導入事例 独立行政法人 情報通信研究機構 様

市橋 保之氏「電子ホログラフィの研究」

プロフィ ー ル
Profile太田 聡氏

市橋 保之氏独立行政法人 情報通信研究機構

日本SGI株式会社 技術統括本部

ユニバーサルコミュニケーション研究所

ビジュアライゼーション本部 SI第一部

超臨場感映像研究室 研究員

テクニカルディレクター

2010年3月に千葉大学大学院工学研究科博士後1998年に名古屋大学大学院人間情報学研究科に期課程を修了、博士（工学）。日本学術振興会特別研入学。2000年日本SGI株式会社に入社後、ビジュ究員（DC2，PD）、木更津工業高等専門学校非常勤

アライゼーションシステムの検証、構築などに従講師を経て、2010年7月より独立行政法人情報通事する。高速4K画像処理装置においては、CUDA信研究機構（NICT）に所属。ユニバーサルコミュニを利用した画像処理プログラムの開発を担当してケーション研究所超臨場感映像研究室研究員としいる。て、超臨場感コミュニケーションを実現するため

日本初 8Kホログラムによる*リアルタイム立体視を可能にしたの電子ホログラフィ技術の研究に従事している。

「NVIDIA Quadro Plex 7000」の実力®

製品情報
Product information®

NVIDIA Quadro Plex 7000®

®

ビジュアルコンピューティングシステム

導入事例 独立行政法人 情報通信研究機構 様FNVIDIA Quadro Plex 7000は、Fermiアーキテクチャ採用のQuadro GPU 2基とG-SyncⅡボードを1枚搭載した、プロフェッショナルユーザー向けのデスクサイド型ビジュアルコンピューティングシステ

市橋 保之氏「電子ホログラフィの研究」

ムです。
GDDR5メモリを12GB搭載し、マルチGPUテクノロジによる優れたパフォーマンスで生産性・創造性を飛躍的に向上させます。
● Fermiアーキテクチャ採用(1GPU：512コア)のNVIDIA Quadro GPUを2基搭載● 大容量の12GB(1GPU：6GB) 384bit I/F GDDR5 SDRAMグラフィックスメモリ搭載● OpenGL 4.1 / DirectX 11(Shader Model 5.0）/ NVIDIA CUDAサポート● DVI-I×4（デュアルリンク・HDCPサポート）/ VESA 3ピンステレオコネクタ×2

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Case Studies
2012.8* 2012年1月当社調べ

Case Studies

01Case Studies

日本初 8Kホログラムによる*リアルタイム立体視を可能にしたリアルタイムシステムの再生像「NVIDIA Quadro Plex 7000」の実力®

®

導入事例 独立行政法人 情報通信研究機構 様
市橋 保之氏「電子ホログラフィの研究」* 2012年1月当社調べ

独立行政法人 情報通信研究機構（National Institute of Information andCommunications Technology）。
英語表記の頭文字を取り、「NICT」の愛称で親しまれる既に存在する装置を活かして、機能を追加していく形が理想でした

して、機能を追加していくという形が理想でした。
それ示においてQuadro Plex 7000の威力は非常に大き

市原氏「まず、IP方式で撮影して、ホログラフィ方式で大田氏「確かにCUDAの環境は非常に良くなってきてを考えると、GPUがイメージに近いのかなと感じていいものでした」

再生を行なっている例はNICTしかありません。
現状のいます。
初期の頃は、高速化を図るために手の込んだプものですと、ホログラムの解像度が8Kで画素ピッチがログラムが必要でしたが、Quadro Plex 7000は前世ました。実際にQuadro Plex 7000を導入する前は、現在のシステムからそのままQuadro Plex 7000を

