真实地再现三维物场是显示技术的重要发展趋势,全息三维显示由于同时包含光的强度和光的相位,从而保留了原有物光波的全部信息,与原始物体有着完全相同的三维特性,能够提供人眼视觉系统所需的全部深度,被认为是最理想的真三维显示技术。然而,受限于对实验条件和环境的苛刻要求,传统全息虽然能够制作大尺寸高分辨率甚至真彩色的全息图,但终究难以走出实验室。相比之下,计算全息极大地简化了全息图制作要求和步骤,同时借助高性能的光电显示器件,容易灵活地切换显示不同全息图,因此,计算全息使得真正的立体三维显示成为可能。然而,作为理想的立体显示手段,计算全息因其记录过程全数字化,三维物体庞大的数据量导致全息计算时繁重的运算负荷,这是长期以来影响全息图计算效率的主要原因。本文以“加速全息计算”为主要目的,以“计算全息面元算法”为核心内容,探究了从算法方面进一步提升全息计算速率的方法。首先,从原理和过程详细地推导和总结已有的三种面元算法(传统面元算法、二维仿射变换算法和三维仿射近似算法)的计算模型,讨论每一种算法在计算机中实现全息图制作的细节问题,并分析各自的耗时特性,从理论上比较各算法的优劣性。其次,从仿射理论出发,以三维仿射近似算法为基础,提出一种新的计算全息面元算法——三维仿射精确算法,给出详尽的理论推导以及严格的光场分布全解析表达式,从理论上说明该算法克服各面元算法的局限性和耗时性,并通过对单个空间三角形的仿真证实该算法的正确性。第三,为了客观地比较四种面元算法的综合性能,论文在同一计算平台基于MATLAB编程环境下,实现四种算法的仿真计算,统计各算法中每一计算模块的耗时占比,并结合理论分析进行讨论。另外,针对不同面元数量的多个三维物体模型进行全息计算,在统计各算法的时耗后,综合比较和讨论每一种算法的计算效率。最后,从计算时间方面总结四种算法的优缺点,并得出结论:三维仿射变换由于其全解析的光场表达是在速率上相比传统面元法和二维仿射变换算法提升5倍以上,而本文所提出的三维仿射精确算法由于其变换矩阵的可逆求解导致相比三维仿射近似算法进一步提升约5倍。另外,在再现像质量方面,由于插值在一定程度上的近似性,传统面元法和二维仿射变换算法的三维再现像都明显差于两种三维仿射变换算法。