كل ما يمكن معرفته عن أصل ومستقبل تكنولوجيا الهولوغرام
|
| قد يظهر حد ائتمان الصورة على هذا النحو |
يمكن للصور المجسمة في الحياة الواقعية أن تكون بمثابة أبواب لإمكانيات لا نهاية لها.
يجب أن تكون قد رأيت الأميرة ليا كصورة عائمة في حرب النجوم أو النماذج ثلاثية الأبعاد التي يتم التحكم فيها بالإيماءات في أفلام الرجل الحديدي ، وتسمى تلك الصور ثلاثية الأبعاد المثيرة للاهتمام والمتحركة بالصور المجسمة. يعرّف بعض الخبراء الصور المجسمة على أنها أسطح ثنائية الأبعاد قادرة على إظهار المعلومات في ثلاثة أبعاد. في الأفلام ، الصور المجسمة هي وهم تم إنشاؤه باستخدام المؤثرات البصرية والرسوم المتحركة ، ولكن في الواقع ، يمكن إنشاؤها باستخدام تقنية تسمى الهولوغرافي.
ظهرت الصور المجسمة في العديد من ألعاب الفيديو وأفلام الخيال العلمي ، وبما أن التصوير المجسم تقنية معقدة (عندما يتعلق الأمر بإنشاء صور ثلاثية الأبعاد ثلاثية الأبعاد ) ، فقد كان يُعتقد لسنوات أن الصور المجسمة ستظل مقصورة على عالم الخيال العلمي فقط. ومع ذلك ، وبفضل التطورات في التصوير المجسم البصري ، يبدو الآن أن الفجوة بين الخيال والواقع تضيق ، ونحن قريبون جدًا من رؤية الصور المجسمة ثلاثية الأبعاد في الحياة الواقعية أيضًا.
الهولوغرام وأنواعه
الصور المجسمة هي صور افتراضية ثلاثية الأبعاد تنتج عن تداخل أشعة الضوء التي تعكس أشياء مادية حقيقية. بكلمات بسيطة ، الصور المجسمة هي صور ثلاثية الأبعاد تتشكل عندما يتداخل شعاعا ضوئيا وينتجان صورة على فيلم أو أسطح أخرى. في حين أن هناك العديد من أنواع الصور المجسمة وطرق مختلفة لتصنيفها ، فإن معظم الصور المجسمة عبارة عن اختلافات أو هجينة إما من الصور المجسمة العاكسة أو الصور المجسمة للإرسال.
|
| الهولوغرام |
صورة ثلاثية الأبعاد للانعكاس
تعتبر الصور المجسمة الموجودة بشكل شائع في المعارض الفنية مثالًا ممتازًا على صورة ثلاثية الأبعاد للانعكاس. يمكن رؤية مثل هذا الهولوغرام عندما يقف المراقب بجانب مصدر الضوء ، ومن الأفضل رؤيته تحت الضوء الأبيض. تُرى صورة ثلاثية الأبعاد على سطح ، ويوجد مصدر الضوء في المقدمة ، وتتشكل الصورة الافتراضية الناتجة في الجزء الخلفي من سطح الفيلم.
يمكن أن تكون النسخة الملونة من الصورة المجسمة للانعكاس مثالية لدرجة أنك قد تجد صعوبة في التمييز بين الكائن الأصلي وصورته الثلاثية الأبعاد.
الصور المجسمة للإرسال
هنا ، يتم وضع مصدر الضوء خلف الصورة العاكسة ثلاثية الأبعاد ، ويتم نقل الصورة إلى جانب المشاهد ، وبالتالي تكون الصورة الناتجة حادة جدًا وذات عمق أكبر. يتم مشاهدتها بمساعدة ضوء الليزر وبشكل مثير للاهتمام. لنفترض أنك أنشأت صورة ثلاثية الأبعاد لنقل كائن أو بيئة ثم قسمتها إلى عدة صور ثلاثية الأبعاد صغيرة. ومن المثير للاهتمام ، أن كل قطعة صغيرة من الهولوغرام المكسور ستظل قادرة على عرض الصور الكاملة للكائن الأصلي.
