WO2008025839A1 - Verfahren zum generieren von videohologrammen in echtzeit mittels subhologrammen - Google Patents

Verfahren zum generieren von videohologrammen in echtzeit mittels subhologrammen Download PDF

Info

Publication number
WO2008025839A1
WO2008025839A1 PCT/EP2007/059111 EP2007059111W WO2008025839A1 WO 2008025839 A1 WO2008025839 A1 WO 2008025839A1 EP 2007059111 W EP2007059111 W EP 2007059111W WO 2008025839 A1 WO2008025839 A1 WO 2008025839A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hologram
sub
object point
scene
holograms
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/059111
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Enrico Zschau
Armin Schwerdtner
Bo Kroll
Original Assignee
Seereal Technologies S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE200610042324 external-priority patent/DE102006042324B4/de
Priority claimed from DE200610042323 external-priority patent/DE102006042323B4/de
Priority claimed from DE200610042326 external-priority patent/DE102006042326A1/de
Application filed by Seereal Technologies S.A. filed Critical Seereal Technologies S.A.
Priority to CN2007800326057A priority Critical patent/CN101512445B/zh
Priority to US12/439,271 priority patent/US20100073744A1/en
Priority to JP2009526114A priority patent/JP5265546B2/ja
Publication of WO2008025839A1 publication Critical patent/WO2008025839A1/de
Priority to US15/978,916 priority patent/US10678188B2/en
Priority to US16/895,108 priority patent/US11460808B2/en
Priority to US17/957,118 priority patent/US20230025687A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2294—Addressing the hologram to an active spatial light modulator
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/08—Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
    • G03H1/0808—Methods of numerical synthesis, e.g. coherent ray tracing [CRT], diffraction specific
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/08—Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
    • G03H1/0808—Methods of numerical synthesis, e.g. coherent ray tracing [CRT], diffraction specific
    • G03H2001/0833—Look up table
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2210/00—Object characteristics
    • G03H2210/30—3D object
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2210/00—Object characteristics
    • G03H2210/40—Synthetic representation, i.e. digital or optical object decomposition
    • G03H2210/45—Representation of the decomposed object
    • G03H2210/452—Representation of the decomposed object into points
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2226/00—Electro-optic or electronic components relating to digital holography
    • G03H2226/05—Means for tracking the observer

