Published in
Science
Writen by Anggie Wibisono
11 March 2021, 07:03 WIB

Menggunakan Kecerdasan Buatan Untuk Menghasilkan Hologram 3d Secara Real-time

Meskipun bertahun-tahun hype, headset realitas virtual belum menjatuhkan TV atau layar komputer sebagai perangkat masuk untuk menonton video. Salah satu alasannya: VR dapat membuat pengguna merasa mual . Mual dan ketegangan mata dapat terjadi karena VR menciptakan ilusi tampilan 3D meskipun pengguna sebenarnya menatap layar 2D jarak tetap. Solusi untuk visualisasi 3D yang lebih baik terletak pada teknologi berusia 60 tahun yang dibuat ulang untuk dunia digital: hologram.

Hologram menghadirkan representasi dunia 3D yang luar biasa di sekitar kita. Plus, mereka cantik. (Silakan - lihat burung merpati holografik pada kartu Visa Anda.) Hologram menawarkan pergeseran perspektif berdasarkan posisi pemirsa, dan memungkinkan mata untuk menyesuaikan kedalaman fokus untuk secara bergantian fokus pada latar depan dan latar belakang.


Para peneliti telah lama berusaha membuat hologram yang dihasilkan komputer, tetapi proses tersebut secara tradisional membutuhkan superkomputer untuk melakukan simulasi fisika, yang memakan waktu dan dapat menghasilkan hasil yang kurang dari fotorealistik. Sekarang, para peneliti MIT telah mengembangkan cara baru untuk menghasilkan hologram hampir secara instan - dan metode berbasis pembelajaran yang mendalam sangat efisien sehingga dapat dijalankan di laptop dalam sekejap mata, kata para peneliti.


Orang-orang sebelumnya mengira bahwa dengan perangkat keras tingkat konsumen yang ada, tidak mungkin melakukan penghitungan holografi 3D secara real-time, kata Liang Shi, penulis utama studi dan mahasiswa PhD di Departemen Teknik Elektro dan Ilmu Komputer (EECS) MIT. Sering dikatakan bahwa tampilan holografik yang tersedia secara komersial akan ada dalam 10 tahun, namun pernyataan ini telah ada selama beberapa dekade.

Shi yakin pendekatan baru, yang oleh tim disebut holografi tensor, pada akhirnya akan membawa tujuan 10 tahun yang sulit dicapai itu dalam jangkauan. Kemajuan dapat memicu limpahan holografi ke bidang seperti VR dan pencetakan 3D.


Shi mengerjakan studi tersebut, yang diterbitkan hari ini di Nature , dengan penasihat dan rekan penulisnya Wojciech Matusik. Rekan penulis lainnya termasuk Beichen Li dari EECS dan Laboratorium Ilmu Komputer dan Kecerdasan Buatan di MIT, serta mantan peneliti MIT Changil Kim (sekarang di Facebook) dan Petr Kellnhofer (sekarang di Universitas Stanford).


Pencarian untuk 3D yang lebih baik


Foto berbasis lensa yang khas menyandikan kecerahan setiap gelombang cahaya - foto dapat mereproduksi warna pemandangan seperti aslinya, tetapi pada akhirnya menghasilkan gambar yang datar.


Sebaliknya, hologram mengkodekan kecerahan dan fase setiap gelombang cahaya. Kombinasi itu memberikan penggambaran paralaks dan kedalaman pemandangan yang lebih benar. Jadi, meskipun foto Water Lilies Monet dapat menonjolkan langit-langit warna lukisan, hologram dapat menghidupkan karya tersebut, menampilkan tekstur 3D unik dari setiap sapuan kuas. Namun terlepas dari realisme mereka, hologram adalah tantangan untuk dibuat dan dibagikan.


Pertama kali dikembangkan pada pertengahan 1900-an, hologram awal direkam secara optik. Untuk itu diperlukan pemisahan sinar laser, dengan separuh sinar digunakan untuk menerangi subjek dan separuh lainnya digunakan sebagai referensi untuk fase gelombang cahaya. Referensi ini menghasilkan rasa kedalaman yang unik dari hologram. Gambar yang dihasilkan bersifat statis, sehingga tidak dapat menangkap gerakan. Dan itu hanya hard copy, membuatnya sulit untuk direproduksi dan dibagikan.


Holografi yang dihasilkan komputer menghindari tantangan ini dengan mensimulasikan pengaturan optik. Tapi prosesnya bisa menjadi kerja keras komputasi. Karena setiap titik dalam adegan memiliki kedalaman yang berbeda, Anda tidak dapat menerapkan operasi yang sama untuk semuanya, kata Shi. Itu meningkatkan kompleksitas secara signifikan. Mengarahkan superkomputer berkerumun untuk menjalankan simulasi berbasis fisika ini dapat memakan waktu beberapa detik atau menit untuk satu gambar holografik. Plus, algoritma yang ada tidak memodelkan oklusi dengan presisi fotorealistik. Jadi, tim Shi mengambil pendekatan berbeda: membiarkan komputer mengajarkan fisika sendiri.


