Abstract
In this paper, we propose a hardware architecture to generate digital hologram using the modified CGH (Computer Generated Hologram) algorithm for hardware implementation and design to FPGA (Field Programmable Gate Array) platform. After analyzing the CGH algorithm, we propose an architecture of CGH cell which efficiently products digital hologram, and design CGH Kernel from configuring CGH Cell. Finally we implement CGH Processor using CGH Kernel, SDRAM Controller, DMA, etc. Performance of the proposed hardware can be proportionally increased through simply addition of CGH Cell in CGH Kernel, since a CGH Cell has operational independency. The proposed hardware was implemented using XC2VP70 FPGA of Xilinx and was stably operated in 200MHz clock frequency. It take 0.205 second for generating $1,280{\times}1,024$ digital hologram from 3 dimensional object which has 40,000 light sources.
본 논문에서 는 하드웨어의 구현을 위해 수정된 CGH(Computer Generated Hologram) 알고리즘을 바탕으로 디지털 홀로그램을 생성할 수 있는 하드웨어 구조를 제안하고 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 기반으로 구현하고자 한다. 먼저 CGH 알고리즘을 분석 한 후에 디지털 홀로그램을 효율적으로 연산할 수 있는 CGH 셀 (cell)의 구조를 제안하고 CGH 셀의 확장을 통해서 CGH 커널 (kernel)을 구현한다. 그리고 최종적으로 CGH 커널과 SDRAM Controller, DMA 등의 블록들을 결합하여 CGH 프로세서를 구현한다. 제안한 구조는 CGH 커널 내 CGH 셀의 단순한 추가를 통해서 성능을 비례적으로 증가시킬 수 있다. 이는 CGH 셀들이 독립적으로 동작하기 때문이다. 제안한 하드웨어는 Xilinx의 XC2VP70 FPGA를 이 용하여 구현하였고 200 MHz의 동작속도에서 40,000개의 광원으로 구성된 3차원 객체를 0.205초에 $1,280{\times}1,024$크기 의 홀로그램으로 생성 할 수 있다.