大田氏「確かに4基を接続したシステムはありません

4.8μ、ホログラムサイズが対角４cmのとき、およそ5代の機種に比べてCUDAでプログラミングする時の性抜いた形で計算していたのです。4台のコンピュータでした。それにQuadro Plex 7000を導入していて度ぐらいの範囲で立体視できます（注：パネル1枚あた能が格段に向上しています。シェアードメモリーのを4K装置に接続し、CPU計算によってリアルタイムも、やはりビジュアル化、つまり映像表示に使う場合がりの性能）。
これを動画で滑らかに映し出すための基礎キャッシュ量が増えていて、これにより計算能力が飛躍出力していました。
4Kホログラム表示の場合はそれでほとんどなのです。今回のように、GPUで計算しなが研究を行なっています。
順調に行けば、2030年ごろに的に上がっているのです。
ですからCUDAで計算する時

市原氏「『電子ホログラフィを用いた立体表示技術』のも可能だったのですが、私の研究では8Kホログラム表ら可視化するために複数基を導入するケースは初めては実用化されるでしょう。には、以前よりも大きな差が出ていますね。
あとはハー研究に取り組んでいます。
IP（インテグラルフォトグラ示にしなくてはいけない。すると途端にハードルが上の事例になります。計算を同時に行っているところにNICTにおける研究内容は実にさまざまだが、東京のフィ）カメラで3次元の被写体を撮影し、それをIP画像がってしまうのです」

大きな意味があるわけです」

本部では「未来を見据えた技術」を確立するための基礎からホログラムに変換して、電子ホログラフィを使っ研究が多い。そうした中、今回、日本SGI/ エルザ ジャて表示するという内容です。

日本を代表する研究機構である。本部は東京都小金井市。
そのほか全国各地に研究所や研究センターなどを配――まずは市橋先生の研究内容について教えていただけますか。

置。全国から優秀な研究者が集結し、情報通信技術（ICT）分野の研究開発と事業振興業務を推進している。

パンが共同で取り組んだソリューションが「電子ホロ大田氏「私はおもにプログラムを担当していますので、GPUを利用しての処理や、パフォーマンス上でのグラフィ技術」を用いたリアルタイム高精細表示シス

元々、私は千葉大学で電子ホログラフィの技術を研究適切なチューニングなどを行っています。構成時におテムの開発だ。

していました。
立体視といえども、ホログラムは皆さんいて、最終的に8K映像を出力して複数で同期を取るとが想像するような普通の3Dテレビとは原理が違いまいう形になった時に、Quadro Plex 7000が最も確実まるで空中に浮かび上がるような立体視を可能にすす。ホログラムは光の干渉と回折の2つの物理現象をだと判断しました」

る電子ホログラフィを実現するためには、非常に強力利用します。
我々は普段、物を見ている物体からの反射な可視化技術に加え、膨大な計算を同時に行う必要が光でその物を認識していますが、ホログラムによってある。
実現の手立てとして導入したのが、ビジュアルコ物体からの反射光が再現されるので、立体映像を観察ンピューティングシステムの「NVIDIA Quadro Plexすることができます。
電子ホログラフィの場合は、物理7000（以下Quadro Plex 7000）」。
NVIDIA が推進すの波動方程式を使って数値計算を行い、3次元映像をる次世代型CUDA である「Fermi アーキテクチャ」を採表示するのです」

用したQuadro GPU を2 基搭載。
マルチGPU のパワフルな可視化装置となる。
1GPU あたり512 基、合計1024 基のCUDA コアにより、OpenGL アプリケーションの処理を大幅に加速。
平行してCUDA のプログラミングサポートにより、GPU の計算能力を可能な限り引き出すことができる。
今回のシステムではQuadro Plex 7000 を4基導入することで、リアルタイムでの8Kホログラム 立体視を可能にした。
これは日本で初めてのシステムとなる。
電子ホログラフィの研究に従事しているのは、
NICT ユニバーサルコミュニケーション研究所 超臨場感映像研究室研究員の市橋保之氏（工学博士）。日本
SGI のテクニカルディレクター、太田 聡氏との対談により、Quadro Plex 7000 を採用した経緯から導後の手応えまでを紹介する。