Definitions

  • the invention relates to a method for generating video holograms, in particular computer-generated video holograms (CGVH), from image data with depth information in real time.
  • CMVH computer-generated video holograms
  • the light wavefront is generated by the interference and superposition of coherent light waves.
  • modulated interference-capable light propagates in the space in front of the eyes of a viewer as a light wave front controllable by the amplitude and / or phase values for the reconstruction of a three-dimensional scene.
  • the driving of a light modulator means with the hologram values of the video holograms causes the outgoing, pixel-modulated wave field to reconstruct the desired three-dimensional scene into the space by interference.
  • a holographic display typically includes an array of controllable pixels, wherein the pixels reconstruct object points by electronically influencing the amplitude and / or phase of illuminating light.
  • the term .Pixel 1 denotes a controllable hologram pixel in the light modulator means; a pixel is individually addressed and driven by a discrete value of a hologram point. Each pixel represents a hologram point of the video hologram.
  • the term 'pixel' is used for the individually addressable pixels of the screen.
  • DLP Digital Light Processing Display
  • the term 'pixel' is used for a single micromirror or a small group of micromirrors.
  • a pixel is the transition region on the light modulator means representing a complex hologram point.
  • the term "pixel” therefore generally refers to the smallest unit that represents a complex hologram point, that is able to indicate.
  • Light modulator means are known in many ways, for example in the form of a spatial light modulator (SLM).
  • the light modulator means can be both continuous and matrix-shaped.
  • it may be a continuous matrix control SLM or an acousto-optic modulator (AOM).
  • a suitable display device for reconstructing video holograms by amplitude modulation of a light pattern is, for example, a liquid crystal display LCD.
  • the invention may also be applied to other controllable devices that use coherent light to modulate a light wavefront.
  • a holographic reproduction device which is preferred for this invention is essentially based on the following principle:
  • a scene which is decomposed into object points is encoded as an overall hologram.
  • the scene is to be seen as a reconstruction from a visibility area that lies within a periodicity interval of the reconstructed video hologram.
  • a sub-hologram is defined for each object point of the scene to be reconstructed.
  • the overall hologram is formed from a superposition of sub-holograms.
  • the principle is pursued to primarily reconstruct the wavefront that would emit an object into one or more visibility regions.
  • the reconstruction of a single object point requires in each case only one sub-hologram as a subset of the total hologram coded on the light modulator means.
  • the holographic display device contains at least one screen means.
  • the display means means either the light modulator itself, in which the hologram of a scene is encoded, or an optical element - for example, lens or mirror - onto which a hologram coded in the light modulator or a wavefront of a scene coded in the light modulator is imaged.
  • the determination of the screen means and the associated principles for the reconstruction of the scene in the visibility area are described by documents of the applicant.
  • the screen means is the light modulator itself.
  • the screen means is an optical element to which a hologram coded in the light modulator is imaged.
  • the screen means is an optical element onto which a wavefront of the scene coded in the light modulator is imaged.
  • the visibility area is a limited area through which the viewer can view the entire reconstructed scene. Within the visibility area, wave fields overlap to form a wavefront so that the reconstructed scene becomes visible to the viewer.
  • the visibility area is located on or near the eyes of the beholder.
  • the visibility range can be moved in the directions X, Y and Z and tracked with known position detection or tracking of the current viewer position. It is possible to use two visibility areas for each viewer, one for each eye. Other embodiments of visibility areas are also possible. It is also possible to encode video holograms so that for the viewer individual objects or the entire scene seem to be behind the light modulator.
  • a virtual truncated pyramid-shaped reconstruction area is spanned, the light modulator forming the base area and the visibility area forming the cover area.
  • the truncated pyramid can be approximated as a pyramid. The observer looks through the visibility area in the direction of the holographic display device and takes in the visibility area, the wavefront representing the scene.
  • Applicant's WO / 2006/066906 describes a method of calculating video holograms. It is essentially based on a decomposition of the scene in To perform planar sections parallel to the plane of a light modulator, to transform all level sections into a visibility area and to sum up there. Subsequently, the summed results are transformed back into the hologram plane, in which also the light modulator lies, and thus the complex hologram values of the video hologram are determined.
  • this method performs the following steps for a three-dimensional scene computer-aided:
  • the invention is thus based on the object of providing a method which makes it possible to generate video holograms from three-dimensional image data with depth information in real time.
  • the generation should be able to be carried out by simple and inexpensive computer systems.
  • the object is achieved by a method in which contributions of the sub-holograms to the entire reconstruction of the scene from at least one look-up table (read-out table) can be determined for all object points. These sub-holograms are superimposed into a total hologram for reconstructing the entire scene.
  • the inventive method is suitable for holographic playback devices according to the preamble of claim 1.
  • a holographic display device with corresponding light modulator means is based on the principle of superimposing the wave fields modulated with information from object points of a scene in at least one visibility region.
  • a single object point is generated in each case by a sub-hologram whose position depends on the position of the object point and whose area or extent depends on the position of the observer.
  • the area of the sub-hologram are those pixels on the light modulator means which have to be driven in order to reconstruct the respective object point.
  • the region of the sub-hologram thus comprises only a portion of the light modulator means.
  • the center of the sub-hologram lies on the straight line through the object point to be reconstructed and the center of the object
  • Light modulator means is traced. The extent of the visibility range thus changes depending on the normal distance of the viewer to
  • the object points are coded stationary: If the object points are not fixedly coded, the positions of the sub-holograms are determined as if the viewer were in the center, ie centrally in front of the light modulator Regardless of where it actually resides - with a constant normal distance to the light modulator means. If the observer moves, then it lies reconstructed object point on the line connecting the center of the current visibility area and the center of the subhologram centered on the center.
  • the position of the sub-hologram relative to the light modulator means is changed depending on the observer's position. Again, the position of the sub-hologram is determined such that the center of the sub-hologram lies on the straight line through the object point to be reconstructed and the center of the visibility range. In a movement of the viewer, however, this straight line has the object point to be reconstructed as a fulcrum, whereby dependence of the position of the sub-hologram is given by the observer position.
  • the visible object points are determined. If necessary, prepared data are already taken over by an interface.
  • the method according to the invention comprises the following steps: determination of the position and extent of the sub-hologram per object point, as explained above;
  • the look-up table includes the complex values of the sub-hologram and thus the contributions of the object point to the overall hologram.
  • the look-up table is structured for quick access to the data.
  • a look-up table can be used in any kind of storage areas or interfaces that make up the contributions for the Subholograms will be implemented. For example, these are dedicated storage areas, data carriers, databases or other storage media as well as interfaces. Preferred interfaces are in particular the Internet, WLAN, Ethernet as well as other local and global networks.
  • additional correction functions are applied to the sub-holograms or to the overall hologram in order to compensate, for example, for day or shape-related tolerances of the light modulator means or to achieve an improvement in the reconstruction.
  • correction values are added to the data values of the sub-holograms and / or the total hologram.
  • look-up tables can be extended with advantage.
  • parameter data for the color and brightness information can be stored in separate look-up tables.
  • data values of the sub-holograms and / or the overall hologram with brightness and / or color values can be modulated from look-up tables.
  • a color representation that the hologram values of colors can be determined from respective look-up tables.
  • the look-up tables are generated by determining the hologram values of the sub-hologram for each possible object point in a defined spatial area and storing them in corresponding data carriers and / or memory modules or making them available by means of interfaces.
  • the room area includes, for example, the intended range of motion of the viewer in which he can see the hologram.
  • the hologram values of the associated sub-hologram are generated for an object point by virtue of the wavefront which the object point emits propagating into the visibility region and being transformed back into the hologram plane in which the light modulator means is located.
  • the hologram values are generated according to WO / 2006/066906 for a single object point in each case.
  • the hologram values are generated by means of ray tracing, the so-called ray tracing.
  • Possible solutions include analytical methods, optimization methods. Also approximation methods are conceivable.
  • the method according to the invention therefore accesses this data for each object point to be reconstructed, which data can then be further processed correspondingly rapidly.
  • the generation of the hologram values in real time can thus be substantiated by the method according to the invention.
  • Computing unit for generating the holographic data can be sustainably reduced.
  • the calculation effort can be increased by several using the look-up tables
  • Real-time processing units ensured.
  • the method according to the invention allows time or space sequentially separated holograms to be presented in real time even for several or many viewers.
  • the generation of the holograms requires little computational effort, it is conceivable, for example, not to carry out the calculation by the central processing unit (CPU) of a computer.
  • the generation of the holograms is created on the components of the graphics card, preferably a Graphics Central Processing Unit (GPU) and / or specially configured computing units. In this way, increased data transmission rates can also be used to advantage.
  • GPU Graphics Central Processing Unit
  • Fig. 1a, b respectively a schematic diagram of a holographic display device in two-dimensional representation
  • Fig. 2 is a spatial schematic diagram of a holographic
  • Fig. 3 is a flowchart of the method according to the invention according to a
  • Fig. 1a illustrates the underlying principle of a holographic display (HAE) for a viewer.
  • the principle applies analogously to several viewers.
  • the position of a viewer is characterized by the position of his eyes, or of his pupils (VP).
  • the device contains a light modulator means (SLM), which is for ease of illustration in this embodiment, the screen means (B), and superimposed on the information of object points of a scene (3D-S) modulated wave fields in at least one visibility area (VR).
  • the visibility area is tracked to the eyes.
  • a reconstruction area (RV) is spanned.
  • the reconstruction of a single object point (OP) of a scene (3D-S) requires only one sub-hologram (SH) as a subset of the total hologram (H ⁇ SL M) coded on light modulator means (SLM).
  • SLM light modulator means
  • the area of the sub-hologram (SH) is only a small portion of the light modulator means (SLM).
  • the center of the sub-hologram (SH) lies in the simplest possible solution on the straight line through the object point (OP) to be reconstructed and the center of the visibility region (VR).
  • the extent of the sub-hologram (SH) is determined in the simplest possible solution with the aid of the beam set, the visibility range (VR) being traced back to the light modulator means (SLM) by the object point (OP) to be reconstructed.
  • the location and extent of the sub-hologram defines the indices of those pixels on the light modulator means (SLM) which are required to reconstruct that object point and must be driven.
  • FIG. 1b further illustrates this principle and shows an enlarged section of the hoiographic reproduction unit (HAE) with the sub-holograms (SH1, SH2) which are respectively assigned to the object points (OP1, OP2). From Fig.
  • Fig. 2 shows the principle of the sub-holograms (SH) in a three-dimensional representation, wherein like elements are identified by the same reference numerals.
  • 3 shows a flowchart of the method according to the invention according to an exemplary embodiment.
  • Starting point of this embodiment is a three-dimensional scene (3D-S), which is structured in a plurality of object points (OP).
  • Color and depth maps are available for the object points (OP).
  • the so-called depth map contains the depth information and the so-called color map the color information of screened images that are provided by a graphics system.
  • the extent and position of the associated sub-hologram (SH) in the hologram plane or on the light modulator means (SLM) is determined in a step (1). This is done according to the already mentioned principles on the basis of the depth information of the object point and the observer position (VP).
  • the complex hologram values of the sub-hologram are determined from at least one look-up table. For example, this data is read from dedicated memory areas of a graphics system. Further, according to the color and / or brightness of the object point, the complex values of the sub-hologram may be modulated with color and brightness values to increase the amplitudes of the hologram values change. For example, the complex contributions of the sub-hologram are multiplied by an intensity factor.
  • the color map contains the color information and is preferably read in via a separate interface. It is possible to determine color-related contributions of the sub-holograms from at least one look-up table. Furthermore, it is possible for the color representation to read the correction values for the color information from look-up tables and to modulate the contributions of the sub-hologram with these values.
  • the data of the named look-up tables are generated in advance.
  • the data is determined according to the method mentioned in the prior art
  • Disk and memory modules stored. Based on the location and characteristics of the
  • Object points are the associated sub-holograms calculated in advance and thus the
  • a step (3) the sub-holograms of the object points are added to form an overall hologram (H ⁇ SLM).
  • the individual sub-holograms (SH-SH 2 ,.) Of the object points are superposable and are added to the overall hologram (H ⁇ SLM) in a complex manner, taking into account a global coordinate system.
  • the total hologram (H ⁇ S LM) represents the hologram of all object points.
  • the overall hologram thus represents and reconstructs the entire scene (3D-S).
  • the superposition of the sub-holograms can also be done in a separate step.
  • a coding of the hologram data in Burckhardt components, two-phase components or other types of coding can take place in order to convert the overall hologram into pixel values for the holographic reproduction device, in particular according to WO 2004/044659, WO 2006 / 027228, WO 2006119760 and DE 10 2006 004 300.

Abstract

Verfahren zum Generieren von Videohologrammen in Echtzeit für eine holografische Wiedergabeeinrichtung (HAE) mit mindestens einem Lichtmodulatormittel (SLM), in welches eine in Objektpunkte (OP) zerlegte Szene (3D-S) als Gesamthologramm (H∑SLM) kodiert wird und als Rekonstruktion von einem Sichtbarkeitsbereich (VR) aus zu sehen ist, der innerhalb eines Periodizitätsintervalls der Rekonstruierten des Videohologramms liegt, wobei der Sichtbarkeitsbereich (VR) zusammen mit jedem zu rekonstruierenden Objektpunkt (OP) der Szene (3D-S) ein Subhologramm (SH) definiert und das Gesamthologramm (HΣSLM) aus einer Überlagerung von Beiträgen von Subhologrammen (SH) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Objektpunkt (OP) die Beiträge der Subhologramme (SH) an der gesamten Rekonstruktion der Szene (3D-S) aus wenigstens einer Look-Up-Tabelle bestimmbar sind.