النسر الموجود على بطاقة فيزا ، والذي يستخدم طبقة من الألمنيوم على ظهره لتأثير المرآة ، هو أيضًا مثال على نقل الصور المجسمة.
الهجينة المجسمة
بخلاف الصور المجسمة للانعكاس والإرسال ، هناك العديد من الأنواع الفرعية الأخرى التي تعمل كنسخ هجينة من النوعين المذكورين أعلاه ، وتسمى كل هذه الصور المجسمة الهجينة. الصور المجسمة والمزخرفة بألوان قوس قزح الموجودة على بطاقات الائتمان ، والصور المجسمة التي تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر والمستخدمة لإنشاء عناصر بصرية ثلاثية الأبعاد ، وصور Denisyuk ثلاثية الأبعاد ، والصور المجسمة متعددة القنوات ، وقياس التداخل ثلاثي الأبعاد في الوقت الفعلي ، وما إلى ذلك ، كلها أمثلة على الصور المجسمة الهجينة.
العلم وراء الصور المجسمة
لفهم طريقة عمل الهولوغرام ، عليك أولاً أن تفهم كيف تلتقط الكاميرا صورة. يفتح الغالق ويمر الضوء المرتد عن سطح الأشياء عبر العدسة ويصطدم بمستحلب التصوير على الفيلم أو ، بالنسبة للكاميرات الرقمية ، الجهاز المزدوج المشحون (CCD) ، وهو شريحة تحول الضوء إلى إشارات كهربائية وتحول الضوء الساقط إلى صورة رقمية. يتفاعل هاليد الفضة ، وهو مركب حساس للضوء على الفيلم ، مع الضوء ويسجل اتساعه أو شدته.
|
| رسم تخطيطي يوضح كيفية تشكل الهولوغرام من شعاع ضوئي متماسك. |
الصورة التي نراها هي في الواقع الشدة المسجلة للضوء (هنا ، شدة الضوء هي المعدل الذي ينتشر فيه الضوء على سطح كائن في منطقة معينة وعلى مسافة معينة من مصدر الضوء).
في حالة صورة ثلاثية الأبعاد ، يكون مبدأ العمل هو نفسه تقريبًا ولكن الإعداد مختلف. هنا ، لديك شعاع ليزر موجه نحو لوحة تقسم الليزر المتماسك إلى شعاعين ، الحزمة المرجعية ، وشعاع الإضاءة. مرة أخرى ، يفتح المصراع أو يتحرك خارج مسار الليزر. يتم إرسال الضوء من الحزمة المرجعية مباشرة إلى لوحة التصوير ، وينعكس شعاع الإضاءة على سطح الكائن قبل أن يصطدم بلوحة التصوير.
في وقت لاحق ، من أجل إعادة إنشاء الصورة ، تضاء اللوحة الفوتوغرافية بمصدر ضوء ، مشابه لتلك المستخدمة من قبل. يسجل الهولوغرام نمطًا من حزم صغيرة من الضوء تسمى هامش التداخل. يتطلب تحويل أطراف التداخل المجهري هذه إلى صورة يمكن التعرف عليها النوع المناسب من الضوء. من خلال عملية معقدة ، يحول مصدر الضوء أطراف التداخل إلى انعكاس مطابق للكائن الأصلي.
التاريخ والتطور
في عام 1860 ، أي قبل ما يقرب من قرن من تطور التصوير المجسم الحديث. عرض عالم إنجليزي يدعى جون هنري بيبر نوعًا من العناصر الثلاثية الأبعاد يسمى شبح الفلفل في مسرحية ، باستخدام المرايا والضوء. لقد كانت خدعة وهمية تستخدم الخاصية العاكسة للزجاج لإبراز صورة شخص أو أشياء في الهواء من مكان مخفي بعيدًا عن أعين الجمهور. بسبب الضوء الضعيف المستخدم ، مثل مصابيح الزيت والشموع ، كانت الصور التي ظهرت شفافة للغاية - مما أدى إلى اسم Pepper's Ghost.
|
| لوحة تصور الوهم - شبح الفلفل |
ومع ذلك ، كان Pepper's Ghost مجرد وهم ، وليس صورة ثلاثية الأبعاد حقيقية ، ولم يكن الأمر كذلك حتى عام 1947 ، حيث طور العالم المجري المولد دينيس جابور نظرية التصوير المجسم أثناء تجربة طرق تحسين القدرة التحليلية للميكروسكوب الإلكتروني. كان غابور يبحث عن حل لتعزيز قوة التحليل المنخفضة للمجاهر الموجودة ، لأنها لم تكن قوية بما يكفي للكشف عن التفاصيل الذرية إلى الحد الذي يريده.
