ទិដ្ឋភាពទូទៅនៃក្បួនដោះស្រាយបង្កើនប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់ holograms ដំណាក់កាលសុទ្ធ

1. ផ្ទៃខាងក្រោយ

ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ ការគណនា holography ត្រូវបានអភិវឌ្ឍយ៉ាងឆាប់រហ័ស ដោយសារភាពជឿនលឿននៃបច្ចេកវិទ្យាផ្សេងៗដូចជា អុបទិក អេឡិចត្រូនិច និងកុំព្យូទ័រ ព្រមទាំងក្បួនដោះស្រាយថ្មីៗ។ ចាប់តាំងពីម៉ូឌុលពន្លឺគ្រីស្តាល់រាវដែលមានស្រាប់មានសមត្ថភាពម៉ូឌុលខ្ពស់ និងប្រសិទ្ធភាពនៃការសាយភាយសម្រាប់ holograms ដំណាក់កាលសុទ្ធ នោះក្បួនដោះស្រាយបង្កើនប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់ hologram ដំណាក់កាលសុទ្ធតែងតែជាចំណុចក្តៅនៃការស្រាវជ្រាវ។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ វិធីសាស្រ្តបែបប្រពៃណីផ្សេងៗអាចបំពេញតម្រូវការគុណភាពនៃការប្រើប្រាស់ពេលវេលាគណនា និងការកសាងឡើងវិញបាន ខណៈពេលដែលវិធីសាស្រ្តថ្មីៗដូចជាការរៀនស៊ីជម្រៅ និងលំហូរ Verdinger នាំមកនូវគំនិតថ្មីសម្រាប់ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាព hologram ដំណាក់កាលសុទ្ធ ហើយការងារទាំងនេះគឺអំណោយផលដល់ការសម្រេចបានដំបូងនៃពេលវេលាជាក់ស្តែង ទិដ្ឋភាពធំទូលាយ និងគុណភាពខ្ពស់។ Holographic ការបង្ហាញ 3D ។ ខុសពីបច្ចេកវិទ្យារូបភាព holographic ប្រពៃណី នៅក្នុងវិស័យនៃ holograms ដែលបង្កើតដោយកុំព្យូទ័រ ម៉ូឌុលពន្លឺគ្រីស្តាល់រាវ នាំមកនូវសមត្ថភាពគ្រប់គ្រងដែលអាចបត់បែនបានដែលមិនធ្លាប់មានពីមុនមកលើព័ត៌មានរលកធាតុអាកាស ដែលផ្តល់នូវទំហំអភិវឌ្ឍន៍ និងថាមពលដ៏អស្ចារ្យសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍនៃ holography គណនា។

ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានទស្សវត្សកន្លងមកនេះ មានការរីកសាយភាយនៃក្បួនដោះស្រាយ hologram តែដំណាក់កាលដែលបង្កើតដោយកុំព្យូទ័រ ដែលជាស្នូលនៃបញ្ហាការបង្កើនប្រសិទ្ធភាព hologram តែមួយដំណាក់កាល៖ បានផ្តល់អោយ Complex-Amplitude Hologram (Complex-Amplitude Hologram) អ៊ិនកូដវាជា Phase-Only Hologram (Hologram) ឡើងវិញដែលបានទទួលពីរូបភាពនេះឡើងវិញ។ ហូឡូក្រាមដំណាក់កាលគួរតែបង្កើតរូបភាពដើមឡើងវិញតាមដែលអាចធ្វើទៅបាន។ រូបភាពដែលទទួលបានដោយការស្ថាបនាឡើងវិញដោយអុបទិកជាមួយ hologram តែមួយដំណាក់កាលគួរតែត្រូវបានស្ដារឡើងវិញទៅរូបភាពដើមតាមដែលអាចធ្វើទៅបាន។ វិធីសាស្រ្តទាំងនេះត្រូវបានបែងចែកជាចម្បងជាបីប្រភេទ៖ វិធីសាស្ត្រដដែលៗ វិធីសាស្ត្រមិនប្រើឡើងវិញ និងវិធីសាស្រ្តផ្សេងទៀត។ ក្បួនដោះស្រាយដដែលៗជាធម្មតាចាប់ផ្តើមពីការប៉ាន់ស្មាននៃ hologram គោលដៅ ហើយបន្ទាប់ពីប្រតិបត្តិការដដែលៗបន្តបង្កើនប្រសិទ្ធភាពការប៉ាន់ស្មាននៃ hologram រហូតដល់រូបភាពដែលបានបង្កើតឡើងវិញដោយការប៉ាន់ស្មាននេះត្រូវនឹងតម្រូវការកំហុសជាក់លាក់។ ក្បួនដោះស្រាយមិនធ្វើម្តងទៀត មិនចាំបាច់ធ្វើឡើងវិញនូវចំនួនដ៏ច្រើននៃការគណនាបង្កើនប្រសិទ្ធភាពទេ ហើយនឹងត្រូវបានផ្តល់ឱ្យនៅពេលតែមួយតាមជំហានដែលបានបញ្ជាក់ចំពោះដំណោះស្រាយប្រហាក់ប្រហែល។ ដោយសារតែបន្ទុកគណនាទាប ក្បួនដោះស្រាយមិនធ្វើម្តងទៀតគឺកាន់តែស្របតាមតម្រូវការនៃពេលវេលាជាក់ស្តែង។ ការបង្ហាញ Holographicប៉ុន្តែនៅក្នុងតម្លៃនៃគុណភាពនៃការសាងសង់ឡើងវិញនៃវិធីសាស្រ្តបែបនេះគឺមិនល្អដូចជាក្បួនដោះស្រាយដដែលៗ។ វិធីសាស្រ្តផ្សេងទៀតមានភាពចម្រុះ និងមានលក្ខណៈផ្ទាល់ខ្លួន។

