微美全息（NASDAQ:WIMI）开发基于FPGA的全息计算系统引领未来全息显示

从科幻小说到科学研究，全息技术一直是人们梦寐以求的科技进步。与传统的平面或立体显示技术相比，全息技术可以提供更加真实、更具沉浸感的3D体验。它有望在虚拟现实、医学影像、工程设计、教育和娱乐等领域中发挥重要作用。然而，要实现实时的电子全息却一直面临巨大挑战。在全息技术中，计算机生成的全息图(CGH，Computer-Generated Holograms)需要在空间光调制器(SLM，Spatial Light Modulator)上显示，并且需要高速切换不同的CGH来创建动态影像。然而，由于SLM的分辨率和尺寸限制，以及计算能力的瓶颈，实时电子全息一直难以实现。

一直以来，微美全息(NASDAQ:WIMI)致力于开发创新性技术，以满足不断增长的3D展示需求。为了应对以上挑战，WIMI微美全息开发了一种紧凑的、高性能的全息计算系统，通过FPGA技术来加速CGH的计算。系统将CGH计算引擎与嵌入式CPU相结合，实现了高速、实时的CGH计算，从而为3D全息显示提供了全新的可能性。

硬件架构：WIMI微美全息基于FPGA的全息计算系统由两个主要部分组成：嵌入式CPU和FPGA。嵌入式CPU执行操作系统任务以及辅助处理，例如点云的旋转。同时，它还负责控制FPGA进行CGH计算。这种紧密集成的架构使得系统在单个芯片上实现高速CGH计算成为可能，避免了使用硬件分频器带来的资源浪费和工作频率下降。

现场可编程门阵列的实现：在FPGA中，实现了基于递归关系算法的CGH计算电路。这个电路接收来自嵌入式CPU的点云数据和CGH的参数，然后将点云存储在块RAM中，块RAM是FPGA的存储器块。计算的复杂全息影像通过多路复用器(MUX)发送到规范化单元(Normalization Unit，NU)，在NU中，实部和虚部分别进行归一化。计算出的相位全息影像以先进先出的方式堆叠，并连接到帧缓冲区以显示输出，随后将输出发送到SLM。

全息计算系统的光学连接：系统与光学系统紧密连接，点云数据存储在安全数字存储卡中，并通过嵌入式CPU传输到FPGA的专用电路中。在FPGA中，实时执行全息图计算，并将计算结果显示在SLM上。为了光学重建，使用了基于相位调制的SLM，并将输出通过输出镜头捕获，以生成3D重建图像。

WIMI微美全息基于FPGA的全息计算系统能够实时计算超高清CGH，以满足最高要求的3D全息显示需求。该系统不仅能够实现高分辨率的全息图，而且还在速度和性能方面取得了突破性的进展。它将全息技术推向了一个全新的高度。这项技术将为医疗影像、虚拟现实、教育以及其他领域的3D展示提供了更多的可能性，同时为未来的全息技术提供了广阔的前景。

微美全息(NASDAQ:WIMI)基于FPGA的全息计算系统通过一些关键步骤协同工作，来实现高质量的3D图像重建。首先，点云数据，它包含了3D场景的信息，存储在安全数字存储卡中。这些数据由嵌入式CPU读取，为后续的计算提供输入。点云数据的准确性和完整性对于全息图的质量至关重要。接下来，点云数据可能需要进行旋转或其他几何变换，以便在全息图中正确呈现3D场景。这些几何变换可以通过FPGA内部的专用电路来实现。FPGA是一种硬件可编程的计算平台，能够高效地处理这些计算任务，确保点云数据在计算过程中被正确变换。

FPGA开始实时执行全息图计算。这一计算过程涉及复杂运算和算法，以将点云数据转化为相位全息影像。FPGA的并行计算能力和硬件级别的性能优势确保了计算速度的快速和高效，使系统能够实时生成全息图。生成的相位全息影像被发送到空间光调制器(SLM)。 SLM是一种光学装置，通过调制光的相位来创建可见的3D图像。全息图在SLM上动态显示，产生逼真的全息效果。光学重建是WIMI微美全息基于FPGA的全息计算系统执行的最后一步。使用相机捕获SLM上的光学显示，实现了光学重建。相机记录了全息图的光学表示，产生了可见的3D图像。这个图像可以以高分辨率和高质量呈现给观众，提供了出色的视觉效果。

全息技术一直被视为理想的3D展示方法，但实现实时电子全息一直面临挑战。计算复杂度高、硬件需求大以及显示设备限制等问题一直困扰着该技术的应用。WIMI微美全息基于FPGA的全息计算系统通过紧密协作的嵌入式CPU和FPGA，实现了高效的全息图计算和光学重建。首先，点云数据存储在安全数字存储卡中，然后通过嵌入式CPU传输到FPGA，可能需要进行几何变换。接下来，FPGA实时执行全息图计算，生成相位全息影像。这一影像随后显示在空间光调制器(SLM)上，最终通过相机进行光学重建。

微美全息(NASDAQ:WIMI)基于FPGA的全息计算系统具有多重意义和价值。首先，它能够实现高性能的全息图计算，带来高质量、实时的3D图像呈现。其次，系统具有高度的灵活性，适用于各种应用领域，如医学、虚拟现实、教育等。此外，它能够节省能源和空间，有助于便携式全息设备的发展。最重要的是，这一技术推动了全息技术的发展，为未来的3D展示技术带来了新的可能性。WIMI微美全息基于FPGA的全息计算系统代表了在3D图像呈现和光学重建领域的一项里程碑技术。它的开发将推动全息技术的应用，为各种领域带来更具创新性的3D展示体验，标志着科技进步的重要一步。