Description

Verfahren zum Generieren von Videohologrammen in Echtzeit mittels Subhologrammen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Generieren von Videohologrammen, insbesondere computergenerierten Videohologrammen (CGVH), aus Bilddaten mit Tiefen Information in Echtzeit. Bei der holografischen Darstellung der 3D-0bjekte oder 3D-Szenen wird die Lichtwellenfront durch die Interferenz und Überlagerung kohärenter Lichtwellen generiert.
Im Gegensatz zu klassischen Hologrammen, die als Interferenzmuster photographisch oder auf andere Weise gespeichert sind, existieren Videohologramme als Ergebnis der Berechnung von Hologrammdaten aus Sequenzen einer dreidimensionalen Szene und ihrer Speicherung mit elektronischen Mitteln.
Bei einer holografischen Wiedergabeeinrichtung breitet sich moduliertes interferenzfähiges Licht im Raum vor den Augen eines Betrachters als eine durch die Amplituden- und/oder Phasenwerte steuerbare Lichtwellenfront zur Rekonstruktion einer dreidimensionalen Szene aus. Dabei bewirkt das Ansteuern eines Lichtmodulatormittels mit den Hologrammwerten der Videohologramme, dass das ausgehende, in Pixeln modulierte Wellenfeld durch Interferenzen die gewünschte dreidimensionale Szene in den Raum rekonstruiert.
Eine holografische Wiedergabeeinrichtung enthält typischerweise eine Anordnung steuerbarer Pixel, wobei die Pixel durch elektronisches Beeinflussen der Amplitude und/ oder Phase von beleuchtendem Licht Objektpunkte rekonstruieren. In diesem Dokument bezeichnet der Begriff .Pixel1 ein steuerbares Hologrammpixel im Lichtmodulatormittel; ein Pixel wird durch einen diskreten Wert eines Hologrammpunkts einzeln adressiert und angesteuert. Jedes Pixel stellt einen Hologrammpunkt des Videohologramms dar. Bei einem LCD wird daher der Begriff , Pixel' für die einzeln adressierbaren Bildpunkte des Bildschirms verwendet. Bei einem Digital Light Processing-Display (DLP) wird der Begriff .Pixel' für einen einzelnen Mikrospiegel oder eine kleine Gruppe von Mikrospiegeln verwendet. Bei einem kontinuierlichen SLM ist ein Pixel die Übergangsregion auf dem Lichtmodulatormittel, die einen komplexen Hologrammpunkt repräsentiert. Der Begriff , Pixel' bezeichnet daher ganz allgemein die kleinste Einheit, die einen komplexen Hologrammpunkt repräsentiert, also anzeigen kann.
Lichtmodulatormittel sind in vielfältiger Weise bekannt, beispielsweise in Form eines Spatial Light Modulator (SLM). Das Lichtmodulatormittel kann sowohl kontinuierlich als auch matrixförmig sein. Es kann beispielsweise ein kontinuierlicher SLM mit Matrixsteuerung oder ein akusto-optischer Modulator (AOM) sein. Eine geeignete Anzeigeeinrichtung zur Rekonstruktion von Videohologrammen durch Amplitudenmodulation eines Lichtmusters ist beispielsweise ein Flüssigkristalldisplay LCD. Die Erfindung kann jedoch ebenso auf andere steuerbare Einrichtungen angewendet werden, welche kohärentes Licht nutzen, um eine Lichtwellenfront zu modulieren.
Einer für diese Erfindung bevorzugten holografischen Wiedergabeeinrichtung liegt im Wesentlichen folgendes Prinzip zugrunde: In mindestens ein Lichtmodulatormittel wird eine in Objektpunkte zerlegte Szene als Gesamthologramm kodiert. Die Szene ist als Rekonstruktion von einem Sichtbarkeitsbereich aus zu sehen, der innerhalb eines Periodizitätsintervalls der Rekonstruierten des Videohologramms liegt. Zu jedem zu rekonstruierenden Objektpunkt der Szene wird ein Subhologramm definiert. Das Gesamthologramm wird aus einer Überlagerung von Subhologrammen gebildet. Dabei wird im Wesentlichen das Prinzip verfolgt, vorrangig jene Wellenfront, die ein Objekt aussenden würde, in ein oder mehrere Sichtbarkeitsbereiche zu rekonstruieren. Die Rekonstruktion eines einzelnen Objektpunkts erfordert jeweils nur ein Subhologramm als Teilmenge des am Lichtmodulatormittel kodierten Gesamthologramms. Die holografische Wiedergabeeinrichtung enthält wenigstens ein Bildschirmmittel. Dabei wird als Bildschirmmittel entweder der Lichtmodulator selbst bezeichnet, in dem das Hologramm einer Szene kodiert ist, oder ein optisches Element - beispielsweise Linse oder Spiegel -, auf das ein im Lichtmodulator kodiertes Hologramm oder eine im Lichtmodulator kodierte Wellenfront einer Szene abgebildet wird. Die Festlegung des Bildschirmmittels und die zugehörigen Prinzipien zur Rekonstruktion der Szene in den Sichtbarkeitsbereich sind durch Dokumente des Anmelders beschrieben. In WO 2004/044659 sowie WO 2006/027228 ist das Bildschirmmittel der Lichtmodulator selbst. In WO 2006119760, Projektionsvorrichtung und Verfahren zur holografischen Rekonstruktion von Szenen, ist das Bildschirmmittel ein optisches Element, auf das ein im Lichtmodulator kodiertes Hologramm abgebildet wird. In DE 10 2006 004 300, Projektionsvorrichtung zur holografischen Rekonstruktion von Szenen, ist das Bildschirmmittel ein optisches Element, auf das eine im Lichtmodulator kodierte Wellenfront der Szene abgebildet wird.
Der Sichtbarkeitsbereich ist ein begrenzter Bereich, durch welchen der Betrachter die gesamte rekonstruierte Szene ansehen kann. Innerhalb des Sichtbarkeitsbereichs überlagern sich Wellenfelder so zu einer Wellenfront, dass die rekonstruierte Szene für den Betrachter sichtbar wird. Der Sichtbarkeitsbereich befindet sich auf oder nahe den Augen des Betrachters. Der Sichtbarkeitsbereich kann in die Richtungen X, Y und Z bewegt werden und wird mit bekannten Positionserkennungs- beziehungsweise Nachführeinrichtungen der aktuellen Betrachterposition nachgeführt. Es ist möglich, für jeden Betrachter zwei Sichtbarkeitsbereiche zu verwenden, nämlich einen für jedes Auge. Andere Ausgestaltungen von Sichtbarkeitsbereichen sind ebenfalls möglich. Es ist ferner möglich, Videohologramme so zu kodieren, dass für den Betrachter einzelne Objekte oder die ganze Szene scheinbar hinter dem Lichtmodulator liegen.
Zwischen dem Lichtmodulatormittel der holografischen Wiedergabeeinrichtung und dem Sichtbarkeitsbereich ist ein virtueller pyramidenstumpfförmiger Rekonstruktionsbereich, das so genannte Frustum, aufgespannt, wobei der Lichtmodulator die Grundfläche und der Sichtbarkeitsbereich die Deckfläche bildet. Bei sehr kleinen Sichtbarkeitsbereichen kann der Pyramidenstumpf als Pyramide angenähert werden. Der Betrachter sieht durch den Sichtbarkeitsbereich in Richtung der holografischen Wiedergabeeinrichtung und nimmt im Sichtbarkeitsbereich die Wellenfront auf, welche die Szene repräsentiert.
WO/2006/066906 des Anmelders beschreibt ein Verfahren zum Berechnen von Videohologrammen. Es basiert im Wesentlichen darauf, eine Zerlegung der Szene in Ebenenschnitten parallel zur Ebene eines Lichtmodulators durchzuführen, alle Ebenenschnitte in einen Sichtbarkeitsbereich zu transformieren und dort aufzusummieren. Anschließend werden die summierten Ergebnisse in die Hologrammebene, in welcher auch der Lichtmodulator liegt, zurück transformiert und so die komplexen Hologrammwerte des Videohologramms ermittelt.
Im Wesentlichen führt dieses Verfahren für eine dreidimensionale Szene computergestützt die nachfolgenden Schritte durch:
Aus jedem Objektdatensatz jeder tomographischen Szeneschnittfläche wird ein Beugungsbild in Form einer separaten zweidimensionalen Verteilung von
Wellenfeldern für eine Betrachterebene mit einem endlichen Abstand parallel zu den
Schnittebenen berechnet, wobei die Wellenfelder aller Schnitte für mindestens einen gemeinsamen Sichtbarkeitsbereich berechnet werden, die berechneten Verteilungen aller Schnittebenen werden zur Beschreibung eines gemeinsamen Wellenfeldes für den Sichtbarkeitsbereich in einem zur Betrachterebene referenzierten Datensatz addiert, und der Referenzdatensatz zum Erzeugen eines Hologrammdatensatzes für ein gemeinsames computergeneriertes Hologramm der Szene wird in eine von der Referenzebene endlich entfernte, parallele Hologrammebene transformiert, wobei in der Hologrammebene das Lichtmodulatormittel liegt.
Die Generierung der komplexen Hologrammwerte gemäß WO/2006/066906 ist sehr aufwändig. Aufgrund der Vielzahl der notwendigen Transformationen ist die Implementierung dieses Verfahrens mit hohem Rechenaufwand verbunden. Eine Kodierung beziehungsweise Generierung der Ho log ramm werte in Echtzeit ist nur mit hoch performanten und kostspieligen Recheneinheiten möglich. Derartig teure Recheneinheiten würden die Akzeptanz der digitalen Videoholografie einschränken beziehungsweise behindern.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, welches erlaubt, Videohologramme aus dreidimensionalen Bilddaten mit Tiefeninformation in Echtzeit zu generieren. Die Generierung soll von einfachen und kostengünstigen Rechenanlagen durchgeführt werden können. Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren, bei welchem für alle Objektpunkte Beiträge der Subhologramme an der gesamten Rekonstruktion der Szene aus wenigstens einer Look-Up-Tabelle (Auslesetabelle) bestimmbar sind. Diese Subhologramme werden zu einem Gesamthologramm zur Rekonstruktion der gesamten Szene überlagert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist für holografische Wiedergabeeinrichtungen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 geeignet. Einer derartigen holografischen Wiedergabeeinrichtung mit entsprechenden Lichtmodulatormitteln liegt dabei das Prinzip zugrunde, die mit Informationen von Objektpunkten einer Szene modulierten Wellenfelder in wenigstens einem Sichtbarkeitsbereich zu überlagern. Ein einzelner Objektpunkt wird jeweils durch ein Subhologramm erzeugt, dessen Lage von der Position des Objektpunkts und dessen Bereich beziehungsweise Ausdehnung von der Position des Betrachters abhängt. Der Bereich des Subhologramms sind jene Pixel auf dem Lichtmodulatormittel, die angesteuert werden müssen, um den jeweiligen Objektpunkt zu rekonstruieren. Der Bereich des Subhologramms umfasst somit nur einen Teilbereich des Lichtmodulatormittels.
