컴퓨터 제작 비디오 홀로그램을 실시간으로 렌더링 및 생성하는 방법 document_id A220623108692

렌더링의 영역에서, 본 발명은 모니터 상에 래스터화된 이미지에 대한 3D-장면을 벡터로, 수학적으로 나타내는 알고리즘을 포함하는 소위 3D 렌더링-파이프 라인 또는 그래픽 파이프 라인에 관한 것이다. 3차원 이미지 데이터는 깊이 정보를 포함하고 일반적으로 재료 및 표면 특성에 대한 추가 설명을 포함한다. 홀로그래픽 데이터를 생성하는 영역에서, 본 발명은 장면의 부분 영역의 변환에 관한 것이며, 상기 변환에 의해 광파가 전파된다. 3D 물체 또는 3D 장면의 홀로그래픽 표시에서, 광 파면(light wave front)은 코히어런트 광파의 중첩 및 간섭에 의해 생성된다. 간섭 패턴으로서 포토그래픽으로 또는 다른 방식으로 저장되는 종래의 홀로그램과는 달리, CGVH는 3차원 장면의 시퀀스로부터 홀로그램 데이터의 계산 및 전자 수단에 의한 그 저장의 결과로서 존재한다. 변조된 간섭성 광은 3차원 장면을 재구성하기 위해 진폭 및/또는 위상 값에 의해 제어 가능한 광 파면으로서 관찰자의 눈 앞에서 공간적으로 전파된다. 비디오 홀로그램의 홀로그램 값에 의한 광 변조기 수단 또는 공간 광 변조기 SLM 의 제어는, 디스플레이로부터 나오는, 픽셀 변조된 파동장이 간섭에 의해 공간적으로 소정 3차원 장면을 재구성하게 한다. 홀로그래픽 디스플레이 장치는 제어 가능한 픽셀의 장치를 포함하고, 상기 픽셀은 조명 광의 진폭 및/또는 위상의 전자적 영향에 의해 물체점을 재구성한다. 이러한 장치는 공간 광 변조기 SLM의 형태이거나 또는 일반적으로 광 변조기 수단이라 한다. 디스플레이는 매트릭스 형태가 아니라 연속적일 수 있다. 디스플레이는 예컨대 매트릭스 제어 방식 연속 SLM 또는 음향-광학 변조기 AOM을 포함하는 연속 SLM 일 수 있다. 광 패턴의 공간적 진폭 변조에 의한 비디오 홀로그램의 재구성을 위한 적합한 디스플레이 장치는 예컨대 액정 디스플레이 LCD 이다. 그러나, 본 발명은 광 파면을 변조하기 위해 코히어런트 광을 사용하는 다른 제어 가능한 장치에도 적용될 수 있다. 상기 간행물에서, "픽셀"은 SLM에서 제어 가능한 홀로그램 픽셀이다. 픽셀은 홀로그램 점의 이산 값에 의해 개별적으로 어드레싱되거나 제어된다. 각각의 픽셀은 비디오 홀로그램의 홀로그램 점이다. 따라서, LCD에서 "픽셀"은 디스플레이의 개별적으로 어드레싱 가능한 이미지 점에 대해 사용된다. DLP에서 "픽셀"은 개별 마이크로 거울에 대해 또는 작은 그룹의 마이크로 거울에 대해 사용된다. 연속 SLM에서 픽셀은 복잡한 홀로그램 점을 나타내는 SLM 상에서의 전이 영역이다. 따라서, "픽셀"은 일반적으로 복잡한 홀로그램 점을 나타내는, 즉 표시하는 가장 작은 단위이다. 컴퓨터 제작 비디오 홀로그램은 예컨대 출원인이 간행물 WO2004/044659에 이미 개시한 홀로그래픽 디스플레이 장치에 의해 재구성될 수 있다. 이를 위해, 관찰자는 동공 보다 큰 하나 이상의 가상 관찰자 윈도우를 통해 디스플레이를 바라본다. "관찰자 윈도우"는 관찰자가 충분히 큰 가시성으로 전체 재구성된 3D 장면을 볼 수 있게 하는 제한된 가상 영역이다. 관찰자 윈도우는 관찰자의 눈 위에 또는 눈 가까이에 배치된다. 관찰자 윈도우는 X, Y 및 Z 방향으로 움직일 수 있다. 관찰자 윈도우 내에서, 파동장들이 중첩됨으로써, 재구성된 물체가 관찰자에게 가시될 수 있다. 