علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
في الحياة الواقعية، الصور المجسمة هي صور افتراضية ثلاثية الأبعاد تم إنشاؤها بواسطة تداخل أشعة الضوء التي تعكس أشياء مادية حقيقية. تحافظ الصور المجسمة على العمق والمنظر والخصائص الأخرى للعنصر الأصلي. إنها رائعة لعرض المفاهيم التقنية المعقدة بالإضافة إلى عرض المنتجات الجذابة.
ببساطة الهولوغرام هو الصور المجسمة للصور ثلاثية الأبعاد التي يتم إنشاؤها عن طريق أشعة الضوء المتداخلة التي تعكس أشياء مادية حقيقية. على عكس الإسقاطات ثلاثية الأبعاد التقليدية، يمكن رؤية الصور المجسمة بالعين المجردة.
هناك طريقتان لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد: عبر الكمبيوتر – باستخدام نظارات الواقع المعزز، والمادية – للشاشات البصرية. اعتمادًا على الطريقة المستخدمة، هناك نوعان من الصور المجسمة – النمطية والواقعية.
الصور المجسمة النمطية
يعد (Microsoft HoloLens) المثال الأكثر شيوعًا وتميزًا للصور المجسمة النمطية. في عام 2015، أصبحت (Microsoft) أول شركة تقدم نظارات (HoloLens) الثلاثية الأبعاد. تُستخدم التكنولوجيا التي كشف عنها العملاق التكنولوجي على نطاق واسع اليوم لخلق الواقع المعزز.
لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد لـ (HoloLens)، يستخدم منشئو المحتوى برنامج (HoloStudio). يمكن للمستخدمين استيراد نماذج من خدمات أخرى أو إنشاء كائنات ثلاثية الأبعاد بأنفسهم بمساعدة التطبيق. باختصار، يمكنك استخدام (HoloLens) لإنشاء كائنات افتراضية معقدة. في المقابل، يتم تثبيت هذه الكائنات على صور العالم المحيط من خلال استخدام نظارات الواقع الافتراضي.
والنتيجة هي صورة تبدو مشابهة جدًا لـ (Pokemon Go). الاختلاف الوحيد هو أنه في (HoloLens)، بدلاً من رؤية الديناصورات الخيالية، فإنك تنشر مساحة عمل افتراضية، أو مكتبًا تعليميًا، أو مؤتمرًا افتراضيًا مع الزملاء.
يجعل (HoloLens) هذا ممكنًا من خلال ربط كائنات الواقع المعزز ببرامج الكمبيوتر التقليدية للعمل والترفيه وتحقق من هذا العرض التوضيحي القصير لمزيد من المعلومات حول تقنية التصوير المجسم.
صور ثلاثية الأبعاد واقعية
في عام 1947، طور عالم الفيزياء المجري البريطاني دينيس جابور نظرية الهولوغرام الحديثة أثناء عمله على مجهر إلكتروني. ومع ذلك، لم تتقدم الصورة الثلاثية الأبعاد الضوئية حقًا حتى ظهور الليزر في عام 1960 حيث يُصدر الليزر دفعة قوية من الضوء لا تدوم سوى بضع نانو ثانية.
هذا يجعل من الممكن الحصول على صور مجسمة لأحداث عالية السرعة، مثل سهم أو رصاصة أثناء الطيران. تم إنشاء أول صورة ثلاثية الأبعاد بشرية تعتمد على الليزر في عام 1967، مما مهد الطريق للعديد من التطبيقات الأخرى لتقنية الهولوغرام.
كيف تعمل الصور المجسمة؟
التصوير المجسم هو طريقة فريدة للتصوير حيث يتم تسجيل الكائنات ثلاثية الأبعاد باستخدام الليزر ثم استعادتها بأكبر قدر ممكن من الدقة لمطابقة الكائن المسجل أصلاً. عند إضاءتها بواسطة الليزر، تكون الصور المجسمة قادرة على تشكيل استنساخ دقيق ثلاثي الأبعاد للكائن وتكرار ميزاته.
من أجل إنتاج تصور دقيق لصورة ثلاثية الأبعاد في نقطة معينة في الفضاء، يجب تنسيق موجتين ضوئيتين في الحركة – موجة مرجعية وموجة كائن. يتم تشكيل كلاهما عن طريق فصل شعاع الليزر.
يتم إنشاء الموجة المرجعية مباشرة بواسطة مصدر الضوء، وتنعكس موجة الكائن من الكائن المسجل. هناك أيضًا لوحة فوتوغرافية تُطبع عليها خطوط داكنة اعتمادًا على توزيع الطاقة الكهرومغناطيسية (التداخل) في مكان معين.
