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염한주,천상훈,최경희,박중기 한국전자통신연구원 2022 ETRI Journal Vol.44 No.1
We propose an efficient method for synthesizing mesh-based realistic computer-generated hologram (CGH). In a previous nonanalytic mesh-based CGH synthesis, the angular spectrum of the two-dimensional (2D) plane is calculated using the fast Fourier transform (FFT) with the same size as the resolution of the final hologram. Because FFT increases the computation time as the size of the input matrix increases, the previous method has a problem: The higher the resolution of the hologram, the greater the computational load, thereby delaying synthesis time. In this study, when calculating the angular spectrum of the 2D plane in mesh-based CGH synthesis, we propose a method to calculate the angular spectrum by defining the 2D plane with an arbitrary size smaller than the resolution of the final hologram. The resolution adjustment method reduces the computation time and can be applied to occlusion culling and texturing for the realistic effect of mesh-based CGH. We describe the principle, error analysis, application of realistic effect, and experimental results of the proposed method.
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폴리곤기반 CGH 생성에서의 실용적인 준해석적 텍스쳐링
오승택,염한주,전상훈,박중기 한국방송·미디어공학회 2020 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2020 No.7
본 논문에서는 폴리곤기반 CGH 생성에서 텍스쳐 적용을 위한 준해석적 기법을 소개한다. 각각의 단위 폴리곤의 근방에서 폴리곤에 의해 회절되는 파면을 서로 독립인 기하학적 필드와 텍스쳐 필드의 곱으로 표현한다. 기하학적 필드는 기존의 해석적 방법을 적용하고 텍스쳐필드는 FFT 기반의 비해석적 방법을 적용하여 폴리곤 근방에서의 각스펙트럼을 얻고 이들의 FFT기반 합성곱을 통해 폴리곤 근방의 텍스쳐가 포함된 폴리곤의 회절 파면을 얻고 이를 홀로그램 평면까지 진행시켜 최종 홀로그램을 생성한다. 본 방법은 기하학적 필드에 해석적 방법을 적용하여 FFT기반의 비해석적 방법에 비해 복원 영상의 품질이 우수하며 CGH 생성속도 측면에서는 텍스쳐가 없는 경우의 해석적 방법과 유사하며 텍스쳐 이미지의 해상도에 상관없이 홀로그램 해상도에만 의존하는 장점이 있다.
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초고해상도 홀로그램 생성을 위한 GPU 기반 Shift-FFT 처리 구현
이재홍(Jaehong Lee),강호민(Homin Kang),염한주(Han-ju Yeom),전상훈(Sanghoon Cheon),박중기(Joongki Park),김덕수(Duksu Kim) 한국방송·미디어공학회 2020 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2020 No.7
본 논문은 초고해상도 컴퓨터 홀로그램 생성을 위한 GPU 기반 2D Shift-FFT 의 효율적인 구현 방법을 제안한다. 본 연구가 제안하는 알고리즘은 기존에 여섯 단계로 이루어진 처리과정을 다섯 단계로 줄임으로서, 병렬처리에서 비효율적인 메모리 접근 과정을 줄인다. 또한, 핀드(pinned) 메모리 기반의 CPU-GPU 데이터 통신 통로인 핀드버퍼(pinned buffer)를 사용하고 다중 스트림을 채용함으로써, GPU 활용의 주요 병목원인이 되는 데이터 통신의 부하를 줄이고 GPU 활용 효율을 높인다. 본 연구는 제안하는 알고리즘의 효용성을 증명하기 위해 서로 다른 두 시스템에 알고리즘을 구현하고, 다양한 크기의 행렬에 대한 2D-FFT 처리에 대한 성능을 측정하였다. 그 결과, CPU 기반의 FFTW 라이브러리 대비 최대 3 배, 동일한 GPU 를 사용하는 cuFFT 라이브러리 대비 최대 1.5 배 높은 성능을 달성하였다. 이러한 결과는, 본 연구가 제안하는 알고리즘의 효용성을 보여주는 결과다.
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오감미디어 서비스를 위한 홀로그램 공간 촉각 인터랙션 기술 개발
박민식,피재은,황치선,김주연,김용해,염한주,김혜진,진한빛,주훈표 한국방송·미디어공학회 2024 방송과 미디어 Vol.29 No.2
현재 메타버스는 주로 2차원 영상과 음성 미디어를 중심으로 구현되고 있다. 이는 사용자에게 실재감이나 몰입감을 충분히 제공하지 못하는 저해 요인으로 작용하고 있다. 이러한 한계를 극복하고자 더욱 실감나는 가상 세계를 구현하려는 시도가 진행되고 있으며, 그 중심에는 공간 오감미디어 기술 개발이 있다. 공간 오감미디어는 사용자가 HMD, 안경, 장갑 등의 특별한 장치를 착용하지 않아도 3차원 공간에서 오감(시각, 청각, 촉각, 후각, 미각)을 경험할 수 있게 하는 기술이다. 시각 측면에서 공간 오감미디어를 구현하는 데 있어 가장 주목받는 기술 중 하나는 홀로그램 기술이다. 홀로그램은 어떠한 착용 장치 없이도 3차원 영상을 생성할 수 있게 함으로써 사용자가 실제와 같은 영상을 볼 수 있게 한다. 이 기술은 빛의 간섭과 회절을 이용하여 물체의 3차원 영상을 공간에 재현한다. 사용자는 이를 통해 가상 객체를 실제처럼 느낄 수 있으며 연속 시점에서 객체를 관찰할 수 있다. 촉각 측면에서 공간 오감미디어를 제공하기 위해 초음파를 활용한 기술이 개발되고 있다. 초음파는 손이나 피부에 직접 닿지 않고도 촉각적인 느낌을 전달할 수 있는 물리적 성질을 가지고 있다. 이 기술은 초음파를 특정 패턴으로 공간에 발생시켜 사용자가 실제로 물체를 만지는 것처럼 느끼게 한다. 이를 통하여 사용자는 장갑이나 기타 촉각을 전달하는 장치를 착용하지 않고도 가상 객체의 질감이나 모양을 느낄 수 있게 된다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 이러한 홀로그램 기술과 공간 촉각 기술을 통합한 공간 오감미디어 서비스를 제공하기 위한 홀로그램 공간 촉각 인터랙션 시스템의 핵심 요소 기술을 개발하고 있다. 이 시스템은 사용자가 가상 환경에서 더 실감나고 자연스러운 새로운 차원의 오감을 체험할 수 있게 함으로써 메타버스의 활성화에 크게 기여할 것으로 기대된다.
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