Mereka menggunakan pembelajaran mendalam untuk mempercepat holografi yang dihasilkan komputer, memungkinkan pembuatan hologram waktu nyata. Tim merancang jaringan saraf konvolusional - teknik pemrosesan yang menggunakan rangkaian tensor yang dapat dilatih untuk meniru secara kasar cara manusia memproses informasi visual. Melatih jaringan neural biasanya memerlukan set data yang besar dan berkualitas tinggi, yang sebelumnya tidak ada untuk hologram 3D.


Tim membangun database kustom yang terdiri dari 4.000 pasang gambar yang dihasilkan komputer. Setiap pasangan mencocokkan gambar - termasuk informasi warna dan kedalaman untuk setiap piksel - dengan hologram yang sesuai. Untuk membuat hologram dalam database baru, para peneliti menggunakan pemandangan dengan bentuk dan warna yang kompleks dan bervariasi, dengan kedalaman piksel yang didistribusikan secara merata dari latar belakang ke latar depan, dan dengan seperangkat perhitungan berbasis fisika baru untuk menangani oklusi. Pendekatan tersebut menghasilkan data latih fotorealistik. Selanjutnya, algoritme mulai berfungsi.


Dengan belajar dari setiap pasangan gambar, jaringan tensor mengubah parameter perhitungannya sendiri, yang secara berturut-turut meningkatkan kemampuannya untuk membuat hologram. Jaringan yang dioptimalkan sepenuhnya mengoperasikan lipat lebih cepat daripada kalkulasi berbasis fisika. Efisiensi itu mengejutkan tim itu sendiri.


Kami kagum dengan seberapa baik kinerjanya, kata Matusik. Hanya dalam milidetik, holografi tensor dapat membuat hologram dari gambar dengan informasi kedalaman - yang disediakan oleh gambar yang dihasilkan komputer dan dapat dihitung dari pengaturan multikamera atau sensor LiDAR (keduanya standar pada beberapa smartphone baru). Kemajuan ini membuka jalan bagi holografi 3D real-time. Terlebih lagi, jaringan tensor kompak membutuhkan kurang dari 1 MB memori. Ini dapat diabaikan, mengingat puluhan dan ratusan gigabyte tersedia di ponsel terbaru, katanya.


Penelitian menunjukkan bahwa tampilan holografik 3D yang sebenarnya praktis dengan hanya persyaratan komputasi yang moderat, kata Joel Kollin, seorang arsitek optik utama di Microsoft yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut. Dia menambahkan bahwa makalah ini menunjukkan peningkatan yang nyata dalam kualitas gambar dibandingkan karya sebelumnya, yang akan menambah realisme dan kenyamanan bagi pemirsa. Kollin juga mengisyaratkan kemungkinan bahwa tampilan holografik seperti ini bahkan dapat disesuaikan dengan resep oftalmik pemirsa. Tampilan holografik dapat mengoreksi penyimpangan pada mata. Hal ini memungkinkan gambar tampilan lebih tajam daripada yang dapat dilihat pengguna dengan kontak atau kacamata, yang hanya mengoreksi aberasi tingkat rendah seperti fokus dan astigmatisme.


Lompatan yang cukup besar


Holografi 3D waktu nyata akan menyempurnakan banyak sistem, dari VR hingga pencetakan 3D. Tim tersebut mengatakan sistem baru ini dapat membantu membenamkan pemirsa VR dalam pemandangan yang lebih realistis, sekaligus menghilangkan ketegangan mata dan efek samping lain dari penggunaan VR jangka panjang. Teknologi ini dapat dengan mudah digunakan pada layar yang memodulasi fase gelombang cahaya. Saat ini, tampilan kelas konsumen yang paling terjangkau hanya memodulasi kecerahan, meskipun biaya tampilan modulasi fase akan turun jika diadopsi secara luas.


Holografi tiga dimensi juga dapat meningkatkan perkembangan pencetakan 3D volumetrik, kata para peneliti. Teknologi ini dapat membuktikan lebih cepat dan lebih tepat daripada pencetakan 3D lapis demi lapis tradisional, karena pencetakan 3D volumetrik memungkinkan proyeksi simultan dari keseluruhan pola 3D. Aplikasi lain termasuk mikroskop, visualisasi data medis, dan desain permukaan dengan sifat optik yang unik.


Ini adalah lompatan besar yang dapat sepenuhnya mengubah sikap orang terhadap holografi, kata Matusik. Kami merasa seperti jaringan saraf lahir untuk tugas ini.



Pekerjaan itu didukung, sebagian, oleh Sony.



Sumber:scienceblog.com-

Comment has been disabled

Discover Peoples

Arta Langgeng 0 Post • 0 Followers
Wahyudi Setiawan 0 Post • 7 Followers
Indri Nur Aini 0 Post • 0 Followers
Buatbuku 0 Post • 18 Followers
rony anwari 0 Post • 1 Followers
© Buatbuku.com - PT. Buat Buku Internasional - Allright Reserved