Des informaticiens japonais ont réussi à développer un ordinateur à usage spécifique, capable de projeter une holographie tridimensionnelle (3D) de haute qualité, sous forme de vidéo.

L’équipe de recherche, dirigée par Tomoyoshi Ito, professeur à l’Institute for Global Prominent Research de l’Université de Chiba, s’est efforcée d’accroître la vitesse des projections holographiques en développant de nouveaux matériels (hardware).

Depuis 1960, année de l’invention du premier laser, de nombreux travaux impliquant des hologrammes laser ont été réalisés par les scientifiques du monde entier. Pour numériser ces technologies analogiques et développer des techniques d’holographie électronique, afin de projeter des images holographiques 3D en tant que vidéo, des puissances informatiques permettant de délivrer plus de 10 images par seconde et 1 milliard de pixels par image sont nécessaires.

Par conséquent, le développement du hardware et du logiciel (software) correspondant, représentent certains des plus grands défis pour les chercheurs dans ce domaine. En outre, pour créer un objet 3D à partir de données bidimensionnelles (2D), il est indispensable de prendre en compte plusieurs facteurs, notamment la parallaxe binoculaire, la parallaxe de mouvement, l’angle de convergence, l’ajustement de la mise au point ainsi que des estimations basées sur l’expérience humaine.

À l’heure actuelle, les téléviseurs 3D, par exemple, utilisent la parallaxe binoculaire pour la stéréoscopie. Cependant, les enfants ne devraient pas utiliser cette technologie car elle est susceptible de nuire à leur développement : en effet, ce risque est lié à la différence entre les distances perçues par le cerveau et celles sur lesquelles les yeux se concentrent réellement.

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Voici une image holographique de la vidéo projetée par l’ordinateur HORN-8. Crédits : Tomoyoshi Ito

Ito, astronome et informaticien, a commencé à travailler sur des ordinateurs spécialement conçus pour l’holographie, appelés HORN, en 1992. L’ordinateur HORN-8, qui adopte une méthode de calcul appelée « type d’amplitude » pour ajuster l’intensité de la lumière, a été reconnu comme étant l’ordinateur le plus rapide au monde dans le domaine de l’holographie, dans une publication parue dans le journal Nature Electronics, le 17 avril 2018.

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Grâce à l’ordinateur HORN-8, la méthode de calcul pour ajuster la phase de la lumière a été mise en œuvre, et les chercheurs ont réussi à projeter des informations holographiques sous forme de vidéo 3D, avec des images de haute qualité.

« Nous avons développé des ordinateurs à grande vitesse pour l’holographie 3D en mettant en œuvre les connaissances en ingénierie de l’information et les dernières technologies issues de l’ingénierie électrique et électronique, tout cela en tirant profit des enseignements de l’informatique et des méthodes optiques », a déclaré Ito. « Ceci est le résultat de l’approche interdisciplinaire de nos recherches, menées depuis plus de 25 ans, avec les efforts louables de nos étudiants qui travaillent dans notre laboratoire », a ajouté Ito.

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L’ordinateur HORN-8 possède huit puces qui ont été montées sur la carte FPGA (Field Programmable Gate Array). Cela permet d’éviter le problème de goulot d’étranglement quant à la vitesse de traitement de la méthode de calcul, ce qui empêcherait les puces de communiquer les unes avec les autres. Crédits : Tomoyoshi Ito

Takashi Nishitsuji, ancien étudiant du laboratoire d’Ito et actuellement professeur adjoint à la Tokyo Metropolitan University, qui a dirigé l’expérience, a déclaré : « HORN-8 est le fruit de la sagesse, des compétences et des efforts de nombreuses personnes. Nous souhaitons poursuivre les recherches de HORN et essayer d’autres méthodes sous différents angles d’attaque pour son application pratique ».

Dans le dernier modèle de HORN-8, huit puces ont été montées sur la carte FPGA (Field Programmable Gate Array). Ceci permet d’éviter un problème de goulot d’étranglement quant à la vitesse de traitement de la méthode de calcul, ce qui empêcherait les puces de communiquer les unes avec les autres. Heureusement, avec cette approche, HORN-8 augmente la vitesse de calcul proportionnellement au nombre de puces, et peut ainsi projeter l’holographie vidéo de manière plus optimale.

Sources : Optics Express, Nature

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