الصور المجسمة المولدة بالكمبيوتر (CGHs)أحدثت ثورة في مجال التصوير المجسم من خلال تمكين الإنشاء الرقمي وعرض الصور ثلاثية الأبعاد دون الحاجة إلى مواد التسجيل الثلاثية الأبعاد التقليدية. تستفيد هذه الصور المجسمة من الخوارزميات الحسابية لمحاكاة أنماط التداخل التي قد يتم إنشاؤها بواسطة كائن حقيقي، مما يسمح بتوليد صور ثلاثية الأبعاد يمكن عرضها باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات. في هذه المقالة، سنستكشف الخطوات الأساسية لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر، مع التركيز على الصور ثلاثية الأبعاد المستندة إلى فورييه، والتي تمثل فئة مهمة من CGHs.
الخطوة 1: فهم مبادئ التصوير المجسم
قبل التعمق في تفاصيل إنشاء صورة ثلاثية الأبعاد تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر، من الضروري أن يكون لديك فهم أساسي للتصوير المجسم. التصوير المجسم في جوهره هو تقنية لتسجيل وإعادة بناء البنية ثلاثية الأبعاد لجسم ما عن طريق التقاط أنماط التداخل بين موجات الضوء المنعكسة أو المنبعثة من الجسم والشعاع المرجعي. يمكن لأنماط التداخل هذه، عند إضاءتها بمصدر الضوء المناسب، إعادة بناء صورة ثلاثية الأبعاد للكائن الأصلي.
الخطوة 2: تحضير بيانات الكائن
الخطوة الأولى في إنشاء صورة ثلاثية الأبعاد تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر هي الحصول على أو إنشاء البيانات التي تمثل الكائن الذي ترغب في عرضه بشكل ثلاثي الأبعاد. يمكن أن تأتي هذه البيانات من مجموعة متنوعة من المصادر، بما في ذلك المسح ثلاثي الأبعاد، أو نماذج الكمبيوتر، أو حتى صور كائنات من العالم الحقيقي. بمجرد حصولك على هذه البيانات، ستحتاج إلى تحويلها إلى تنسيق يمكن استخدامه بواسطة خوارزمية CGH. يتضمن هذا عادةً تمثيل الكائن كسلسلة من النقاط أو المضلعات، بالإضافة إلى الألوان وخصائص المواد المرتبطة بها.
الخطوة 3: حساب مجال الضوء
بعد أن أصبحت بيانات الجسم في متناول اليد، فإن الخطوة التالية هي حساب مجال الضوء الذي يمكن ملاحظته من قبل مراقب يشاهد الجسم من موضع واتجاه محددين. يحتوي هذا الحقل الضوئي على معلومات حول سعة ومرحلة موجات الضوء المنبعثة من الجسم، بالإضافة إلى اتجاهها. في سياق الصور المجسمة المستندة إلى فورييه، يتم حساب هذا المجال الضوئي عادةً في مستوى المراقب البعيد، والذي يمثل مستوى افتراضيًا يقع على مسافة كبيرة من الجسم.
الخطوة 4: تحويل فورييه إلى مستوى العدسة
بمجرد حساب مجال الضوء في مستوى المراقب البعيد، فإن الخطوة التالية هي استخدام تحويل فورييه لتحويل هذا المجال مرة أخرى إلى مستوى العدسة. تحويل فورييه هو عملية رياضية تقوم بتحليل الدالة إلى مكونات التردد الخاصة بها، والتي تمثل في هذه الحالة الزوايا والأطوال الموجية المختلفة للضوء المنبعث من الجسم. من خلال تطبيق تحويل فورييه على مجال الضوء في مستوى المراقب البعيد، يمكننا الحصول على نمط ثلاثي الأبعاد، عند إضاءته بمصدر ضوء متماسك ومشاهدته من خلال عدسة مناسبة، سوف يعيد بناء الصورة الأصلية ثلاثية الأبعاد.
الخطوة 5: عرضالهولوغرام المولد بالكمبيوتر
وأخيرًا، بمجرد حساب النموذج المجسم، يمكن عرضه باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات. بالنسبة للصور المجسمة المستندة إلى فورييه، يتضمن ذلك عادةً استخدام مُعدِّل الضوء المكاني (SLM)، مثل شاشة LCD أو شاشة LED، لتعديل سعة ومرحلة مصدر ضوء متماسك (على سبيل المثال، الليزر) وفقًا للنمط المجسم المحسوب . ثم تتداخل موجات الضوء الناتجة مع بعضها البعض لتشكل الصورة ثلاثية الأبعاد المعاد بناؤها، والتي يمكن مشاهدتها بواسطة مراقب متمركز على مسافة وزاوية مناسبة.
إنشاء جصورة ثلاثية الأبعاد تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتريتضمن عدة خطوات أساسية، بما في ذلك إعداد بيانات الكائن، وحساب مجال الضوء، وتطبيق تحويل فورييه، وأخيرًا عرض النمط المجسم. في حين أن الصور المجسمة المستندة إلى فورييه تمثل طريقة واحدة فقط لـ CGH، فقد أثبتت أنها أداة قوية لتوليد وعرض صور ثلاثية الأبعاد. مع استمرار التقدم التكنولوجي، يمكننا أن نتوقع رؤية طرق أكثر تعقيدًا وتنوعًا لإنشاء وعرض الصور المجسمة التي يتم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر في السنوات القادمة.
