각스펙트럼 영역 각각에 대해 누적된 각스펙트럼으로부터 상기 3차원 모델에 대한 홀로그램을 생성하는 단계
    를 포함하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 누적하는 단계는 대역제한 파라미터를 이용하여 각 3차원 메쉬의 각스펙트럼에서 상기 홀로그램면을 벗어나는 각스펙트럼을 제거하는 단계를 포함하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 누적하는 단계는 해당 3차원 메쉬의 좌표와 상기 홀로그램면의 위치를 토대로 상기 대역제한 파라미터를 계산하는 단계를 더 포함하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 누적하는 단계는
    복수의 3차원 메쉬의 각스펙트럼을 순차적으로 계산하는 단계,
    계산된 각 3차원 메쉬의 각스펙트럼에서 상기 홀로그램면을 벗어나는 각스펙트럼을 없애기 위한 대역제한을 설정하는 단계, 그리고
    대역제한된 3차원 메쉬의 각스펙트럼을 누적시키는 단계를 포함하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 계산하는 단계는
    각 3차원 메쉬를 2차원 메쉬로 회전시키는 단계,
    상기 2차원 메쉬를 2차원 고속푸리에변환하여 상기 2차원 메쉬의 각스펙트럼을 계산하는 단계, 그리고
    상기 2차원 메쉬의 각스펙트럼을 이용하여 상기 각 3차원 메쉬의 각스펙트럼을 계산하는 단계를 포함하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 생성하는 단계는 상기 복수의 부분 각스펙트럼 영역 각각에 대해 누적된 각스펙트럼을 고속푸리에변환하여 상기 홀로그램을 계산하는 단계를 포함하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 메쉬는 삼각형 메쉬를 포함하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 방법.
  8. 3차원 모델에 대한 홀로그램을 합성하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 장치에서,
    3차원 모델을 구성하는 복수의 3차원 메쉬를 생성하고, 상기 복수의 3차원 메쉬를 홀로그램면으로 전파하는 메쉬 생성부,
    최대 회절각을 토대로 설정되는 전체 각스펙트럼 영역을 복수의 부분 각스펙트럼 영역으로 분할하는 각스펙트럼 분할부,
    각 부분 각스펙트럼 영역에 대해 상기 홀로그래면에 대한 상기 복수의 3차원 메쉬의 각스펙트럼을 순차적으로 계산하고 계산한 각스펙트럼을 누적하는 각스펙트럼 계산부, 그리고
    상기 복수의 부분 각스펙트럼 영역의 각스펙트럼으로부터 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성부
    를 포함하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 각스펙트럼 계산부는 상기 홀로그램면을 벗어나는 각 3차원 메쉬의 스펙트럼을 제한시키는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 각스펙트럼 계산부는 해당 3차원 메쉬의 좌표와 상기 홀로그램면의 위치를 토대로 상기 대역제한 파라미터를 계산하고, 계산된 대역제한 파라미터를 이용하여 해당 3차원 메쉬의 각스펙트럼에서 상기 홀로그램면을 벗어나는 각스펙트럼을 제거하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 장치.
  11. 제8항에서,
    상기 각스펙트럼 계산부는 3차원 메쉬를 2차원 메쉬로 매핑하고, 상기 2차원 메쉬를 2차원 고속푸리에변환하여 상기 2차원 메쉬의 각스펙트럼을 계산하며, 상기 2차원 메쉬의 각스펙트럼을 이용하여 상기 3차원 메쉬의 각스펙트럼을 계산하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 장치.
  12. 제8항에서,
    상기 홀로그램 생성부는 상기 복수의 부분 각스펙트럼 영역 각각에 대해 누적된 각스펙트럼을 고속푸리에변환하여 상기 홀로그램을 계산하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 장치.
  13. 제8항에서,
    상기 메쉬는 삼각형 메쉬를 포함하는 메쉬 기반 초고해상도 컴퓨터 생성 홀로그램 합성 장치.
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