قد تكون الصور المجسمة ثلاثية الأبعاد الفعلية قابلة للتحقيق في وسط مُسقط ليس ضبابيًا أو غامضًا ولكن يبدو أنه لا يزال يتمتع بعمق حقيقي ، وفقًا لدراسة جديدة. مارس الباحثون ، المقيمون في الصين وسنغافورة ، مستوى جديدًا من التحكم في وسط تشتت الإسقاط الهولوغرام.
تشبه الصور المجسمة إلى حد كبير السيارات الطائرة أو السفر بسرعة الاعوجاج ، وهي نوع من التكنولوجيا التي وعد بها الخيال العلمي بشكل مبالغ فيه ولكن لم يتم تسليمها في الواقع. اليوم هذه التكنولوجيا متطورة بما يكفي لإحياء نجوم البوب ، مثل ويتني هيوستن ، لعروض مسرحية مقنعة ، لكن عمق هذه الإسقاطات يعني أن تجربة الهولوغرام تفتقر إلى ثلاثية الأبعاد المقنعة. الدقة المحورية المنخفضة – التي تعادل المسافة من أقرب مستوى للصورة في التركيز البؤري إلى أبعد مجال في التركيز ، ويسمى أيضًا عمق المجال – والمستويات العالية من تداخل الحديث المتبادل بين طائرات الإسقاط منعت منذ فترة طويلة الصور المجسمة ثلاثية الأبعاد من تحقيق تحكم أدق في العمق .
أحد الابتكارات التي طورها الفريق هو وسيلة تعديل لعرض الصور – على غرار ما تستخدمه شاشات عرض LCD.
الآن ، أبلغ فريق بحثي من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين وجامعة سنغافورة الوطنية عن تقنية جديدة لحل هاتين المشكلتين في وقت واحد لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد ثلاثية الأبعاد فائقة الكثافة.
“يقدم عملنا نموذجًا جديدًا نحو الصور المجسمة ثلاثية الأبعاد الواقعية التي يمكن أن تقدم تمثيلًا استثنائيًا للعالم ثلاثي الأبعاد من حولنا” ، كما يقول كبير مؤلفي الورقة ، Lei Gong ، الأستاذ المشارك في الهندسة البصرية في جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين . يسمي جونج وزملاؤه هذه الطريقة التصوير المجسم الديناميكي ثلاثي الأبعاد بمساعدة التشتت.
يتابع قائلاً: “قد تفيد الطريقة الجديدة تطبيقات الحياة الواقعية مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد والتشفير البصري والتصوير والاستشعار والمزيد”.
عادةً ما يتم إنشاء الصور المجسمة ثلاثية الأبعاد واسعة النطاق عن طريق تشتيت الإسقاط عبر العديد من المستويات لإنشاء مجموعة من وحدات البكسل التي عند عرضها معًا تعطي انطباعًا عن كائن افتراضي ثلاثي الأبعاد. يمكن أن يؤدي تكديس طائرات الصور هذه بالقرب من بعضها إلى إنشاء صور عالية الكثافة ، ولكن زيادة كثافة المستوى يمكن أن يؤدي أيضًا إلى حدوث تداخل في شكل تداخل ، كما يقول غونغ.
“باختصار ، الحديث المتبادل هو تداخل الكثافة المتبادلة بين الصور المسقطة على أعماق مختلفة” ، كما يقول.
على الرغم من أن الإسقاط ينقسم إلى حقول صورة منفصلة ، يمكن أن يحدث التداخل عندما يمر الضوء من مستوى واحد إلى المستويات الأخرى. مثل القلم الذي ينزف من مقدمة الورقة إلى الخلف ، يمكن أن يتسبب هذا التصفية في حدوث تداخل لأن الضوء لكل مستوى يحتوي على معلومات بكسل فريدة. نتيجة لذلك ، يتم إنشاء صور ضبابية عندما يمر الضوء من خلالها.