In einer einfachsten Lösungsmöglichkeit liegt das Zentrum des Subhologramms auf der Geraden durch den zu rekonstruierenden Objektpunkt und dem Zentrum des
Sichtbarkeitsbereichs. Ferner wird in einer einfachsten Lösungsmöglichkeit die
Ausdehnung des Subhologramms mit Hilfe des Strahlensatzes ermittelt, wobei der
Sichtbarkeitsbereich durch den zu rekonstruierenden Objektpunkt auf das
Lichtmodulatormittel rückverfolgt wird. Die Ausdehnung des Sichtbarkeitsbereichs ändert sich somit abhängig vom Normalabstand des Betrachters zum
Lichtmodulatormittel.
Bei gleichbleibendem Normalabstand des Betrachters ist zu unterscheiden, ob die Objektpunkte ortsfest kodiert werden oder nicht: Falls die Objektpunkte nicht ortsfest kodiert werden, dann werden die Positionen der Subhologramme so festgelegt, als würde sich der Betrachter in der Mitte, also zentral vor dem Lichtmodulator befinden, unabhängig davon, wo er sich - bei gleich bleibendem Normalabstand zum Lichtmodulatormittel - tatsächlich aufhält. Bewegt sich der Betrachter, so liegt der rekonstruierte Objektpunkt auf der Geraden, welche das Zentrum des aktuellen Sichtbarkeitsbereichs und das Zentrum des auf die Mitte bezogenen Subhologramms verbindet.
Wird ein Objektpunkt ortsfest kodiert, so bedeutet dies, dass sich die räumliche Lage des rekonstruierten Objektpunkts in Bezug auf das Lichtmodulatormittel nicht ändert. Auch der Normalabstand des Objektpunkts zum Lichtmodulatormittel bleibt gleich. Um dies zu erreichen, wird die Position des Subhologramms bezüglich des Lichtmodulatormittels abhängig von der Betrachterposition verändert. Auch hier wird die Position des Subhologramms so ermittelt, dass das Zentrum des Subhologramms auf der Geraden durch den zu rekonstruierenden Objektpunkt und dem Zentrum des Sichtbarkeitsbereichs liegt. Bei einer Bewegung des Betrachters hat diese Gerade jedoch den zu rekonstruierenden Objektpunkt als Drehpunkt, wodurch Abhängigkeit der Position des Subhologramms durch die Betrachterposition gegeben ist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens wird nachfolgend erläutert: In einem vorbereiteten Verfahrensschritt werden die sichtbaren Objektpunkte ermittelt. Gegebenenfalls werden vorbereitete Daten bereits von einer Schnittstelle übernommen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte: Ermittlung der Lage und Ausdehnung des Subhologramms je Objektpunkt, wie oben erläutert;
Ermittlung der Beiträge des zugehörigen Subhologramms aus wenigstens einer Look-Up-Tabelle;
Wiederholen der beiden Schritte für alle Objektpunkte, wobei die Subhologramme zu einem Gesamthologramm zur Rekonstruktion der gesamten Szene überlagert werden. Die einzelnen Subhologramme der Objektpunkte sind superponierbar und werden unter Beachtung eines globalen Koordinatensystems zum Gesamthologramm komplex aufaddiert.
Die Look-Up-Tabelle umfasst die komplexen Werte des Subhologramms und somit die Beiträge des Objektpunkts zum Gesamthologramm. Die Look-Up-Tabelle ist für einen raschen Zugriff auf die Daten strukturiert. Eine Look-Up-Tabelle kann in jeder Art von Speicherbereichen oder Schnittstellen, welche die Beiträge für die Subhologramme zur Verfügung stellen implementiert sein. Beispielsweise sind dies dedizierte Speicherbereiche, Datenträger, Datenbanken oder weitere Speichermedien sowie Schnittstellen. Bevorzugte Schnittstellen sind insbesondere Internet, WLAN, Ethernet sowie andere lokale und globale Vernetzungen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung werden auf die Subhologramme oder auf das Gesamthologramm zusätzliche Korrekturfunktionen angewendet, um beispielsweise tage- oder formbedingte Toleranzen des Lichtmodulatormittels zu kompensieren oder eine Verbesserung der Rekonstruktion zu erreichen. Beispielsweise werden Korrekturwerte zu den Datenwerten der Subhologramme und/oder dem Gesamthologramm addiert.
Das Prinzip der Look-Up-Tabellen kann mit Vorteil erweitert werden. Beispielsweise können Parameterdaten zur Färb- und Helligkeitsinformation in separaten Look-Up- Tabellen abgelegt werden. Zusätzlich können dabei Datenwerte der Subhologramme und/oder das Gesamthologramm mit Helligkeits- und/oder Farbwerten aus Look-Up- Tabellen moduliert werden. Es ist für eine Farbdarstellung auch möglich, dass die Hologrammwerte von Farben aus jeweiligen Look-Up-Tabellen bestimmbar sind.
Die Look-Up-Tabellen werden generiert, indem für jeden möglichen Objektpunkt in einem definierten Raumbereich die Hologrammwerte des Subhologramms ermittelt werden und in entsprechende Datenträger und/oder Speichermodule abgelegt oder mittels Schnittstellen zur Verfügung gestellt werden. Der Raumbereich umfasst beispielsweise den vorgesehenen Bewegungsbereich des Betrachters in dem er das Hologramm sehen kann. Für einen Objektpunkt werden beispielsweise die Hologrammwerte des zugehörigen Subhologramms generiert, indem jene Wellenfront, die der Objektpunkt aussendet in den Sichtbarkeitsbereich propagiert und in die Hologrammebene, in welcher sich auch das Lichtmodulatormittel befindet, zurück transformiert wird. Beispielsweise werden die Hologrammwerte gemäß WO/2006/066906 für jeweils einen einzelnen Objektpunkt generiert.
In einer weiteren Lösungsmöglichkeit werden die Hologrammwerte mittels Strahlverfolgung, dem so genannten Raytracing, generiert. Weitere Lösungsmöglichkeiten umfassen analytische Verfahren, Optimierungsmethoden. Auch Approximationsmethoden sind denkbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren greift somit für jeden zu rekonstruierenden Objektpunkt auf diese Daten zu, die in weiterer Folge entsprechend rasch weiterverarbeitet werden können. Die Generierung der Hologrammwerte in Echtzeit kann damit vom erfindungsgemäßen Verfahren untermauert werden.
Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren die bisher sehr hohen und kostenintensiven Anforderungen an die
Recheneinheit zur Generierung der holografischen Daten nachhaltig verringert werden. Der Berechnungsaufwand kann anhand der Look-Up-Tabellen um mehrere
Zehnerpotenzen reduziert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit die
Generierung von Hologrammen interaktiv und in Echtzeit auf gängigen PC-Systemen. Schließlich wird durch die zuverlässige Generierung der Hologramme in Echtzeit gewährleistet, dass die daraus resultierende unerwünschte Reaktionszeit beim
Nachverfolgen der Betrachterpupillen vermindert werden kann. Die Generierung der
Hologramme für einen einzelnen Betrachter ist somit auch mit einfachen
Recheneinheiten in Echtzeit sicher gestellt. Außerdem erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren, dass auch für mehrere oder viele Betrachter zeit- oder raumsequentiell separierte Hologramme in Echtzeit dargeboten werden können.
Da die Generierung der Hologramme wenig Rechenaufwand erfordert, ist beispielsweise denkbar, die Berechnung nicht von der zentralen Recheneinheit (CPU) eines Rechners auszuführen, fn einer alternativen Lösung wird die Generierung der Hologramme auf den Komponenten der Graphikkarte erstellt, wobei vorzugsweise ein Graphics Central Processing Unit (GPU) und/oder speziell konfigurierte Recheneinheiten verwendet werden. Auf diese Weise können auch erhöhte Datentansferraten vorteilhaft genutzt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1a, b jeweils eine Prinzipskizze einer holografischen Wiedergabeeinrichtung in zweidimensionaler Darstellung, Fig. 2 eine räumliche Prinzipskizze einer holografischen
Wiedergabeeinrichtung und Fig. 3 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem
Ausführungsbeispiel.
Fig. 1a veranschaulicht das zugrunde liegende Prinzip einer holografischen Wiedergabeeinrichtung (HAE) für einen Betrachter. Das Prinzip gilt für mehrere Betrachter analog. Die Position eines Betrachters ist dabei durch die Position seiner Augen, beziehungsweise seiner Pupillen (VP) charakterisiert. Die Einrichtung enthält ein Lichtmodulatormittel (SLM), welches zur einfacheren Darstellung in dieser Ausführungsform gleich dem Bildschirmmittel (B) ist, und überlagert die mit Informationen von Objektpunkten einer Szene (3D-S) modulierten Wellenfelder in wenigstens einem Sichtbarkeitsbereich (VR). Der Sichtbarkeitsbereich ist den Augen nachgeführt. Zwischen dem Lichtmodulatormittel (SLM) und dem Sichtbarkeitsbereich (VR) ist ein Rekonstruktionsbereich (RV) aufgespannt. Die Rekonstruktion eines einzelnen Objektpunkts (OP) einer Szene (3D-S) erfordert jeweils nur ein Subhologramm (SH) als Teilmenge des auf Lichtmodulatormitteln (SLM) kodierten Gesamthologramms (H∑SLM). Wie aus dieser Figur ersichtlich, ist der Bereich des Subhologramms (SH) nur ein kleiner Teilbereich des Lichtmodulatormittels (SLM). Das Zentrum des Subhologramms (SH) liegt in einer einfachsten Lösungsmöglichkeit auf der Geraden durch den zu rekonstruierenden Objektpunkt (OP) und dem Zentrum des Sichtbarkeitsbereichs (VR). Die Ausdehnung des Subhologramms (SH) wird in einer einfachsten Lösungsmöglichkeit mit Hilfe des Strahlensatzes ermittelt, wobei der Sichtbarkeitsbereich (VR) durch den zu rekonstruierenden Objektpunkt (OP) auf das Lichtmodulatormittel (SLM) zurückverfolgt wird. Somit sind durch die Lage und die Ausdehnung des Subhologramms die Indizes jener Pixel auf dem Lichtmodulatormittel (SLM) definiert, die zur Rekonstruktion dieses Objektpunkts erforderlich sind und angesteuert werden müssen. Fig. 1 b veranschaulicht dieses Prinzip weiter und zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der hoiografischen Wiedergabeeinheit (HAE) mit den Subhologrammen (SH1 , SH2) die jeweils den Objektpunkten (OP1 , OP2) zugeordnet sind. Aus Fig. 1 b ist ersichtlich, dass diese Subhologramme beschränkt sind und eine kleine und zusammenhängende Teilmenge des Gesamthologramms (H∑SLM), also des gesamten Lichtmodulatormittels (SLM), sind. Neben der hier anhand des Strahlensatzes ermittelten Lage und Ausdehnung der Subhologramme sind weiterführende funktionale Zusammenhänge denkbar.