أثناء لعب التنس يوم عيد الفصح في عام 1947 ، توصل غابور إلى حل لمشكلته. ابتكر عملية من مرحلتين (والتي أصبحت فيما بعد المبدأ الأساسي للصور المجسمة). في المرحلة الأولى ، قسم شعاع ضوء متماسك إلى شعاع كائن وحزمة مرجعية. ثم سجل نمط التداخل الذي تحدثه الحزم على لوحة فوتوغرافية.
في المرحلة الثانية ، إعادة الإعمار. أشعل الهولوغرام بالضوء المرئي للحصول على صورة ، وقد أطلق جابور على نمط التداخل المشكل هذا صورة ثلاثية الأبعاد.
ومع ذلك ، استخدم نظام غابور في الأصل الضوء من شعاع الإلكترون وسجل التداخل بين الضوء المنبعث من الجسم والخلفية الخطية. هذا حصر العملية على الأشياء التي كانت شفافة إلى حد كبير. عند استخدام الهولوغرام لتكوين صورة ، يتم تشكيل الصور المزدوجة ، ولكن لأن الضوء المرتبط بهذه الصور ينتشر في نفس الاتجاه ، تظهر صورة واحدة خارج نطاق التركيز.
قللت هذه التقنية الأصلية من شدة الضوء بدرجة كبيرة لإنتاج صور ثلاثية الأبعاد حقيقية ، وبالتالي ظلت فكرة غابور نظرية. تغير هذا مع تطور الليزر في الستينيات.
يتطلب تكوين صورة ثلاثية الأبعاد مثالية مصدرًا متماسكًا للضوء مثل الليزر. لذا ، فإن معظم مصادر الضوء المستخدمة قبل اختراع الليزر (الذي كان يحتوي على مزيج من الألوان المتعددة) نتج عنه صور مجسمة باهتة وضبابية ، وقد أدى ذلك إلى فقدان اهتمام العلماء بتطوير الصور المجسمة الحقيقية حتى الستينيات ، عندما كان العلماء نيكولاي باسوي اخترع تشارلز تاونز وألكسندر بروخوروف ضوء الليزر. كانت أشعة الليزر أحادية اللون النقية أحادية اللون والمكثفة مثالية للاستخدام في التصوير المجسم.
في عام 1962 ، ابتكرت مجموعة من الباحثين جهازًا باستخدام ليزر الموجة المستمرة يمكنه تسجيل كائنات ثلاثية الأبعاد. ومع ذلك ، لم يكن الجهاز مثاليًا لإنشاء الصور المجسمة ، ولكنه قدم طريقة جديدة لاستخدام معامل الانكسار لغرض نقل الأشعة الضوئية وبدء عدد كبير من التجارب والدراسات الموجهة نحو تطوير صور ثلاثية الأبعاد حقيقية.
تطبيقات التصوير المجسم
إليك كيف يمكن للصور المجسمة أن تفيد البشرية بطرق مختلفة:
|
| الهولوغرام1 |
- يمكن للصور المجسمة أن تساعد الشرطة والقوات المسلحة في أداء عملياتها بشكل أكثر أمانًا وكفاءة في المناطق المزدحمة. في عام 2017 ، طورت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) خريطة ثلاثية الأبعاد ثلاثية الأبعاد يمكن أن توفر خريطة في الوقت الفعلي بزاوية 360 درجة للمنطقة. باستخدام الخريطة ، يمكن لفريق العملية التكبير والتدوير ورؤية المباني والطرق وتحليل الوضع في منطقة ما قبل التحرك. يمكن أن تمنح هذه التكنولوجيا أيضًا قوات إنفاذ القانون القدرة على تجنب الطرق الخطرة ، ومساعدتها على التنقل في ساحة المعركة بأمان وتقليل خسائر الجنود الودودين.
