ntvНаучно-технический вестник информационных технологий, механики и оптикиScientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics2226-14942500-0373Университет ИТМО10.17586/2226-1494-2023-23-1-21-27ntv-313Research ArticleИЗБРАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ XXXII ШКОЛЫ ПО ГОЛОГРАФИИ. ЧАСТЬ IIIPROCEEDINGS OF THE XXXII SCHOOL ON HOLOGRAPHY. PART IIIПередача 3D-голографической информации по радиоканалу методом, близким к SSBTransmission of 3D holographic information over a radio channel by a method close to SSBhttps://orcid.org/0000-0003-0302-4860ПазоевА. Л.PazoevA. L.

Пазоев Артём Левонович - преподаватель

Новосибирск, 630108

Artem L. Pazoev - Lecturer

Novosibirsk, 630108

pazoev-al2018@sgugit.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2186-7928ШойдинС. А.ShoydinS. A.

Шойдин Сергей Александрович - кандидат физико-математических наук, доцент, доцент

Новосибирск, 630108

Sergey A. Shoydin - PhD (Physics & Mathematics), Associate Professor, Associate Professor

Novosibirsk, 630108

shoydin@ssga.ruСибирский государственный университет геосистем и технологийРоссияSiberian State University of Geosystems and TechnologiesRussian Federation2023171220242312127Copyright © Пазоев А.Л., Шойдин С.А., 20242024Пазоев А.Л., Шойдин С.А.Pazoev A.L., Shoydin S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ntv.elpub.ru/jour/article/view/313

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.

The results of the research on the possibility of transmitting holographic information over the Wi-Fi 40 MHz radio channel are presented. It is shown that the use of two main 3D image modalities for this, — a depth map of the holographic object and the texture of its surface, is sufficient to synthesize a full-fledged hologram at the receiving end of the communication channel, restoring the holographic object with continuous vertical and horizontal parallax. The method of transmitting 3D holographic information is similar to the well–known in radio engineering method of transmitting information on one sideband (Single-sideband modulation, SSB). The essential difference of the proposed method is that the spatial frequencies forming the hologram are the result of simultaneous amplitude and phase modulation of the reference signal. This complicates their theoretical analysis. Experimental confirmation of the possibility of such a transfer was performed using a free FTP client with open source FileZilla. A communication protocol has been applied to transmit information over a wireless Wi-Fi channel. It is shown that the transmitted information stream is sufficient to synthesize a hologram reconstructing 3D images at the receiving end of the communication channel. At the same time, the holographic image of a dynamically changing object with a television frame rate has continuous horizontal and vertical parallax, and the spatial resolution of the restored image was no worse than a highdefinition television image of Full HD. The possibility of transmitting all the necessary information over the radio channel to reproduce a holographic 3D video stream at the receiving end of the channel with a resolution not lower than in high-definition television standards with continuous parallax has been experimentally confirmed.