“[This] يقيد التحكم في عمق الإسقاطات ثلاثية الأبعاد “، كما يقول جونج.
من أجل زيادة عمق مستوى الصورة دون إنشاء صور ضبابية ، ركز Gong والفريق على كيفية تشكيل فوتونات الإسقاط قبل أن تتناثر عبر مستويات متعددة. عادةً ما يتم التحكم في إسقاط الهولوغرام بالمرور عبر مُعدِّل الضوء المكاني (SLM). SLMs عبارة عن وسائط مصنوعة من حواجز مادية وعاكسة تعدل سعة الحزمة الضوئية والمرحلة والشدة. يعد التلفزيون المزود بشاشة عرض كريستالية سائلة (LCD) أحد الأمثلة على SLM.
ومع ذلك ، يمكن لهذه SLMs وحدها أن تحد من دقة الصورة المجسمة النهائية. لحل هذه المشكلة ومشكلة الحديث المتبادل ، قدم الفريق وسيط تشتت مصنوع من جزيئات أكسيد الزنك النانوية للمساعدة في تشتيت ضوء الإسقاط. أدى تقديم هذه الوسيلة الإضافية إلى زيادة المقدار الإجمالي لتشتت الضوء الذي حدث وخلق نطاقًا أكبر من زوايا الانعراج. أتاح هذا النطاق الأكبر من الزوايا إمكانية ربط حقول الصورة أو فصلها لتقليل ارتباط البكسل بين المستويات. ونتيجة لذلك ، تم تقليل تداخل الحديث المتبادل عبر نزيف الضوء عبر طبقات الصورة.
مع معالجة مشكلة الحديث المتبادل ، تمكن الفريق بعد ذلك من تكديس مستويات الصورة بكثافة أكبر مع عمق أقل بينها مما يساعد على زيادة تجربة العرض ثلاثية الأبعاد.
للتحقق من فائدة هذا النهج ، استخدم الفريق سيناريوهات محاكاة وتجريبية. عندما حددت طرق التشتت الأخرى عدد طبقات الصورة إلى 32 فقط بفاصل عمق 3.75 ملم ، يمكن أن تولد محاكاة نهج التشتت الجديد 125 طبقة صورة بفاصل عمق أقل بقليل من 1 ملليمتر.
في التجارب التجريبية ، أبلغ الباحثون أيضًا عن انخفاض فترات العمق وكثافة المستوى مقارنة بتقنيات التشتت الحالية مع توليد الحد الأدنى من الحديث المتبادل.
بالإضافة إلى تحسين تصورات الهولوغرام ثلاثية الأبعاد بالعين المجردة وتحسين زاوية عرض سماعات الرأس ثلاثية الأبعاد للواقع الافتراضي ، يقول جونج إنه يمكن أيضًا تنفيذ هذه التقنية خارج الواقع الافتراضي.
“بالنسبة لمجال الطب الحيوي ، يمكن استخدامه لعرض الصور الطبية ثلاثية الأبعاد التي تساعد في التشخيص والعلاج.”
ولكن قبل أن تحدث هذه التطورات ، ستحتاج التكنولوجيا إلى الانتقال من إسقاطات السحابة النقطية إلى الإسقاطات الصلبة. من أجل سد هذه الفجوة ، يقول جونج إنه سيكون من الضروري تطوير خوارزميات جديدة للتعامل مع تعقيد هذه الصور ثلاثية الأبعاد.
يقول جونج: “يلزم وجود صورة ثلاثية الأبعاد بعدد بكسل أكبر بكثير لعرض مشاهد ثلاثية الأبعاد معقدة”. “يجب تطوير خوارزميات جديدة ، مثل الأساليب القائمة على التعلم ، لهذا الغرض.”
نشر الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في وقت سابق من هذا الشهر في المجلة البصريات.
من مقالات موقعك
مقالات ذات صلة حول الويب
