• 정보와 통신
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• 제34권2호
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• pp.49-58
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• 2017

본고에서는 Computer generated holography (CGH) 기술에 대하여 알아본다. CGH는 3차원 물체에 대한 복소 광파를 계산하는 기술로서 홀로그래픽 디스플레이의 콘텐츠를 생성하는 핵심 기술 중 하나이다. 본 고에서는 대표적인 CGH 기술들인 점광원 기반 CGH, 삼각형 메쉬 기반 CGH, 광선 분포 기반 CGH, 다중 면 기반 CGH 기법들의 원리를 살펴보고, CGH의 최근 기술 동향을 알아본다.

• 방송공학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.1009-1017
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• 2011

실시간 홀로그래피 방송을 제작하기 위해서는 디지털 홀로그램을 고속으로 생성하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 디지털 홀로그램 생성을 위한 Computer-Generated Holography(CGH) 식의 병렬 구조를 최적화하고, Compute Unified Device Architecture(CUDA)와 Open Multi-Processing (OpenMP) 를 이용한 Multi Graphic Processing Unit(Multi-GPU) 기반의 디지털 홀로그램의 고속 생성을 위한 최적화 기법을 제안한다. 디지털 홀로그램을 생성하는 과정은 독립적인 연산을 할 수 있는 다수의 개체로 병렬화 할 수 있는 구조이기 때문에 이에 특화된 CUDA와 OpenMP를 사용함으로써 CGH식을 고속으로 연산할 수 있다. 여기서 더 나아가 이를 최적화하기 위해서 상수화, 벡터화, 루프풀기 등의 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안된 기법을 통해서 기존 CPU에서의 CGH 연산속도에 비해 약 9,700배 정도의 속도를 개선할 수 있었다.

• 방송공학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.21-30
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• 2023

컴퓨터 생성 홀로그래피는 일반 이미지에 비해 연산 부하와 메모리 요구량이 크다. 본 논문은 정밀도를 낮추어 연산속도를 높이는저정밀도(low-precision) 및 혼합정밀도(mixed precision) 연산 방법을 회절연산에 적용하여, 정밀도에 따른 홀로그램의 생성 속도와 품질의 변화를 분석한다. 본 논문은 배정밀도, 단정밀도, bfloat16 정밀도에서의 회전 연산을 비교하였으며, bfloat16의 회절연산의 속도가 배정밀도에 비해 최대 5.94배, 단정밀도에 비해 1.52배 빠른 것을 확인하였다. 또한, MSE, PSNR, SSIM을 기준으로 회절 연산의오차를 측정하였으며, 정밀도가 낮아질수록 홀로그램 품질이 낮아지는 것을 확인했다. 하지만, 정성적인 이미지 품질에는 유의미한 영향이 없는 것을 확인했다. 이러한 결과는, bfloat16등 낮은 정밀도 연산의 홀로그램 연산으로의 적용 가능성을 보여준다.

• 방송공학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.836-844
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• 2020

아날로그 홀로그램과 동등 이상의 대면적과 넓은 시야각을 가진 Computer generated hologram(CGH)을 생성하기 위해서는 매우 많은 픽셀 수가 요구된다. 이로 인해 고해상도의 CGH를 생성하기 위해서는 높은 성능의 연산장치를 바탕으로도 오랜 연산 시간이 필요한 문제점이 존재한다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 미리 계산된 저해상도 CGH를 배열한 후 평행이동된 오목 렌즈 함수를 곱해주는 것을 통하여 고해상도 CGH를 생성하는 기법을 제안한다. Point cloud 방식으로 기록된 0.1기가픽셀의 CGH를 계산하고, 여기에 제안된 기법을 도입하여 2.5기가픽셀의 CGH를 매우 빠른 속도로 생성할 수 있었으며, 이렇게 생성된 CGH를 실험을 통하여 기록한 이미지상이 정상적으로 복원되는 것을 확인하였다.

• Current Optics and Photonics
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• 제6권1호
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• pp.51-59
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• 2022

Holographic display technology is one of the promising 3D display technologies. However, the large amount of computation time required to generate computer-generated holograms (CGH) is a major obstacle to the commercialization of digital hologram. In various systems such as multi-depth head-up-displays with hologram contents, it is important to transmit hologram data in real time. In this paper, we propose a rapid CGH computation method by applying an arraying of a down-scaled hologram with the multiplication of a shifted concave lens function array. Compared to conventional angular spectrum method (ASM) calculation, we achieved about 39 times faster calculation speed for 3840 × 2160 pixel CGH calculation. Through the numerical investigation and experiments, we verified the degradation of reconstructed hologram image quality made by the proposed method is not so much compared to conventional ASM.