02 Case Studies――そもそもQuadro Plex 7000の導入のきっかけは何だったのでしょうか。
市原氏「私が所属していた研究室の教授（千葉大学の伊藤智義教授）がエルザ ジャパン様と仲良くしていた関係でご紹介いただきました。そして実際の研究内容をヒアリングしていただいた結果、日本SGI様との協業という形になったのです。最初の打ち合わせは2011年の1月頃。その後ミーティングを重ね、どのようなソリューションがベストなのかをお互いに話し合いました。
私が従事する研究自体が、入所前からずっとNICT内で続いてきたものですので、既に存在する装置を活か――今回のケースで、先生もGPUの可能性を実感されたのではないですか。
市原氏「大学在籍時、フルHDサイズでCGデータから電子ホログラフィの用途としては、まずはエンタード的な上限はどうしてもありますので、どこまでソフトテインメント系、さらに医療系が想定されます。
単なるウェア側で上限に近づけていくかが課題。
いずれにしろ3Dではなく、立体を忠実に再現できる技術ですので、今回のようなケースでは汎用的なものではなく特化し遠隔地の医療現場の情報をきちんと伝えられるのではたプログラムを組む必要がありますので、実際の声を聞ないかと期待しています」

きながらニーズに応えていきたいと思います」――GPU ソリューションの成熟に伴い、CUDAホログラムを作成して表示する研究をしていた関係の演算能力も飛躍的に向上しています。この点にで、もちろんGPUの存在は知っていました。ですので関してはどのように感じていますか。

『GPUを利用することで、今回の8K映像出力も可能に8K表示において、Quadro Plex 7000なるのでは？』という思いがあったのは事実です。とはの威力は非常に大きい

いえ、市販のGPUではとても難しいのは容易に想像で――実際に導入されてみての手応えは？
市原氏「期待通りの部分が大きかったですね。やはり
最も懸案事項だったのは、『8Kホログラムの表示がスムーズにできるかどうか』という点でした。
先ほども述べたように、実写画像を撮影し、ホログラムに変換して3次元で表示する仕組みはあったわけですが、それを8Kのサイズにするシステムは存在していませんでした。
つまりQuadro Plex 7000を4基利用するこの仕組みは、“日本初”のシステムになります。
ディスクレコーダーを使って、レコーダー上に8K感じています」
大田氏「話を詰めていく中で、ちょうどQuadro Plex

・16ch の DVI 信号を同期させて 8K 表示て実現できるのではないか？』というアイディアもありましたが、やはり同期の問題で難しいものがありました。
最終的には同期信号がきちんと取れる点や、1スロットで2基搭載できる点などから総合的に判断してグラミングする時の性能が格段に向上――Quadro Plex 7000による成果はどのようPC

Quadro Plex

PC

Quadro Plex

PC

Quadro Plex

PC

Quadro Plex

4Kカメラ

Quadro Plex 7000に決定しました」

いましたが、この方法だとオフライン処理しかできまタイムの処理が反映されます。今回、8Kホログラム表

NVIDIA Quadro Plex 7000
・HD → 4K、IP → ホログラムへ変換（2011年7月）。最初の段階では、『普通のGPUを挿し

Quadro Plex 7000は、CUDAでプロテムなら、カメラの前に画像を置けばすぐさまリアル

SDI キャプチャーカード搭載 PC
・4ch の HD 映像を同期して受け取る7000が発売されたというのも良いタイミングでした

ホログラムデータを保存して出力する実験は行ってせん。しかし現在のQuadro Plex 7000によるシス本事例の8K出力構成図

きたので、Quadro Plex 7000の導入は最適だったと

HD-SDI × 4ch

7000

8Kモニタ

7000

7000

7000

DVI × 16ch
（Plex7000 1台あたり DVI × 4ch）

な点に現れているのでしょうか。

Case Studies03