국내 연구진이 2차원 동영상을 실시간 3차원 홀로그램으로 만드는 디지털 홀로그래피 프로세서를 개발했다. 일반 2D 동영상을 간편하게 홀로그램(Hologram)으로 나타낼 수 있어 향후 홀로그래피 핵심 기술로 자리매김할 것으로 기대된다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 ETRI 디지털홀로그래피연구실 연구진이 2D 동영상을 실시간으로 3D로 만드는 프로그래밍이 가능한 반도체(FPGA) 기반의 디지털 홀로그래피 미디어 프로세서(RHP)를 개발했다고 21일 밝혔다.
연구진이 개발한 실시간 홀로그래피 프로세서는 세계 최초로 고대역폭메모리(HBM)를 적용해 실시간 2D 동영상을 3D 풀컬러 홀로그램으로 구현할 수 있다. 특히 홀로그래피 생성을 위한 모든 하드웨어를 하나의 SoC(System on Chip)로 제작하였다.
실시간 홀로그래피 프로세서(RHP)는 2D 동영상의 3원색(RGB)과 깊이정보를 입력받아 30ms(밀리초)의 지연시간내 4K 해상도의 입체정보를 재생한다. 최대 30FPS의 처리 속도로 홀로그램 출력이 가능하다. 이러한 성능은 세계 최고 수준을 자랑한다.
연구진은 프로세서 개발을 통해 2D 영상의 색상정보, 깊이정보를 입력해 홀로그램 출력을 하드웨어로 하는 데 성공한 것이다. 연구진이 개발한 프로세서는 2D 정보를 3D 홀로그램으로 변환해 계산해 주는 역할을 한다. 특히, DDR 메모리 대신 고성능 HBM 메모리를 적용함에 따라 대량의 복소수 홀로그램 계산을 빠른 속도로 처리할 수 있게 됐다.
이번 성과는 기존 컴퓨터를 사용해 소프트웨어를 통한 홀로그램을 생성하던 방식에 비해 수십 배 빠른 동작속도와 성능, 낮은 소비전력을 구현할 수 있다.
연구진은 실시간 홀로그래피 미디어 프로세서를 사용해서 진행한 시연을 통해 유튜브 뮤직비디오, 넷플릭스, 영상통화 등 컴퓨터 화면상의 모든 영상에서 지연없이 입체감을 느낄 수 있는 것을 확인했다.
ETRI는 이번 연구를 통해 초고해상도 홀로그램 실시간 렌더링하는 기술을 하드웨어로 구현하는 홀로그래픽 미디어의 핵심 기술을 개발해 냈다. 연구진은 향후 이번 연구의 고도화로 △자연광 기반 홀로그램 직접 획득 △고화질 홀로그램 렌더링 기술 등을 적용해 추가 개발한다는 계획이다.
ETRI 연구진은 지난 3년간의 연구개발을 통해 본 기술의 성공을 거뒀고 2023년 SID I-Zone 국제 전시와 지난해 미국 산호세에서 개최된 SID Display Week 2024에 발표해 관람객들로부터 큰 호응을 얻었다고 설명했다.
아울러 지난달 일본 도쿄에서 개최된 시그라프 아시아(SIGGRAPH ASIA)에서도 연구성과를 발표해 큰 인기를 얻었다. 이를 통해 국제 무대에서 ETRI의 홀로그래피 프로세서 기술이 해당 분야에서 혁신적인 기술력을 입증했다는 평가다.
ETRI 디지털홀로그래피연구실 권원옥 책임연구원은 “향후 홀로그램 화질개선 기술의 하드웨어 적용을 통해 범용적인 홀로그래피 디스플레이에 사용되는 홀로그래피 미디어 프로세서 칩(ASIC)을 개발하는 것이 목표”라고 말했다.
ETRI 디지털홀로그래피연구실 홍기훈 실장은 “홀로그래피 프로세서의 개발로 저전력, 작은 폼팩터로 실시간 홀로그램을 생성할 수 있어 이후 홀로그래피 기술 실용화를 위한 중요한 진전을 가져올 것으로 기대한다”고 밝혔다.
연구진은 향후 이 기술이 홀로그래피 차량용 헤드업디스플레이(HUD), 홀로그래피 가상현실/혼합현실(VR/MR) 장치, 홀로그래피 미디어 장치 등에 널리 사용될 것으로 예상했다. 연구진은 관련 업체 등에 기술이전한다는 계획이다.
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