- يمكن أن تغير تقنية الصور المجسمة أيضًا الطريقة التي نتواصل بها مع بعضنا البعض ، ويعتقد بعض الخبراء أن لديها القدرة على استبدال مكالمات الفيديو بمكالمات الهولوغرام الحية. ادعت شركة PORTL للتكنولوجيا ومقرها لوس أنجلوس أنها طورت نظامًا يتيح للمستخدمين من مواقع مختلفة الظهور وكأنهم يقفون في نفس الغرفة. لتحقيق ذلك ، تستخدم الشركة أكشاكها الخاصة المجهزة ببوابات محوسبة قادرة على إنشاء صور ثلاثية الأبعاد بالحجم الطبيعي للأشخاص الذين يتصلون باستخدام نظامهم.
- يمكن للصور المجسمة ثلاثية الأبعاد أن تجعل عملية التعلم أكثر تفاعلية ويمكن الوصول إليها لكل من الطلاب والمعلمين ، على سبيل المثال ، يمكن للطلاب في المناطق النائية أو أولئك الذين ليس لديهم إمكانية الوصول إلى معدات معملية باهظة الثمن استخدام الصور المجسمة لتوفير تعليم متقدم لطلابهم دون شراء المعدات باهظة الثمن. يمكن للصور المجسمة ثلاثية الأبعاد والمفصلة أن تفيد الطلاب الذين يتابعون الهندسة المعمارية والتصميم والعلوم الطبية. يمكن أن تكون بمثابة حل للطلاب لتطبيق المعرفة الكتابية على العالم "الحقيقي" واكتساب الخبرة العملية.
- في عام 2017 ، طور علماء من جامعة ميونيخ تقنية للحصول على صور ثلاثية الأبعاد ثلاثية الأبعاد باستخدام جهاز إرسال Wi-Fi. يمكن استخدام هذه الطريقة لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد للتضاريس والمباني والهياكل ، وفي المنشآت الصناعية الآلية لتتبع الأشياء أثناء تحركها خلال الإنتاج. أثناء الكوارث الطبيعية (مثل الانهيارات الأرضية والزلازل وما إلى ذلك) ، يمكن أن تعمل الصورة الثلاثية الأبعاد كمورد ممتاز لمساعدة المتخصصين في البحث والإنقاذ . يمكن أن يسمح لهم بالتنقل فعليًا حول المباني المنهارة أو الانهيارات الجليدية وإنقاذ مئات وآلاف الأفراد الذين تقطعت بهم السبل.
- تعرض العديد من تقنيات التشخيص الطبي مثل التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) والمسح بالموجات فوق الصوتية صورة مسطحة على شاشة الكمبيوتر. توفر هذه الصور المسطحة منظورًا محدودًا ، ولكن باستخدام أطباء التصوير المجسم ، يمكن أن يتمكنوا من الوصول إلى صور ثلاثية الأبعاد ثلاثية الأبعاد ملونة بالكامل يتم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر ، مما يمنحهم صورًا طبية مفصلة لما يحدث داخل جسم المريض. علاوة على ذلك ، يمكن للصور المجسمة أيضًا أن تسمح للمهنيين الطبيين بتوسيع نطاق وصولهم إلى المناطق النائية والتواصل بشكل فعال مع مرضاهم.
بين الحين والآخر ، يخرج الباحثون العاملون في أجزاء مختلفة من العالم ببعض التطورات المثيرة المتعلقة بتقنية الهولوغرام. تكشف هذه النتائج الجديدة أيضًا عن العديد من تطبيقات الهولوغرام الأخرى في مجالات مثل التسويق والإعلان والبنوك والألعاب وقطاعات أخرى مختلفة. على الرغم من أن استخدامات الصور المجسمة هذه لم تصبح سائدة بعد ، فإن كل هذه التطورات تشير بقوة إلى أنه سيتم استخدامها عاجلاً أم آجلاً في مجموعة متنوعة من المجالات.
تعليقات
إرسال تعليق