日本计算机科学家开发了一种专用计算机，用于高质量的 3D 全息视频投影。研究小组由千叶大学的全球杰出研究所 Tomoyoshi Ito 教授带领。他们一直致力于通过开发新硬件来提高全息投影的速度。
全息投影技术有着悠久的历史。自从 1960 年第一台激光器发明以来，已经生产了许多激光全息投影的相关工作。为了数字化这些模拟技术并开发 3D 全息视频投影技术，需要每秒超过 10 帧和每帧 1 万亿像素的计算能力。这是该研究领域的硬件及软件开发人员面临的最大挑战。
图丨由 Tomoyoshi Ito 研究团队开发的专用计算机投影视频中的 3D 全息图像（来源：Tomoyoshi Ito）
此外，从 2D 数据构建 3D 对象，有几个重要因素要考虑，包括双目视差，运动视差，收敛角，焦点调整以及基于人类经验的估计。目前，一般的 3D 电视利用双目视差来营造立体感，但是儿童不能使用这种技术，因为它有可能损害他们的健康，这种损害与大脑感知距离和眼睛聚焦点的差异有关。为了让更多人安全地享受 3D 电视，世界各地的许多研究人员一直投入于全息视频投影技术中。
Ito 是天文学家和计算机科学家，于 1992 年开始研究专门用于全息投影的计算机，称为 HORN。而它的新版本，于 2018 年 4 月 17 日在国际科学杂志“自然电子”杂志上发表的 HORN-8 利用计算振幅类型来调节光强度，被认可是全球最快的全息计算机。
利用新开发的“相位型”HORN-8 来调整光相位，研究人员成功投影了具有高质量图像的 3D 全息视频。该研究于 2018 年 9 月 28 日在 Optics Express 上发表。
图丨 HORN-8 在 FPGA 板上安装了 8 个芯片（来源：Tomoyoshi Ito）
Ito 说，“开发用于三维全息投影技术的高速计算机，运用到了信息工程、电气和电子工程、计算机科学还有光学的相关知识。这是我们跨学科研究的结果，这项研究已经进行了超过 25 年，在我们实验室学习过的学生和其所付出的努力是值得称道的。”
该实验室的前学生，现任东京都立大学助理教授的 Takashi Nishitsuji 说，“HORN-8 是许多人的智慧，技能和努力的成果。我们希望继续研究 HORN 并从各种方式和角度去探索它的实际应用。”
在最新的相位版 HORN-8 中，8 个芯片安装在 FPGA（现场可编程门阵列）板上来消除芯片之间的干扰，这解决了计算速度对处理速度的瓶颈限制。通过这种方法，HORN-8 的计算速度与芯片数量成正比，这使全息视频投影更加清晰。
