MIT kreiert 3D-Hologramme per Smartphone

"Tensor-Holografie" ist dank Deep-Learning-Methoden sehr schnell und ressourcenschonend

Hologram: Handy statt Supercomputer (Foto: pixabay.com, FunkyFocus)

Cambridge (pte020/10.03.2021/11:30)

Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://mit.edu haben einen Weg gefunden, dreidimensionale Hologramme schnell, ressourcenschonend und beinahe in Echtzeit zu realisieren. Hierfür setzen sie auf eine Technologie namens „Tensor Holografie", die mithilfe von Deep Learning-Methoden die Generierung von 3D-Hologrammen in wenigen Millisekunden ermöglicht. Ein Supercomputer ist dafür nicht notwendig, es reicht ein normaler Laptop oder sogar ein Smartphone.

[b]Kommerzielle Hardware[/b]

„Trotz Jahren des Hypes konnten VR-Brillen den TV oder Computer bislang nicht als beliebtestes Gerät zum Videoschauen ablösen", stellt Liang Shi, PhD-Student am MIT Department of Electrical Engineering and Computer Science (EECS), fest. Eine der Hauptursachen hierfür liege daran, dass so manchen Usern bei VR übel wird. „Das passiert, weil nur eine Illusion von 3D erzeugt wird, wobei der Nutzer eigentlich auf ein 2D-Display schaut", erklärt der Wissenschaftler. Die Lösung für dieses Problem sind Hologramme, ist Shi überzeugt.

Doch diese müssten derzeit noch mit teuren Supercomputern erstellt werden, die langwierige und komplexe physikalische Berechnungen durchführen, um brauchbare Ergebnisse zu erzielen. „Alle haben immer geglaubt, dass es mit kommerzieller Hardware völlig unmöglich ist, 3D-Hologramme in Echtzeit zu erschaffen. Mit Tensor Holografie ist es aber möglich, solche Hologramme in wenigen Millisekunden auf Basis von Bildern und Tiefeninformationen zu realisieren. Diese Methode ist so effizient, dass sie auf einem normalen Laptop oder Smartphone funktioniert", so der MIT-Experte.

[b]Braucht weniger als ein Megabyte[/b]

Um die Erstellung von 3D-Hologrammen zu beschleunigen, setzen Shi und sein Team auf Deep Learning-Methoden. Sie entwickelten ein spezielles neurales Netzwerk, das gewissermaßen die Art und Weise nachahmt, wie der Mensch visuelle Informationen wahrnimmt. Dieses Netzwerk trainierten sie dann mit einer Datenbank aus 4.000 Paaren von computergenerierten Bildern und dazupassenden Informationen zu Formen, Farben und räumlichen Tiefen. Anschließend übernimmt ein Algorithmus die Aufgabe, physikalische Berechnungen anzustellen und aus den gesammelten Daten ein realistisches dreidimensionales Hologramm zu erstellen.

„Wir sind überwältigt, wie gut das funktioniert", freut sich Wojciech Matusik, Associate Professor und Co-Projektleiter am EECS. Dieser Durchbruch ebne den Weg für Echtzeit-3D-Holografie. „Das Tensor-Netzwerk ist so kompakt, dass es weniger als ein Megabyte an Speicher benötigt. Das ist vernachlässigbar, wenn man bedenkt, dass moderne Handys hunderte von Gigabyte an Speicher zur Verfügung haben", erläutert der Forscher.

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