تحدث عملية مماثلة في فيلم فوتوغرافي عادي. ومع ذلك، لإعادة إنتاج صورة منه، يلزم وجود نسخة مطبوعة على ورق فوتوغرافي. ومع ذلك، أثناء الاستخدام النشط لتقنية الهولوغرام، يحدث كل شيء بشكل مختلف قليلاً.
لإعادة إنتاج “صورة شخصية”، يجب “إضاءة” لوحة التصوير بموجة ضوئية أخرى على مقربة شديدة من الموجة المرجعية، مما يحول كلا الموجتين إلى موجة جديدة من الضوء تسير جنبًا إلى جنب مع موجة الجسم. والنتيجة هي انعكاس دقيق شبه كامل للشيء نفسه.
تاريخ التصوير المجسم
بدأ تطوير تقنية الهولوغرام في عام 1962، عندما طور يوري دينيسيوك، في الاتحاد السوفيتي، وإيميت ليث وجوريس أوباتنيكس من جامعة ميتشجان تقنية ليزر تسجل كائنات ثلاثية الأبعاد. تم استخدام مستحلبات تصوير هاليد الفضة لوسط التسجيل، على الرغم من أن وضوح الأشياء المذكورة لم يكن مثاليًا في ذلك الوقت. لكن الأساليب الجديدة التي تتضمن تحويل الإرسال بمعامل الانكسار سمحت بتحسين الصور المجسمة بمرور الوقت.
مستقبل التصوير المجسم
في الوقت الحالي، الصور المجسمة ثابتة. العروض التقديمية الأخيرة، مثل التأثير الخاص لشبكة سي إن إن لمراسل يظهر على الهواء مباشرة من مكان آخر، والراحل توباك شاكور “الظهور على الهواء” في مهرجان موسيقي، ليست صورًا ثلاثية الأبعاد “حقيقية”.
ومع ذلك، يتم تطوير تقنية ثلاثية الأبعاد جديدة تعرض صورًا ثلاثية الأبعاد من موقع آخر في الوقت الفعلي. الصور ثابتة ولكن يتم تحديثها كل ثانيتين، مما يخلق تأثيرًا شبيهًا بالحركة. يأمل الباحثون في تحسين التكنولوجيا خلال السنوات القليلة المقبلة لتحقيق دقة أعلى وتدفق أسرع للصور.
وفي مارس 2013، تم الإعلان عن قيام مجموعة من الباحثين من (Hewlett Packard Laboratories) بتطوير تقنية عرض ثلاثية الأبعاد خالية من النظارات ومتعددة المنظور للأجهزة المحمولة.
كيف يمكن أن تحل تقنية الهولوغرام محل مكالمات الفيديو قريبا؟
عندما لم يتمكن رئيس الساعات السويسرية، كريستوف غرينجر هير، من السفر إلى معرض تجاري عالمي في الصين بسبب قيود (Covid-19)، قرر الظهور بأسلوب (Star Trek) بدلاً من ذلك.
كان من المقرر أن يسافر غرينجر هير، الرئيس التنفيذي لشركة آي دبليو سي للعلامة التجارية الفاخرة، لحضور حدث الساعات والعجائب في شنغهاي في أبريل الماضي.
عندما أصبح ذلك مستحيلًا، قرر بدلاً من ذلك الانضمام إلى العرض باعتباره صورة ثلاثية الأبعاد بالحجم الطبيعي. ظهر بدقة (4K)، وكان قادرًا على التحدث إلى الأشخاص الذين كانوا يحضرون الحدث جسديًا ورؤيتهم وسماعهم.
يقول ديفيد نوسباوم، رئيس شركة بورتل (Portl) للصور المجسمة الأمريكية: “لقد أرسلناه من مكتبه في شافهاوزن بسويسرا إلى الحدث في شنغهاي”.
“لقد فعل ما يفعله، وتحدث مع المديرين التنفيذيين الآخرين، وحتى كشف النقاب عن ساعة جديدة، كل ذلك في الوقت الفعلي. ثم أرسلناه مرة أخرى!”.
مع توقف جائحة الفيروس التاجي عن السفر العالمي منذ مارس 2020، فقد أثار اهتمامًا متزايدًا باستخدام الصور المجسمة – إسقاطات ضوئية ثلاثية الأبعاد لشخص ما – كبديل أكثر واقعية، وأكثر شمولاً، وأكثر حسية للفيديو المكالمات.
شركة بورتل (Portl) ومقرها لوس أنجلوس هي واحدة من الشركات الرائدة في مجال التكنولوجيا ، ويقول السيد نوسباوم “لا يمكننا جعل بواباتنا سريعة بما فيه الكفاية”.
يبلغ ارتفاع بواباتها ثمانية أقدام (2.5 متر)، بواجهة زجاجية، وصناديق محوسبة. يظهر داخل الأكشاك صورة ثلاثية الأبعاد لشخص بالحجم الطبيعي.
