Передача 3D голографической информации по радиоканалу методом, близким к SSB

Пазоев А.Л., Шойдин С.А. Передача 3D-голографической информации по радиоканалу методом, близким к SSB // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23, № 1. С. 21–27. doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-1-21-27

Предмет исследования. Приведены результаты исследования возможности передачи голографической информации по радиоканалу Wi-Fi 40 МГц. Показано, что использование для этого двух основных модальностей 3D-изображения — карты глубин голографируемого объекта и текстуры его поверхности достаточно для синтезирования на приемном конце канала связи полноценной голограммы, восстанавливающей объект голографирования с непрерывным вертикальным и горизонтальным параллаксами. Метод. Метод передачи 3D-голографической информации подобен известному в радиотехнике методу передачи информации на одной боковой полосе (Single-sideband modulation, SSB). Существенное отличие предложенного метода состоит в том, что пространственные частоты, образующие голограмму, являются результатом одновременной амплитудной и фазовой модуляции опорного сигнала. Это затрудняет их теоретический анализ. Экспериментальное под­тверждение возможности такой передачи выполнено с использованием свободного FTP-клиента с открытым исходным кодом FileZilla. Применен протокол связи для передачи информации по беспроводному каналу Wi–Fi. ­ Основные результаты. Показано, что передаваемый информационный поток достаточен для синтеза на приемном конце канала связи голограммы, восстанавливающей 3D-изображения. При этом голографическое изображение динамически меняющегося объекта с телевизионной частотой кадровой развертки имеет непрерывный горизонтальный и вертикальный параллаксы, а пространственное разрешение восстановленного изображения не хуже телевизионного изображения стандарта высокой четкости Full HD. Практическая значимость. Экспериментально подтверждена возможность передачи по радиоканалу всей необходимой информации для воспроизведения на приемном конце канала голографического 3D-видеопотока с разрешением не ниже, чем в стандартах телевидения высокой четкости с непрерывным параллаксом.

1. Денисюк Ю.Н. Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного им излучения // Оптика и спектроскопия. 1963. Т. 15. № 4. С. 522–532.

2. Leith E.N., Upatnieks J. Reconstructed wavefronts and communication theory // Journal of the Optical Society of America. 1962. V. 52. N 10. P. 1123–1130. https://doi.org/10.1364/JOSA.52.001123

3. Leith E.N., Upatnieks J. Wavefront reconstruction with diffused illumination and three-dimensional objects // Journal of the Optical Society of America. 1964. V. 54. N 11. P. 1295–1301. https://doi.org/10.1364/JOSA.54.001295

4. Van Heerden P.J. A new optical method of storing and retrieving information // Applied Optics. 1963. V. 2. N 4. P. 387–392. https://doi.org/10.1364/AO.2.000387

5. Hill B. Some aspects of a large capacity holographic memory // Applied Optics. 1972. V. 11. N 1. P. 182–191. https://doi.org/10.1364/AO.11.000182

6. Титарь В.П., Богданова Т.В. Проблемы создания голографической телевизионной системы // Радиоэлектроника и информатика. 1999. № 2(7). С. 38–42.

7. Денисюк Ю.Н. Достаточны ли известные фундаментальные принципы голографии для создания новых типов объёмного кинематографа и искусственного интеллекта? // Журнал технической физики. 1991. Т. 61. № 8. С. 149–161.

8. Shannon C.E. Communication in the presence of noise // Proceedings of the IRE. 1949. V. 37. N 1. P. 10–21. https://doi.org/10.1109/jrproc.1949.232969

9. ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Термины и определения [Текст]:. Дата введения 01.01.1980.

10. Комар В.Г. Информационная оценка качества изображения кинематографических систем // Техника кино и телевидения. 1971. № 10. C. 9–22.

11. Шойдин С.А. Способ дистанционного формирования голографической записи. Патент RU2707582C1. Бюл. 2019. № 34.

12. Naughton T.J., McDonald J.B., Javidi B. Efficient compression of Fresnel fields for internet transmission of three-dimensional images // Applied Optics. 2003. V. 42. N 23. P. 4758–4764. https://doi.org/10.1364/AO.42.004758

13. Yamaguchi I., Zhang T. Phase-shifting digital holography // Optics Letters. 1997. V. 22. N 16. P. 1268–1270. https://doi.org/10.1364/OL.22.001268

14. Blinder D., Ahar A., Bettens S., Birnbaum T., Symeonidou A., Ottevaere H., Schretter C., Schelkens P. Signal processing challenges for digital holographic video display systems // Signal Processing: Image Communication. 2019. V. 70. P. 114–130. https://doi.org/10.1016/j.image.2018.09.014

15. Bernardo M.V., Fernandes P., Arrifano A., Antonini M., Fonseca E., Fiadeiro P.T., Pinheiro A.M.G., Pereira M. Holographic representation: Hologram plane vs. object plane // Signal Processing: Image Communication. 2018. V. 68. P. 193–206. https://doi.org/10.1016/j.image.2018.08.006

16. Seo Y.-H., Choi H.-J., Kim D.-W. 3D scanning-based compression technique for digital hologram video // Signal Processing: Image Communication. 2007. V. 22. N 2. P. 144–156. https://doi.org/10.1016/j.image.2006.11.007

17. Naughton Th.J., McDonald J.B., Javidi B. Efficient compression of Fresnel fields for internet transmission of three-dimensional images // Applied Optics. 2003. V. 42. N 23. P. 4758–4764. https://doi.org/10.1364/AO.42.004758

18. Muhamad R.K., Birnbaum T., Gilles A., Mahmoudpour S., Oh K.-J., Pereira M., Perra C., Pinheiro A., Schelkens P. JPEG Pleno holography: scope and technology validation procedures // Applied Optics. 2021. V. 60. N 3. P. 641–651. https://doi.org/10.1364/AO.404305

19. Shoydin S.A., Pazoev A.L. Transmission of 3D holographic information via conventional communication channels and the possibility of multiplexing in the implementation of 3D hyperspectral images // Photonics. 2021. V. 8. N 10. P. 448–473. https://doi.org/10.3390/photonics8100448

20. Shoydin S.A., Pazoev A.L. Remote formation of holographic record // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2021. V. 57. N 1. P. 80–88. https://doi.org/10.3103/S8756699021010118

21. Пазоев А.Л., Шойдин С.А. Передача голографической информации на одной боковой полосе // Интерэкспо ГЕО-Сибирь. 2021. Т. 8. С. 109–117. https://doi.org/10.33764/2618-981X-2021-8-109-117

22. Шойдин С.А., Пазоев А.Л. Особенности синтеза SSB голограмм (SSBH) // HoloExpo 2021: тезисы докладов XVII международной конференции по голографии и прикладным оптическим технологиям. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2021. С. 207–218.

23. Шойдин С.А., Пазоев А.Л. Сжатие 3D голографической информации аналогично передаче информации на одной боковой полосе // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 3. С. 79–88. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-03-79-88

24. Шойдин С.А., Пазоев А.Л., Смык А.Ф., Шурыгин А.В. Синтезированные на приёмном конце канала связи голограммы 3D-объекта в технологии Dot Matrix // Компьютерная оптика. 2022. Т. 46. № 2. С. 204–213. https://doi.org/10.18287/2412-6179-CO-1037

25. Шойдин С.А., Пазоев А.Л., Цыганов И.К., Дроздова Е.А. Запись голограммы, переданной по каналу связи на одной боковой полосе // HoloExpo 2021: тезисы докладов XVII международной конференции по голографии и прикладным оптическим технологиям. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2021. C. 109–117.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License