Teknik Baru Dapat Menghasilkan Hologram 3D Secara Real-Time

Holografi yang dihasilkan komputer menghindari tantangan ini dengan mensimulasikan pengaturan optik. Tetapi prosesnya bisa menjadi pekerjaan berat komputasi. "Karena setiap titik dalam adegan memiliki kedalaman yang berbeda, Anda tidak dapat menerapkan operasi yang sama untuk semuanya," kata Shi. "Itu meningkatkan kompleksitas secara signifikan." Mengarahkan superkomputer berkerumun untuk menjalankan simulasi berbasis fisika ini bisa memakan waktu beberapa detik atau menit untuk satu gambar holografik. Selain itu, algoritme yang ada tidak memodelkan oklusi dengan presisi fotorealistik. Jadi tim Shi mengambil pendekatan yang berbeda: membiarkan komputer mengajarkan fisika untuk dirinya sendiri.

Mereka menggunakan pembelajaran mendalam untuk mempercepat holografi yang dihasilkan komputer, memungkinkan pembuatan hologram waktu nyata. Tim merancang jaringan saraf convolutional, teknik pemrosesan yang menggunakan rantai tensor yang dapat dilatih untuk secara kasar meniru bagaimana manusia memproses informasi visual. Pelatihan jaringan saraf biasanya membutuhkan kumpulan data besar dan berkualitas tinggi, yang sebelumnya tidak ada untuk hologram 3D.

Tim membangun database kustom dari 4.000 pasang gambar yang dihasilkan komputer. Setiap pasangan mencocokkan gambar, termasuk informasi warna dan kedalaman untuk setiap piksel dengan hologram yang sesuai. Untuk membuat hologram dalam database baru, para peneliti menggunakan pemandangan dengan bentuk dan warna yang kompleks dan bervariasi, dengan kedalaman piksel yang didistribusikan secara merata dari latar belakang ke latar depan, dan dengan serangkaian perhitungan berbasis fisika baru untuk menangani oklusi. Pendekatan itu menghasilkan data pelatihan fotorealistik. Selanjutnya, algoritma mulai bekerja.

Dengan belajar dari setiap pasangan gambar, jaringan tensor mengubah parameter perhitungannya sendiri, secara berturut-turut meningkatkan kemampuannya untuk membuat hologram. Jaringan yang dioptimalkan sepenuhnya mengoperasikan urutan besarnya lebih cepat daripada perhitungan berbasis fisika. Efisiensi itu mengejutkan tim itu sendiri.

"Kami kagum dengan kinerjanya," kata Matusik. Hanya dalam milidetik, holografi tensor dapat membuat hologram dari gambar dengan informasi kedalaman yang disediakan oleh gambar yang dihasilkan komputer dan dapat dihitung dari pengaturan multikamera atau sensor LiDAR (keduanya standar pada beberapa smartphone baru). Kemajuan ini membuka jalan bagi holografi 3D waktu nyata. Terlebih lagi, jaringan tensor yang ringkas membutuhkan memori kurang dari 1 MB. "Ini diabaikan, mengingat puluhan dan ratusan gigabyte tersedia di ponsel terbaru," katanya.
Halaman Selanjutnya....