Fig. 2 zeigt das Prinzip der Subhologramme (SH) in einer dreidimensionalen Darstellung, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Fig. 3 zeigt einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. Ausgangspunkt dieses Ausführungsbeispiels ist eine dreidimensionale Szene (3D-S), weiche in eine Vielzahl von Objektpunkten (OP) strukturiert ist. Zu den Objektpunkten (OP) sind Färb- und Tiefenmap verfügbar. Die so genannte Tiefenmap enthält die Tiefeninformation und die so genannte Farbmap die Farbinformation gerasterter Bilder, die von einem Grafiksystem zur Verfügung gestellt werden.
Für jeden sichtbaren Objektpunkt wird in einem Schritt (1) die Ausdehnung und Lage des zugehörigen Subhologramms (SH) in der Hologrammebene, beziehungsweise auf dem Lichtmodulatormittel (SLM) bestimmt. Dies erfolgt nach den bereits genannten Prinzipien anhand der Tiefeninformation des Objektpunkts und der Betrachterposition (VP).
In einem Schritt (2) werden dem Gedanken der Erfindung folgend die komplexen Hologrammwerte des Subhologramms (SH) aus wenigstens einer Look-Up-Tabelle ermittelt. Beispielsweise werden diese Daten aus dedizierten Speicherbereichen eines Grafiksystems ausgelesen. Ferner werden entsprechend der Farbe und/oder Helligkeit des Objektpunkts gegebenenfalls die komplexen Werte des Subhologramms mit Färb- und Helligkeitswerten moduliert, um die Amplituden der Hologrammwerte zu verändern. Beispielsweise werden die komplexen Beiträge des Subhologramms mit einem Intensitätsfaktor multipliziert. Die Farbmap enthält die Farbinformation und wird vorzugsweise über eine separate Schnittstelle eingelesen. Es ist möglich, farbbezogene Beiträge der Subhologramme aus wenigstens einer Look-Up-Tabelle zu bestimmen. Im Weiteren ist es für die Farbdarstellung möglich, die Korrekturwerte für die Farbinformation aus Look-Up-Tabellen auszulesen und die Beiträge des Subhologramms mit diesen Werten zu modulieren.
Die Daten der genannten Look-Up-Tabellen werden vorab generiert. Vorzugsweise werden die Daten nach dem im Stand der Technik genannten Verfahren gemäß
WO/2006/066906 für jeden einzelnen Objektpunkt erstellt und in entsprechende
Datenträger und Speichermodule abgelegt. Anhand der Lage und Eigenschaften der
Objektpunkte werden die zugehörigen Subhologramme vorab berechnet und somit die
Look-Up-Tabellen der Subhologramme und falls erforderlich der Färb- und Helligkeitswerte sowie der Korrekturparameter generiert.
In einem Schritt (3) werden die Subhologramme der Objektpunkte zu einem Gesamthologramm (H∑SLM) aufaddiert. Die einzelnen Subhologramme (SHi- SH2, .) der Objektpunkte sind superponierbar und werden unter Beachtung eines globalen Koordinatensystems zum Gesamthologramm (H∑SLM) komplex aufaddiert. Das Gesamthologramm (H∑SLM) repräsentiert das Hologramm aller Objektpunkte. Das Gesamthologramm repräsentiert und rekonstruiert somit die gesamten Szene (3D-S). Die Superposition der Subhologramme kann auch in einem separaten Schritt erfolgen.
In einem abschließenden Schritt (4) kann, wie bereits erläutert, eine Kodierung der Hologrammdaten in Burckhardt-Komponenten, Zweiphasenkomponenten oder anderen Arten der Kodierung erfolgen, um damit das Gesamthologramm in Pixelwerte für die holografische Wiedergabeeinrichtung, insbesondere nach WO 2004/044659, WO 2006/027228, WO 2006119760 sowie DE 10 2006 004 300, umzuwandeln.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Generieren von Videohologrammen in Echtzeit für eine holografische Wiedergabeeinrichtung (HAE) mit mindestens einem Lichtmodulatormittel (SLM), in welches eine in Objektpunkte (OP) zerlegte Szene (3D- S) als Gesamthologramm (H∑SLM) kodiert wird und als Rekonstruktion von einem Sichtbarkeitsbereich (VR) aus zu sehen ist, der innerhalb eines Periodizitätsintervalls der Rekonstruierten des Videohologramms liegt, wobei der Sichtbarkeitsbereich (VR) zusammen mit jedem zu rekonstruierenden Objektpunkt (OP) der Szene (3D-S) ein Subhologramm (SH) definiert und das Gesamthologramm (H∑SLM) aus einer Überlagerung von Beiträgen von Subhologrammen (SH) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Objektpunkt (OP) die Beiträge der Subhologramme (SH) an der gesamten Rekonstruktion der Szene (3D-S) aus wenigstens einer Look-Up-Tabelle bestimmbar sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei durch die Position eines Betrachters (O) und dessen Blickrichtung eine Ansicht der Szene (3D-S) festgelegt ist und dem Betrachter (O) mindestens ein in einer Betrachterebene (OP) nahe den Augen liegender Sichtbarkeitsbereich (VR) zugeordnet ist und nach einer dreidimensionalen Diskretisierung der Szene (3D-S) in sichtbare Objektpunkte (OP) die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst:
Ermittlung der Lage und Ausdehnung des Subhologramms (SH) je Objektpunkt (OP)
Ermittlung der Beiträge des zugehörigen Subhologramms (SH) aus wenigstens einer Look-Up-Tabelle
Wiederholen der beiden Schritte für alle Objektpunkte, wobei die Subhologramme (SH) zu einem Gesamthologramm zur Rekonstruktion der gesamten Szene (3D-S) überlagert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei Datenwerte der Subhologramme und/oder des Gesamthologramms mit Helligkeits- und/oder Farbwerten moduliert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei Datenwerte der Subhologramme und/oder des Gesamthologramms mit Helligkeits- und/oder Farbwerten aus wenigstens einer Look-Up-Tabelle moduliert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei zu den Datenwerten der Subhologramme und/oder dem Gesamthologramm Korrekturwerte addiert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Lage des Subhologramms (SH) so ermittelt wird, dass das Zentrum des Subhologramms (SH) auf der Geraden durch den zu rekonstruierenden Objektpunkt (OP) und dem Zentrum des Sichtbarkeitsbereichs (VR) liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Größe des Subhologramms (SH) durch Rückverfolgung des Sichtbarkeitsbereichs (VR) durch den Objektpunkt (OP) auf das Lichtmodulatormittel (SLM) ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei zur Farbdarstellung die Werte der Grundfarben aus jeweiligen Look-Up-Tabellen bestimmbar sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die komplexen Hologrammwerte in Pixelwerte des Lichtmodulatormittels (SLM) umgewandelt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die komplexen Hologrammwerte in Burckhardt-Komponenten oder Zweiphasenkomponenten oder anderen Arten der Kodierung umgewandelt werden.
11. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche für eine holografische Wiedergabeeinrichtung mit einem Bildschirmmittel, wobei das Bildschirmmittel entweder das Lichtmodulatormittel selbst bezeichnet, in dem das Hologramm der Szene kodiert ist, oder ein optisches Element, auf das ein im Lichtmodulatormittel kodiertes Hologramm oder eine im Lichtmodulatormittel kodierte Wellenfront der Szene abgebildet ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei das optische Element der Wiedergabeeinrichtung eine Linse oder ein Spiegel ist
13. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Hologrammwerte des Subhologramms eines Objektpunkts ermittelt werden, indem jene Wellenfront, die der Objektpunkt aussendet in den Sichtbarkeitsbereich propagiert wird.
14. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Look-Up- Tabelle generiert wird, indem für jeden möglichen Objektpunkt in einem definierten
Raumbereich der zugehörige Eintrag des Subhologramms ermittelt wird , indem jene Wellenfront, die der Objektpunkt aussendet, in den Sichtbarkeitsbereich propagiert und in die Hologrammebene, in welcher sich das Lichtmodulatormittel befindet, rücktransformiert wird.
15. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 12, wobei die Look- Up-Tabelle generiert wird, indem für jeden möglichen Objektpunkt in einem definierten Raumbereich mittels Strahlenverfolgung der zugehörige Eintrag des Subhologramms ermittelt wird.
16. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 12, wobei die Look- Up-Tabelle generiert wird, indem für jeden möglichen Objektpunkt in einem definierten Raumbereich mittels Optimierungs- oder Approximationsmethoden der zugehörige Eintrag des Subhologramms ermittelt wird.
PCT/EP2007/059111 2006-09-01 2007-08-31 Verfahren zum generieren von videohologrammen in echtzeit mittels subhologrammen WO2008025839A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2007800326057A CN101512445B (zh) 2006-09-01 2007-08-31 借助亚全息图实时生成视频全息图的方法
US12/439,271 US20100073744A1 (en) 2006-09-01 2007-08-31 Method for Generating Video Holograms in Real Time by Means of Subholograms
JP2009526114A JP5265546B2 (ja) 2006-09-01 2007-08-31 サブホログラムを使用してビデオホログラムをリアルタイムに生成する方法
US15/978,916 US10678188B2 (en) 2006-09-01 2018-05-14 Method for generating a head up display for an aircraft using video holograms in real time with the help of sub-holograms
US16/895,108 US11460808B2 (en) 2006-09-01 2020-06-08 Method for generating a head up display for an aircraft using video holograms in real time with the help of sub-holograms
US17/957,118 US20230025687A1 (en) 2006-09-01 2022-09-30 Method for generating a head up display for an aircraft using video holograms in real time with the help of sub-holograms