2.ការណែនាំអំពីក្បួនដោះស្រាយសម្រាប់ការបង្កើត Holograms ដំណាក់កាលសុទ្ធ

ក្បួនដោះស្រាយដដែលៗ៖ Gerchberg-Saxton Algorithm

ក្នុងចំណោមក្បួនដោះស្រាយដដែលៗដែលអាចបង្កើតហូឡូក្រាមដំណាក់កាលសុទ្ធនោះ ក្បួនដោះស្រាយការបំប្លែង Fourier Iterative Fourier Transform Algorithm (IterativeFourier Transform Algorithm) គឺជាក្បួនដោះស្រាយតំណាងបន្ថែមទៀត ដែលត្រូវបានកំណត់ដោយការឆ្លងកាត់ម្តងហើយម្តងទៀតនៃ Fourier Transform នៅក្នុងយន្តហោះពីរ។

រូបភាពទី 1 តារាងលំហូរនៃ Holography ដែលបង្កើតដោយកុំព្យូទ័រ

ក្បួនដោះស្រាយការបំប្លែង Fourier ដដែលៗ ឬ Error Reduction Algorithm (Error Reduction Algorithm) ត្រូវបានស្នើឡើងជាក្បួនដោះស្រាយសម្រាប់ holography ឌីជីថលនៅដើមទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1970 ហើយក្រោយមកបានកែប្រែដោយ Gerchberg និង Saxton ហើយបានអនុវត្តក្នុងវិស័យស្រង់ចេញដំណាក់កាល ដែលបានក្លាយជាវិធីសាស្ត្រដ៏ល្បីបំផុត និងប្រហែលជាវិធីសាស្ត្រប្រើប្រាស់ច្រើនបំផុតក្នុងការប្រើប្រាស់។ -The Gerchberg-Saxton algorithm (GS) ដែលគំនូសតាងលំហូរត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបទី 2 ។

រូបភាពទី 2 តារាងលំហូរនៃក្បួនដោះស្រាយ Gerchberg-Saxton

នៅក្នុងក្បួនដោះស្រាយនេះ យោងទៅតាមការចែកចាយទំហំនៃយន្តហោះ hologram និងប្លង់រូបភាពដែលបានសាងសង់ឡើងវិញ ព័ត៌មានដំណាក់កាលនៃវាលពន្លឺនៅក្នុងយន្តហោះ hologram ត្រូវបានទទួលដោយការផ្សព្វផ្សាយរលកពន្លឺទៅមុខ និងបញ្ច្រាស ក៏ដូចជាឧបសគ្គដែលដាក់លើយន្តហោះទាំងពីរ។ វិធីសាស្រ្តនេះគឺសមរម្យណាស់សម្រាប់ការគណនានៃ holograms ដំណាក់កាលសុទ្ធ ហើយការបំប្លែង Fresnel ឬ Fourier អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីគណនាការសាយភាយនៃវាលពន្លឺ។

ក្បួនដោះស្រាយដដែលៗ៖ Error Diffusion Algorithm

Error Diffusion Method គឺជាប្រភេទមួយផ្សេងទៀតនៃក្បួនដោះស្រាយដដែលៗដែលធ្វើម្តងទៀតរវាងភីកសែលនៅក្នុងយន្តហោះហូឡូក្រាម។ នៅពេលដែលព័ត៌មានអំព្លីទីតនៃហូឡូក្រាមទំហំស្មុគស្មាញត្រូវបានដកចេញដោយផ្ទាល់ ចំណុចភីកសែលនីមួយៗបង្កើតកំហុស ហើយក្បួនដោះស្រាយការសាយភាយកំហុសនឹងស្កេនចំណុចភីកសែលម្តងមួយៗ និងចែកចាយកំហុសនៃចំណុចភីកសែលនីមួយៗទៅចំណុចភីកសែលជិតខាងទាំងបួនដែលមិនទាន់បានស្កេនតាមទម្ងន់ជាក់លាក់មួយ។