голографияголографическая информацияметод SSBholographyholographic informationSSB methodReferencesДенисюк Ю.Н. Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного им излучения // Оптика и спектроскопия. 1963. Т. 15. № 4. С. 522–532.Denisiuk Iu.N. Displaying the optical properties of an object in the wave field of radiation scattered by it. Optika i spektroskopija, 1963, vol. 15, no. 4, pp. 522–532. (in Russian)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.52.001123Leith E.N., Upatnieks J. Reconstructed wavefronts and communication theory. Journal of the Optical Society of America, 1962, vol. 52, no. 10, pp. 1123–1130. https://doi.org/10.1364/JOSA.52.001123Leith 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.54.001295Leith E.N., Upatnieks J. Wavefront reconstruction with diffused illumination and three-dimensional objects. Journal of the Optical Society of America, 1964, vol. 54, no. 11, pp. 1295–1301. https://doi.org/10.1364/JOSA.54.001295Van 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.2.000387Van Heerden P.J. A new optical method of storing and retrieving information. Applied Optics, 1963, vol. 2, no. 4, pp. 387–392. https:// doi.org/10.1364/AO.2.000387Hill 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.11.000182Hill B. Some aspects of a large capacity holographic memory. Applied Optics, 1972, vol. 11, no. 1, pp. 182–191. https://doi.org/10.1364/AO.11.000182Титарь В.П., Богданова Т.В. Проблемы создания голографической телевизионной системы // Радиоэлектроника и информатика. 1999. № 2(7). С. 38–42.Titar V.P., Bogdanova T.V. Problems of creating a holographic TV system. Radiojelektronika i informatika, 1999, no. 2(7), pp. 38–42. (in Russian)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.Denisiuk Iu.N. Are the known fundamental principles of holography sufficient to create new types of 3D cinema and artificial intelligence? Zhurnal tehnicheskoj fiziki, 1991, vol. 61, no. 8, pp. 149–161. (in Russian)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.1949.232969Shannon C.E. Communication in the presence of noise. Proceedings of the IRE, 1949, vol. 37, no. 1, pp. 10–21. https://doi.org/10.1109/jrproc.1949.232969ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Термины и определения [Текст]:. Дата введения 01.01.1980.GOST 24375-80. Radio communication. Terms and Definitions. 01.01.1980. (in Russian)Комар В.Г. Информационная оценка качества изображения кинематографических систем // Техника кино и телевидения. 1971. № 10. C. 9–22.Komar V.G. Informational assessment of the image quality of cinematographic systems. Tehnika kino i televidenija, 1971, no. 10, pp. 9–22. (in Russian)Шойдин С.А. Способ дистанционного формирования голографической записи. Патент RU2707582C1. Бюл. 2019. № 34.Shoidin S.A. Method of holographic recording remote formation. Patent RU2707582C1. 2019. (in Russian)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.42.004758Naughton T.J., McDonald J.B., Javidi B. Efficient compression of Fresnel fields for internet transmission of three-dimensional images. Applied Optics, 2003, vol. 42, no. 23, pp. 4758–4764. https://doi.org/10.1364/AO.42.004758Yamaguchi I., Zhang T. Phase-shifting digital holography // Optics Letters. 1997. V. 22. N 16. P. 1268–1270. https://doi.org/10.1364/OL.22.001268Yamaguchi I., Zhang T. Phase-shifting digital holography. Optics Letters, 1997, vol. 22, no. 16, pp. 1268–1270. https://doi.org/10.1364/OL.22.001268Blinder 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.2018.09.014Blinder 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, vol. 70, pp. 114–130. https://doi.org/10.1016/j.image.2018.09.014Bernardo 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.2018.08.006Bernardo 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, vol. 68, pp. 193–206. https://doi.org/10.1016/j.image.2018.08.006Seo 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.2006.11.007Seo Y.-H., Choi H.-J., Kim D.-W. 3D scanning-based compression technique for digital hologram video. Signal Processing: Image Communication, 2007, vol. 22, no. 2, pp. 144–156. https://doi.org/10.1016/j.image.2006.11.007Naughton 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.42.004758Naughton Th.J., McDonald J.B., Javidi B. Efficient compression of Fresnel fields for internet transmission of three-dimensional images. Applied Optics, 2003, vol. 42, no. 23, pp. 4758–4764. https://doi.org/10.1364/AO.42.004758Muhamad 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.404305Muhamad 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, vol. 60, no. 3, pp. 641–651. https://doi.org/10.1364/AO.404305Shoydin 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/photonics8100448Shoydin 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, vol. 8, no. 10, pp. 448–473. https://doi.org/10.3390/photonics8100448Shoydin 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/S8756699021010118Shoydin S.A., Pazoev A.L. Remote formation of holographic record. Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, 2021, vol. 57, no. 1, pp. 80–88. https://doi.org/10.3103/S8756699021010118Пазоев 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-2021-8-109-117Pazoev A.L., Shoydin S.A. Transmission of holographic information on a single sideband. Interexpo GEO-Siberia, 2021, vol. 8, pp. 109–117. (in Russian). https://doi.org/10.33764/2618-981X-2021-8-109-117Шойдин 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.Shoidin S.A., Pazoev A.L. Features of the SSB holograms synthesis (SSBH). HoloExpo 2021: Abstracts of the XVII International Conference on Holograp. Moscow, Bauman Moscow State Technical University, 2021, pp. 207–218. (in Russian)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/10.17586/1023-5086-2022-89-03-79-88Shoydin S.A., Pazoev A.L. Compressing 3D holographic information similar to data transmission via a single sideband. Journal of Optical Technology, 2022, vol. 89, no. 3, pp. 176–182. https://doi.org/10.1364/JOT.89.000176Шойдин 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-1037Shoydin S.A., Pazoev A.L., Smyk A.F., Shurygin A.V. 3D object holograms synthesized in Dot Matrix technology at the receiving end of the communication channel. Computer Optics, 2022, vol. 46, no. 2, pp. 204–213. (in Russian). https://doi.org/10.18287/2412-6179-CO-1037Шойдин 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.Shoidin S.A., Pazoev A.L., Tcyganov I.K., Drozdova E.A. Recording of a hologram transmitted over a single sideband communication channel. HoloExpo 2021: Abstracts of the XVII International Conference on Holograp. Moscow, Bauman Moscow State Technical University, 2021, pp. 109–117. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.