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006042613.4 2006-09-01
DE102006042323.2 2006-09-01
DE200610042324 DE102006042324B4 (de) 2006-09-01 2006-09-01 Verfahren zum Generieren computer-generierter Videohologramme in Echtzeit mittels Teilhologrammen
DE200610042323 DE102006042323B4 (de) 2006-09-01 2006-09-01 Verfahren zum Generieren computer-generierter Videohologramme in Echtzeit mittels Propagation
DE200610042326 DE102006042326A1 (de) 2006-09-01 2006-09-01 Holographische Kodiereinheit zum Generieren computergenerierter Videohologramme
DE102006042324.0 2006-09-01
DE102006042326.7 2006-09-01
DE102006042613 2006-09-01

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US12/439,271 A-371-Of-International US20100073744A1 (en) 2006-09-01 2007-08-31 Method for Generating Video Holograms in Real Time by Means of Subholograms
US15/978,916 Continuation US10678188B2 (en) 2006-09-01 2018-05-14 Method for generating a head up display for an aircraft using video holograms in real time with the help of sub-holograms

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008025839A1 true WO2008025839A1 (de) 2008-03-06

Family

ID=39135517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/059111 WO2008025839A1 (de) 2006-09-01 2007-08-31 Verfahren zum generieren von videohologrammen in echtzeit mittels subhologrammen

Country Status (4)