윈도우는 관찰자의 눈 근처에 놓이고, 실제 관찰 위치의 공지된 위치 검출 및 트랙킹 장치에 의해 트래킹될 수 있다. 따라서, 윈도우는 동공 크기를 초과하지 않는 크기로 제한될 수 있다. 2개의 관찰자 윈도우, 즉 각각의 눈에 대해 하나의 관찰자 윈도우를 사용하는 것이 가능하다. 관찰자 윈도우의 복잡한 배치도 가능하다. 또한, SLM 뒤에서 관찰자가 보는 물체들 또는 전체 장면을 포함하는 비디오 홀로그램을 코딩하는 것이 가능하다. "변환"은 변환과 동일하거나 또는 변환과 유사한 수학적 또는 컴퓨터 기술을 포함하도록 넓게 해석된다. 수학적 의미에서 변환은 맥스웰 파동장 전파 방정식으로 표시되는 물리적 과정의 근사이다. 프레넬 변환 또는 푸리에 변환으로서 공지된 특수 그룹의 변환과 같은 변환은 제 2 차수의 근사를 나타낸다. 변환은 일반적으로 미분으로 표시되지 않고 대수로 표현되기 때문에, 컴퓨터 기술로 효율적으로 그리고 성능적으로 다루어진다. 또한, 변환은 광학 시스템에 정확하게 사용될 수 있다. 출원인의 WO 2006/066919는 컴퓨터 제작 비디오 홀로그램의 계산 방법을 개시한다. 각각의 섹션 평면에 대해 래스터 점에 이산 진폭값을 가진 별도의 물체 데이터 레코드를 규정하고 이미지 데이터 레코드로부터 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광 변조기 매트릭스용 홀로그래픽 코딩을 계산하기 위해, 복잡한 진폭 값을 가진 물체를 평행한 가상 섹션 평면의 래스터 점들 내의 3차원 장면에 할당한다. 상기 목적은 본 발명에 따라 컴퓨터 지원 방식으로 하기 단계를 실시함으로써 달성된다: - 각각의 토모그래픽 장면 섹션의 물체 데이터 레코드로부터, 회절 상이 섹션 평면에 대해 평행하게 유한 간격을 두고 관찰자 평면에 대한 파동장의 별도의 2차원 분포의 형태로 계산되고, 하나 이상의 공통 가상 윈도우, 즉 관찰자 윈도우에 대한 모든 섹션의 파동장이 계산되고, 상기 윈도우는 관찰자 평면에서 관찰자의 눈 가까이에 놓이며 그 면이 비디오 홀로그램에 비해 감소한다. - 모든 섹션 평면의 계산된 분포는 윈도우에 대한 하나의 공통 파동장을 나타내기 위해 관찰자 평면에 대해 기준이 된 데이터 레코드에 가산된다. - 기준 데이터 레코드는 장면의 공통 컴퓨터 제작 홀로그램용 홀로그림 데이터 레코드를 생성하기 위해 기준 평면으로부터 유한적으로 떨어진, 평행한 홀로그램 평면으로 변환되고, 상응하는 코딩 후에 장면을 관찰자의 눈 앞에서 공간적으로 재구성하는 광 변조기 매트릭스가 홀로그램 평면 내에 놓인다. 상기 방법 및 홀로그래픽 디스플레이 장치는 장면의 물체를 재구성하는 것이 아니라, 먼저 물체가 방사하는 파면을 하나 또는 다수의 관찰자 윈도우 내로 재구성한다는 사실을 기초로 한다. 관찰자가 가상 관찰자 윈도우를 통해 장면을 바라볼 수 있다. 가상 관찰자 윈도우는 실제 관찰 위치의 공지된 위치 검출 및 트래킹 장치에 의해 트래킹된다. 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광 변조기 수단과 관찰자 윈도우 사이에는 소위 절단체를 형성하는 가상 절두 피라미드형 관찰 영역이 있다. SLM은 밑면을 형성하고, 관찰자 윈도우는 윗면을 형성한다. 관찰자 윈도우가 매우 작은 경우, 절두 피라미드는 피라미드에 근사해질 수 있다. 관찰자는 가상 관찰자 윈도우를 통해 디스플레이 방향으로 바라보고 관찰자 윈도우 내에 장면을 나타내는 파면을 형성한다.