រូបភាពទី 3 ដ្យាក្រាមគំនូសតាងនៃ Error Diffusion Algorithm;

(ក) កំហុសការសាយភាយពីការស្កេនពីឆ្វេងទៅស្តាំ; (b) Error Disffusion ជាមួយការស្កេនពីស្តាំទៅឆ្វេង។

3. ក្បួនដោះស្រាយមិនធ្វើម្តងទៀត

វិធីសាស្ត្រដំណាក់កាលចៃដន្យ គឺជាវិធីសាស្ត្រដែលមិនប្រើឡើងវិញជាទូទៅក្នុងដំណើរការនៃដំណាក់កាលហូឡូក្រាមសុទ្ធ។ ដោយសារការសរសេរកូដ holographic ដំណាក់កាលសុទ្ធគឺស្មើនឹងដំណើរការត្រងប្រេកង់ខ្ពស់ រូបភាពដែលបានបង្កើតឡើងវិញរួមបញ្ចូលតែផ្នែកព្រំដែន និងបន្ទាត់នៃរូបភាពដើម ដូច្នេះចាំបាច់ត្រូវណែនាំរបាំងដំណាក់កាលចៃដន្យ ដើម្បីធ្វើឱ្យរលកខាងមុខនៃរូបភាពដើមបែកខ្ញែកទៅ hologram ទាំងមូល ដើម្បីបង្កើនគុណភាពនៃការបង្កើតឡើងវិញ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ភាពច្បាស់ជាងនេះទៀតសោតគឺកាន់តែច្បាស់។ ដើម្បីកាត់បន្ថយសម្លេងរំខាននេះ ថ្មីៗនេះមានវិធីសាស្ត្រដំណាក់កាលចៃដន្យដែលប្រសើរឡើង ដែលណែនាំរបាំងដំណាក់កាលចៃដន្យដែលមានប្រេកង់ខុសៗគ្នាសម្រាប់រូបភាពផ្សេងៗគ្នា ដើម្បីកាត់បន្ថយការបាត់បង់ព័ត៌មាន និងកែលម្អគុណភាពនៃការសាងសង់ឡើងវិញ។ លើសពីនេះ មានវិធីសាស្រ្តជាច្រើនដែលមិនមានលក្ខណៈដដែលៗសម្រាប់ការកាត់បន្ថយសំលេងរំខានដូចជា វិធីសាស្ត្រ Sampled-Phase-only Hologram ជាមួយនឹងរបាំងមុខចុះក្រោម វិធីសាស្ត្រ Patterned Phase-Only Hologram method វិធីសាស្ត្រ Double- Phase Method និង Random Phase Method ដោយប្រើរបាំងដំណាក់កាលដែលមិនចៃដន្យ។ វិធីសាស្រ្តដំណាក់កាល និងវិធីចៃដន្យដំណាក់កាលឥតគិតថ្លៃ ដោយប្រើរបាំងដំណាក់កាលដែលមិនចៃដន្យ។

រូបភាពទី 4 ឧទាហរណ៍នៃតួនាទីនៃដំណាក់កាលចៃដន្យលើលទ្ធផលនៃការបង្កើតឡើងវិញនៃដំណាក់កាល Pure Holograms

(ក) រូបភាពដើម; (ខ) ដោយគ្មានការបន្ថែមរបាំងដំណាក់កាលចៃដន្យ; (c) ជាមួយ Random Phase Mask បានបន្ថែម។

4. វិធីសាស្រ្តផ្សេងទៀត។

បន្ថែមពីលើក្បួនដោះស្រាយដដែលៗ និងមិនធ្វើម្តងទៀត មានក្បួនដោះស្រាយផ្ទាល់ដែលអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីគណនា hologram ដំណាក់កាលសុទ្ធ។ ដោយសន្មតថា hologram ដំណាក់កាលសុទ្ធមាន M×N ភីកសែល ហើយភីកសែលនីមួយៗមានតម្លៃ Q ដែលអាចធ្វើទៅបានសម្រាប់តម្លៃដំណាក់កាល ចន្លោះស្វែងរកនៃបញ្ហាការបង្កើត hologram ដំណាក់កាលសុទ្ធគឺ M×N×Q ហើយគោលដៅគឺស្វែងរកតម្លៃភីកសែលទាំងអស់នៃ hologram ដែលកាត់បន្ថយកំហុសរវាងរូបភាពដែលបានបង្កើតឡើងវិញ និងរូបភាពដើម។ មានបីប្រភេទសំខាន់ៗនៃក្បួនដោះស្រាយផ្ទាល់៖ ក្បួនដោះស្រាយការស្វែងរកដោយផ្ទាល់ (ក្បួនដោះស្រាយការស្វែងរកដោយផ្ទាល់) ក្បួនដោះស្រាយការក្លែងបន្លំ (ក្បួនដោះស្រាយការស្រមើស្រមៃ) និងក្បួនដោះស្រាយហ្សែន (ក្បួនដោះស្រាយហ្សែន) ។