Country Link
US (3) US20100073744A1 (de)
JP (1) JP5265546B2 (de)
CN (1) CN101512445B (de)
WO (1) WO2008025839A1 (de)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008138979A1 (de) * 2007-05-16 2008-11-20 Seereal Technologies S.A. Verfahren zum generieren von videohologrammen in echtzeit zur erweiterung einer 3d-rendering-graphikpipeline
WO2008138982A1 (de) * 2007-05-16 2008-11-20 Seereal Technologies S.A. Verfahren zum rendern und generieren von farbvideohologrammen in echtzeit
WO2008142000A1 (de) * 2007-05-21 2008-11-27 Seereal Technologies S.A. Holographisches rekonstruktionssystem mit einer nachführung der rekonstruktion
WO2009112468A2 (de) * 2008-03-11 2009-09-17 Seereal Technologies S.A. Verfahren zur kodierung von computergenerierten hologrammen in pixelierten lichtmodulatoren
JP2010527038A (ja) * 2007-05-16 2010-08-05 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニム ランダムアドレッシングを有するホログラフィック表示装置に対してビデオホログラムを生成する方法
JP2011504237A (ja) * 2007-05-16 2011-02-03 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニム ホログラフィック・ディスプレイ
US8218211B2 (en) 2007-05-16 2012-07-10 Seereal Technologies S.A. Holographic display with a variable beam deflection
US20130022222A1 (en) * 2010-04-01 2013-01-24 Seereal Technologies S.A. Method and device for encoding three-dimensional scenes which include transparent objects in a holographic system
DE102015205873A1 (de) 2015-04-01 2016-10-06 Seereal Technologies S.A. Verfahren zur Berechnung von Hologrammen zur holographischen Rekonstruktion von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Szenen
CN109792550A (zh) * 2016-10-10 2019-05-21 三星电子株式会社 防止边界伪影的系统和方法
US10353344B2 (en) 2013-06-06 2019-07-16 Seereal Technologies S.A. Device and method for calculating holographic data
WO2020193489A1 (de) 2019-03-25 2020-10-01 Seereal Technologies S.A. Verfahren und eine holographische vorrichtung zur dreidimensionalen darstellung von szenen

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230025687A1 (en) * 2006-09-01 2023-01-26 Seereal Technologies S.A. Method for generating a head up display for an aircraft using video holograms in real time with the help of sub-holograms
WO2008025839A1 (de) * 2006-09-01 2008-03-06 Seereal Technologies S.A. Verfahren zum generieren von videohologrammen in echtzeit mittels subhologrammen
JP2012008207A (ja) * 2010-06-22 2012-01-12 Kwang Woon Univ Industry-Academic Collaboration Foundation ルックアップテーブルと画像の時間的重複性を用いた３次元動画の計算機合成ホログラムの算出方法及びその装置
EP2745176B1 (de) * 2011-08-19 2021-05-05 Coherent Logix Incorporated Computersystem mit dreidimensionaler holographischer anzeige
KR101926547B1 (ko) 2011-10-28 2018-12-10 삼성전자주식회사 고속으로 3ｄ 홀로그램을 생성하는 방법 및 장치
DE102011055967B4 (de) * 2011-12-02 2016-03-10 Seereal Technologies S.A. Messverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Messverfahrens
KR101841624B1 (ko) 2012-01-25 2018-03-26 삼성전자주식회사 고속으로 3ｄ 홀로그램을 생성하는 방법 및 장치
KR20130096872A (ko) * 2012-02-23 2013-09-02 엘지전자 주식회사 홀로그래픽 디스플레이 장치 및 홀로그램을 생성하기 위한 방법
US10080049B2 (en) 2012-09-07 2018-09-18 At&T Intellectual Property I, L.P. Apparatus and method for presentation of holographic content
KR101960838B1 (ko) 2012-11-26 2019-03-21 삼성전자주식회사 홀로그램 패턴 생성 장치 및 방법
CN103116260B (zh) * 2013-03-01 2017-04-19 浙江师范大学 一种增大计算全息再现视角的方法
US9915920B2 (en) 2014-02-18 2018-03-13 Empire Technology Development Llc Holographic image generation
US10048647B2 (en) 2014-03-27 2018-08-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Optical waveguide including spatially-varying volume hologram
CN104281490B (zh) * 2014-05-16 2017-06-13 北京理工大学 一种基于多gpu的高速计算全息图的方法
US10210844B2 (en) 2015-06-29 2019-02-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Holographic near-eye display
US10310335B2 (en) 2016-02-29 2019-06-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Reducing orders of diffraction patterns
JP7273514B2 (ja) * 2016-05-18 2023-05-15 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニム ホログラムを生成する方法
EP3467594A4 (de) * 2016-06-03 2019-05-29 Toppan Printing Co., Ltd. Optische folie und anzeigeeinheit
US10254542B2 (en) 2016-11-01 2019-04-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Holographic projector for a waveguide display
US11022939B2 (en) 2017-01-03 2021-06-01 Microsoft Technology Licensing, Llc Reduced bandwidth holographic near-eye display
US10712567B2 (en) 2017-06-15 2020-07-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Holographic display system
WO2020039038A1 (en) * 2018-08-23 2020-02-27 Dualitas Ltd Method of hologram calculation
US20230350344A1 (en) * 2020-06-02 2023-11-02 Sony Group Corporation Information processing device, information processing method, program, and hologram display system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002039192A1 (en) * 2000-11-07 2002-05-16 Holographic Imaging Llc Improved 3d display
WO2006066919A1 (en) * 2004-12-23 2006-06-29 Seereal Technologies Gmbh A method of computing a hologram

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0631167B1 (de) * 1992-12-14 2005-02-16 Denso Corporation Bildanzeigevorrichtung
JP3653361B2 (ja) * 1996-12-06 2005-05-25 日本電信電話株式会社 計算機ホログラム作成方法並びに作成装置
JP3653360B2 (ja) * 1996-12-06 2005-05-25 日本電信電話株式会社 計算機ホログラム作成方法及び装置
GB2350962A (en) * 1999-06-09 2000-12-13 Secr Defence Brit Holographic displays
GB0027103D0 (en) * 2000-11-07 2000-12-20 Secr Defence Improved 3D display
EP2138910B1 (de) 2002-11-13 2020-05-13 SeeReal Technologies GmbH Einrichtung zur Rekonstruktion von Videohologrammen
US7738151B2 (en) * 2004-04-13 2010-06-15 Board Of Regents, The University Of Texas System Holographic projector
DE102004044111B4 (de) 2004-09-08 2015-05-07 Seereal Technologies Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Kodieren und Rekonstruieren von computergenerierten Videohologrammen
CN101176043B (zh) * 2005-05-13 2011-04-20 视瑞尔技术公司 用于场景全息再现的投射装置和方法
DE102006004300A1 (de) 2006-01-20 2007-08-02 Seereal Technologies S.A. Projektionsvorrichtung zur holographischen Rekonstruktion von Szenen
DE102006018689A1 (de) * 2006-04-13 2007-10-25 Seereal Technologies S.A. Verfahren zum Rendern und Generieren computergenerierter Videohologramme in Echtzeit
WO2008025844A1 (de) * 2006-09-01 2008-03-06 Seereal Technologies S.A. Verfahren zum generieren computer-generierter videohologramme in echtzeit mittels propagation
WO2008025839A1 (de) * 2006-09-01 2008-03-06 Seereal Technologies S.A. Verfahren zum generieren von videohologrammen in echtzeit mittels subhologrammen
DE102007023737B4 (de) * 2007-05-16 2009-01-02 Seereal Technologies S.A. Verfahren zum Generieren von Videohologrammen in Echtzeit zur Erweiterung einer 3D-Rendering-Graphikpipeline
DE102007023785B4 (de) * 2007-05-16 2014-06-18 Seereal Technologies S.A. Analytisches Verfahren zu Berechnung von Videohologrammen in Echtzeit und holographische Wiedergabeeinrichtung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002039192A1 (en) * 2000-11-07 2002-05-16 Holographic Imaging Llc Improved 3d display
WO2006066919A1 (en) * 2004-12-23 2006-06-29 Seereal Technologies Gmbh A method of computing a hologram

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LUCENTE M: "COMPUTATIONAL HOLOGRAPHIC BANDWIDTH COMPRESSION", IBM SYSTEMS JOURNAL, IBM CORP. ARMONK, NEW YORK, US, vol. 35, no. 3/4, 1996, pages 349 - 365, XP000635081, ISSN: 0018-8670 *