• Journal of Information Display
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• 제10권1호
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• pp.6-15
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• 2009

In this paper, a new approach is proposed for the efficient generation of computer-generated holograms (CGHs) using the spatially redundant data on a 3D object and the novel look-up table (N-LUT) method. First, the pre-calculated N-point principle fringe patterns (PFPs) were calculated using the 1-point PFP of the N-LUT. Second, spatially redundant data on a 3D object were extracted and re-grouped into the N-point redundancy map using the run-length encoding (RLE) method. Then CGH patterns were generated using the spatial redundancy map and the N-LUT method. Finally, the generated hologram patterns were reconstructed. In this approach, the object points that were involved in the calculation of the CGH patterns were dramatically reduced, due to which the computational speed was increased. Some experiments with a test 3D object were carried out and the results were compared with those of conventional methods.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.713-720
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• 2012

최근 차세대 영상 기술로 홀로그래피가 많은 주목을 받고 있다. 홀로그램은 광학적인 촬영을 통해서 획득할 수도 있지만 최근에는 컴퓨터를 이용한 홀로그램 생성 방법을 많이 사용하고 있다. 이를 컴퓨터 생성 홀로그램(computer generated hologram, CGH)이라 하는데 CGH는 많은 연산량이 요구되어 S/W를 이용하면 실시간으로 생성하는 것이 불가능하다. 따라서 실시간의 CGH를 위해서 FPGA나 GPU를 이용한 연산 방법이 주로 사용되고 있다. 하드웨어를 기반으로 하여 구현할 경우에 내부 시스템의 비트 제한으로 인하여 S/W와 같은 품질을 얻을 수 없다. 따라서 본 논문에서는 품질의 저하를 최소화하면서 하드웨어의 자원을 최대한 감소시킬 수 있는 하드웨어 비트 너비를 분석하여 가이드라인을 제시하고자 한다. 이를 위해서 1비트 단위의 고정소수점 시뮬레이션을 모든 내부 변수 및 연산과정에 대해 수행하고, 수치적인 결과와 시각적인 결과를 종합적으로 분석하여 최적의 비트 너비와 응용분야에 따른 비트 너비를 제시한다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제11권4호
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• pp.282-287
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• 2013

A real-time digital holographic display is the core technology for the next-generation 3DTV. Holographic display requires a considerably large amount of calculation. If generating a large number of digital holograms is intended, the amount of calculation and the time required increase exponentially. This is a significant obstacle in a real-time hologram service. This paper proposes an algorithm that increases the speed of generating a Fresnel hologram by using a recursive addition operation covering the entire coordinate array of a digital hologram. The 3D object designed to calculate the digital hologram uses a depth-map image produced by computer graphics. The proposed algorithm is a technique that performs the computer-generated holography (CGH) operation with only recursive addition of all of the hologram's coordinates by analyzing the regularity between the 3D object and the digital hologram coordinates. The experimental results show that the proposed algorithm increases the operation speed by 70% over the technique using the conventional CGH equation and by more than 30% over the previously proposed recursive technique.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권11호
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• pp.43-51
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• 2004

본 논문에서는 원 영상의 컴퓨터 생성 홀로그램(computer generated hologram; CGH) 패턴을 위상 변조한 후, 위상 부호화한 무작위 키 영상들의 프레넬 회절(Fresnel difftaction) 위상 패턴과 곱하여 암호화함으로써 외부 교란이나 절단에 강하고, 암호화 수준이 높은 광 암호화 방법을 제안하였다. 암호화시 원 영상의 이진 CGH패턴을 위상 변조한 후, 이를 위상 키 영상들의 프레넬 회절 공액 위상정보와 곱하며, 복호화시 암호화 영상에 위상 키 영상들의 프레넬 회절 위상 정보를 다시 곱한 후 푸리에 변화시켜 원 영상 정보를 얻는다. 암호화 영상은 CGH 패턴 특성을 가지므로, 절단이나 외부 잡음에 강하며 프레넬 회절 정보를 이용하여 암호화함으로 높은 암호화 수준을 가진다. 컴퓨터 모의 실험을 통해 제안한 방법의 타당성을 확인하였으며 절단과 잡음에 대한 영향을 분석하였고, 위상 변조 특성이 있는 LCD를 사용하여 광학적으로 구현하였다.

• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제16권1호
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• pp.169-175
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• 2024

In this paper, we introduce a novel approach to enhance document security by integrating Computer Generated Hologram(CGH) encryption technology with a system for document encryption, printing, and subsequent verification using a smartphone application. The proposed system enables the encryption of documents using CGH technology and their printing on the edges of the document, simplifying document verification and validation through a smartphone application. Furthermore, the system leverages high-resolution smartphone cameras to perform online verification of the original document and supports offline document decryption, ensuring tamper detection even in environments without internet connectivity. This research contributes to the development of a comprehensive and versatile solution for document security and integrity, with applications in various domains.