រូបភាពទី 5 ការប្រៀបធៀបនៃក្បួនដោះស្រាយផ្ទាល់ចំនួនបី

បន្ថែមពីលើក្បួនដោះស្រាយដែលបានណែនាំខាងលើ ស៊េរីនៃក្បួនដោះស្រាយដែលត្រូវបានស្នើឡើងក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះក៏ត្រូវបានណែនាំនៅក្នុងក្រដាសផងដែរ ដូចជា៖ ក្បួនដោះស្រាយការបង្កើត hologram ដំណាក់កាលសុទ្ធរវាងការចាត់ថ្នាក់ពីរនៃក្បួនដោះស្រាយដដែលៗ និងក្បួនដោះស្រាយមិនធ្វើម្តងទៀត ដែលអាចសន្សំសំចៃពេលវេលាគណនាបានច្រើន ខណៈពេលដែលរក្សាបាននូវភាពត្រឹមត្រូវនៃការបង្ហាញពេលវេលាខ្ពស់ និងការប្រើប្រាស់ឡើងវិញ។ ថាមវន្ត ក៏ដូចជាវិធីសាស្រ្តសិក្សាយ៉ាងស៊ីជម្រៅ ដែលត្រូវបានអភិវឌ្ឍយ៉ាងឆាប់រហ័សក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ និងត្រូវបានប្រើប្រាស់នៅក្នុងការបង្ហាប់ hologram នៅក្នុងរង្វិលជុំ បច្ចេកទេស CITL ចាប់យកដោយផ្ទាល់នូវលទ្ធផលនៃការបង្កើតឡើងវិញអុបទិកនៃ hologram ហើយប្រើលទ្ធផលសម្រាប់ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពបន្ថែមទៀតនៃ hologram ហើយអាចសម្រេចបាននូវគុណភាពនៃការសាងសង់ឡើងវិញខ្ពស់។ និងវិធីសាស្រ្តទាញយកដំណាក់កាលដោយផ្អែកលើ Wirtinger Flow ដែលស្នើឡើងដោយ Chakravarthy et al ។ អាចបំប្លែងបញ្ហាការទាញយកដំណាក់កាលទៅជាក្បួនដោះស្រាយបង្កើនប្រសិទ្ធភាពលំដាប់ទីមួយ (First-Order-Optimization) ដែលអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាព hologram ។ វិធីសាស្រ្តទាញយកដំណាក់កាលដោយផ្អែកលើលំហូរ Wirtinger ដែលស្នើឡើងដោយ Chakravarthy et al ។ អាចបំប្លែងបញ្ហាការទាញយកដំណាក់កាលទៅជាបញ្ហាបួនជ្រុងដែលអាចត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរដោយវិធីសាស្ត្របង្កើនប្រសិទ្ធភាពលំដាប់ទីមួយ។ ការប្រើប្រាស់វិធីសាស្រ្តទាញយកដំណាក់កាលនេះសម្រាប់ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាព hologram អាចសម្រេចបាននូវភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ក្នុងគុណភាពនៃការសាងសង់ឡើងវិញក្នុងការចំណាយគណនាប្រៀបធៀបទៅនឹងក្បួនដោះស្រាយ GS ។

នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ទាំងក្បួនដោះស្រាយការបង្កើនប្រសិទ្ធភាព hologram ដំណាក់កាលសុទ្ធដដែលៗ និងមិនកើតឡើងដដែលៗ បានទទួលលទ្ធផលល្អ ប៉ុន្តែចាំបាច់ត្រូវធ្វើការដោះដូររវាងការប្រើប្រាស់ពេលវេលាគណនា និងគុណភាពនៃការសាងសង់ឡើងវិញ ហើយការលេចចេញជាបន្តបន្ទាប់នៃវិធីសាស្រ្តថ្មីៗ ដូចជាការរៀនស៊ីជម្រៅ និងលំហូរ Verdinger បាននាំមកនូវគំនិតថ្មីសម្រាប់ការដោះស្រាយបញ្ហានេះ ហើយការងារទាំងអស់នេះគឺអំណោយផលដល់ពេលវេលាជាក់ស្តែង គុណភាពខ្ពស់។ ការបង្ហាញ 3D ហូឡូជីខល។

ឯកសារយោង៖

Bu Haozhen, Jiao Shuming ។ ក្បួនដោះស្រាយការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់ hologram ដំណាក់កាលសុទ្ធ[J]។ Liquid Crystal and Display, 2021,36(06):810-826។

DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0035