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011504237A (ja) * 2007-05-16 2011-02-03 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニム ホログラフィック・ディスプレイ
US10761481B2 (en) 2007-05-16 2020-09-01 Seereal Technologies S.A. Holographic display
US8487980B2 (en) 2007-05-16 2013-07-16 Seereal Technologies S.A. Holographic display with communications
US11269295B2 (en) 2007-05-16 2022-03-08 Seereal Technologies S.A. Holographic display
US9368052B2 (en) 2007-05-16 2016-06-14 Seereal Technologies S.A. Holographic display
US9946224B2 (en) 2007-05-16 2018-04-17 Seereal Technologies S.A. Holographic display
JP2010527038A (ja) * 2007-05-16 2010-08-05 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニム ランダムアドレッシングを有するホログラフィック表示装置に対してビデオホログラムを生成する方法
KR101496799B1 (ko) * 2007-05-16 2015-03-03 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이. 실시간 컬러 비디오 홀로그램 렌더링 및 생성 방법
CN101689037B (zh) * 2007-05-16 2013-03-06 视瑞尔技术公司 为扩展3d渲染图形管道实时生成视频全息图的方法
WO2008138982A1 (de) * 2007-05-16 2008-11-20 Seereal Technologies S.A. Verfahren zum rendern und generieren von farbvideohologrammen in echtzeit
JP2010528325A (ja) * 2007-05-16 2010-08-19 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニム ３ｄレンダリング・グラフィック・パイプラインを向上するためにビデオホログラムをリアルタイムに生成する方法
US8218211B2 (en) 2007-05-16 2012-07-10 Seereal Technologies S.A. Holographic display with a variable beam deflection
US8325401B2 (en) 2007-05-16 2012-12-04 Seereal Technologies S.A. Method for generating video holograms in real-time for enhancing a 3D-rendering graphic pipeline
WO2008138979A1 (de) * 2007-05-16 2008-11-20 Seereal Technologies S.A. Verfahren zum generieren von videohologrammen in echtzeit zur erweiterung einer 3d-rendering-graphikpipeline
US8379079B2 (en) 2007-05-21 2013-02-19 Seereal Technologies S.A. Holographic reconstruction system with a tracking device for the reconstruction
WO2008142000A1 (de) * 2007-05-21 2008-11-27 Seereal Technologies S.A. Holographisches rekonstruktionssystem mit einer nachführung der rekonstruktion
CN101681145B (zh) * 2007-05-21 2013-08-21 视瑞尔技术公司 具有用于重建的追踪装置的全息重建系统
US8553302B2 (en) 2008-03-11 2013-10-08 Seereal Technologies S.A. Method for encoding computer-generated holograms using a correction function
DE102008000589A1 (de) * 2008-03-11 2009-10-15 Seereal Technologies S.A. Verfahren zur Kodierung von computergenerierten Hologrammen in pixelierten Lichtmodulatoren
TWI460563B (zh) * 2008-03-11 2014-11-11 Seereal Technologies Sa 在像素化光調變器中對電腦全像圖編碼的方法
JP2011513796A (ja) * 2008-03-11 2011-04-28 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニム 画素化された光変調器においてコンピュータ生成されたホログラムを符号化する方法
CN102027420A (zh) * 2008-03-11 2011-04-20 视瑞尔技术公司 用于在像素化光调制器中编码计算机生成的全息图的方法
WO2009112468A2 (de) * 2008-03-11 2009-09-17 Seereal Technologies S.A. Verfahren zur kodierung von computergenerierten hologrammen in pixelierten lichtmodulatoren
WO2009112468A3 (de) * 2008-03-11 2010-05-27 Seereal Technologies S.A. Verfahren zur korrektur von helligkeitsänderungen aufgrund der pixel-struktur von lichtmodulatoren in der rekonstruktionsebene von computergenerierten hologrammen
DE102008000589B4 (de) * 2008-03-11 2018-02-01 Seereal Technologies S.A. Verfahren zur Kodierung von computergenerierten Hologrammen in pixelierten Lichtmodulatoren
US10520889B2 (en) 2010-04-01 2019-12-31 Seereal Technologies S.A. Method and device for encoding three-dimensional scenes which include transparent objects in a holographic system
US20130022222A1 (en) * 2010-04-01 2013-01-24 Seereal Technologies S.A. Method and device for encoding three-dimensional scenes which include transparent objects in a holographic system
US9448532B2 (en) * 2010-04-01 2016-09-20 Seereal Technologies S.A. Method and device for encoding three-dimensional scenes which include transparent objects in a holographic system
US10353344B2 (en) 2013-06-06 2019-07-16 Seereal Technologies S.A. Device and method for calculating holographic data
US11635731B2 (en) 2013-06-06 2023-04-25 Seereal Technologies S.A. Device and method for calculating holographic data
WO2016156287A1 (de) 2015-04-01 2016-10-06 Seereal Technologies S.A. Verfahren zur berechnung von hologrammen zur holographischen rekonstruktion von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen szenen
DE102015205873A1 (de) 2015-04-01 2016-10-06 Seereal Technologies S.A. Verfahren zur Berechnung von Hologrammen zur holographischen Rekonstruktion von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Szenen
US11460809B2 (en) 2015-04-01 2022-10-04 Seereal Technologies S.A. Method for computing holograms for holographic reconstruction of two-dimensional and/or three-dimensional scenes
CN109792550A (zh) * 2016-10-10 2019-05-21 三星电子株式会社 防止边界伪影的系统和方法
CN109792550B (zh) * 2016-10-10 2021-11-16 三星电子株式会社 用于处理360°视频的方法、用户设备及服务器
WO2020193489A1 (de) 2019-03-25 2020-10-01 Seereal Technologies S.A. Verfahren und eine holographische vorrichtung zur dreidimensionalen darstellung von szenen

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010501903A (ja) 2010-01-21
US11460808B2 (en) 2022-10-04
CN101512445B (zh) 2013-07-17
CN101512445A (zh) 2009-08-19
US10678188B2 (en) 2020-06-09
JP5265546B2 (ja) 2013-08-14
US20200301362A1 (en) 2020-09-24
US20180259905A1 (en) 2018-09-13
US20100073744A1 (en) 2010-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2008025839A1 (de) Verfahren zum generieren von videohologrammen in echtzeit mittels subhologrammen
DE102007013431B4 (de) Verfahren und Einrichtung zum Rekonstruieren einer dreidimensionalen Szene mit korrigierter Sichtbarkeit
EP2158522B1 (de) Analytisches verfahren zur berechnung von videohologrammen in echtzeit
WO2008025844A1 (de) Verfahren zum generieren computer-generierter videohologramme in echtzeit mittels propagation
EP1563346B1 (de) Einrichtung zur rekonstruktion von videohologrammen
EP2024793B1 (de) Verfahren und einrichtung zum rendern und generieren computer-generierter videohologramme
EP2005259B1 (de) Verfahren zum rendern und generieren computer-generierter videohologramme in echtzeit
DE102007023739B4 (de) Verfahren zum Rendern und Generieren von Farbvideohologrammen in Echtzeit und holographische Wiedergabeeinrichtung
DE112006003377B4 (de) Verfahren zur multimodalen Darstellung von Bildinhalten auf einer Anzeigeeinrichtung für Videohologramme und multimodale Anzeigeeinrichtung
EP2160655B1 (de) Verfahren zum generieren von videohologrammen in echtzeit zur erweiterung einer 3d-rendering-graphikpipeline
DE102006062376A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Reduzieren von Speckle
EP2181361B1 (de) Holographische rekonstruktionseinrichtung
DE102016100793A9 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kodierung von komplexwertigen Signalen für die Rekonstruktion von dreidimensionalen Objekten
DE3419098A1 (de) Bildschirm zur raeumlich-dreidimensionalen darstellung von bildern, graphiken und sonstigen daten
DE102006042324B4 (de) Verfahren zum Generieren computer-generierter Videohologramme in Echtzeit mittels Teilhologrammen
WO2008025841A1 (de) Holografische kodiereinheit zum generieren von videohologrammen
DE102006042323B4 (de) Verfahren zum Generieren computer-generierter Videohologramme in Echtzeit mittels Propagation
DE19523321A1 (de) Verfahren zur Herstellung autostereoskopisch betrachtbarer, holografischer Multistereogramme
WO2007085233A2 (de) Verfahren zur datenkompression computergenerierter videohologramme

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200780032605.7

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07820003

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009526114

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07820003

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12439271

Country of ref document: US