تحتوي البوابات على مكبرات صوت مدمجة، بحيث يمكن سماع “صوت” الهولوغرام. وهي تشتمل أيضًا على كاميرات وميكروفونات بحيث يمكن لمستخدم الهولوغرام رؤية وسماع الأشخاص أمام جهاز الإسقاط الخاص به.
عندما يقف الشخص فعليًا – ويمكن أن يكون ذلك على الجانب الآخر من العالم من آلة البوابة – فهو يحتاج فقط إلى كاميرا وخلفية بسيطة ومجموعة أخرى من السماعات والميكروفونات.
يقوم نظام برمجيات (Portl) الذي يتحكم فيه التطبيق بعد ذلك بتوصيل الشخص عبر الإنترنت إلى أي مكان توجد فيه البوابة أو البوابات – ويمكنك الاتصال بأكبر عدد تريده.
يقول نوسباوم: “لا يوجد أي تأخير تقريبًا”. “ولولا لوح الزجاج أمام الصورة المجسمة، كنت تعتقد أن الشخص كان بالفعل [واقفًا] هناك. في الواقع، إذا لم يكن هناك ضوء على الزجاج بحيث لا يمكنك رؤيته ينعكس، فأنت بالفعل تعتقد أن الشخص موجود بالفعل”.
يستهدف نظام (Portl) عملاء الأعمال، ويتم استخدامه حاليًا من قبل شركات أخرى مثل (Netflix وT-Mobile). تبلغ تكلفة كل بوابتين 60 ألف دولار (45 ألف جنيه إسترليني)، لذا فهي بالتأكيد باهظة الثمن، على الرغم من أن الشركة تقول إنه يمكن استئجارها مقابل أقل بكثير.
ويضيف السيد نوسباوم: “في غضون سنوات قليلة، ستصبح هذه طريقة منتظمة للتواصل بين المكاتب”. في (Microsoft)، تعتمد تقنية اتصالات الهولوغرام الخاصة بها على سماعة رأس تسمى (HoloLens 2). بسعر 3500 دولار لكل وحدة، فهي أرخص بكثير من نظام (Portl)، لكن الصور ثلاثية الأبعاد ليست نابضة بالحياة.
بدلاً من ذلك، عندما يتصل اثنان أو أكثر من مرتدي سماعات الرأس ببعضهم البعض، يتم عرض الصور المجسمة أمام كل منهم على أنها صور رمزية تشبه الرسوم المتحركة إلى حد ما، ويبدو أنها تقف في نفس الغرفة.
قال جريج سوليفان، مدير الواقع المختلط في مايكروسوفت: “يبدو أنهم في نفس المساحة المادية، ويمكنهم التجول حول طاولة افتراضية والتعاون في الأشياء”.
تستهدف المجموعة الهندسية الألمانية (Thyssenkrupp) أيضًا العملاء من رجال الأعمال، وهي إحدى الشركات التي تستخدم التكنولوجيا عمليًا.
واحدة من أكبر الشركات المصنعة للمصاعد في العالم، قد اعتادت أن تنقل فنييها حول العالم لإجراء أي إصلاحات ضرورية. الآن يمكن لهؤلاء الموظفين بدلاً من ذلك استخدام سماعة الرأس (HoloLens 2) للاتصال في شكل ثلاثي الأبعاد بفني محلي، وإرشادهم خلال العمل الذي يحتاج إلى القيام به.
وفي الوقت نفسه، تستخدم الخطوط الجوية اليابانية سماعات الرأس للمساعدة في تدريب ميكانيكي المحركات وطواقم الطائرات.
تركز شركات الهولوغرام الأخرى بشكل أكبر على السوق الاستهلاكية، مثل (Ikin) ومقرها سان دييغو. في العام المقبل، ستطلق جهازًا تقوم بلصقه على هاتفك المحمول، وسيعرض في الهواء صورة ثلاثية الأبعاد شفافة للشخص الذي تجري معه مكالمة فيديو.
يقول جوردون ويتزشتاين، الأستاذ المشارك في الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر في جامعة ستانفورد، إن الصور المجسمة هي “طريقة أكثر فاعلية” للتواصل من مؤتمرات الفيديو.
“[باستخدام الصور المجسمة] يمكنك إنشاء اتصال بالعين. يمكنك قراءة إشارات خفية مثل من ينظر إلى من”، كما يقول. ومع ذلك، فهو يحذر من أن المشاكل قد تحدث في المستقبل إذا أصبحت هذه الصور الثلاثية الأبعاد حقيقية لدرجة أن تمييزها عن شخص حقيقي سيصبح مستحيلاً.
يقول ويتزستين: “إذا كان بإمكانك إنشاء تجارب رقمية أو تركيبية تقترب أكثر فأكثر من كيفية إدراكك للواقع، فأنت أكثر عرضة للتلاعب”.
بالعودة إلى (Portl)، كان تيم دريبر من أوائل المستثمرين في الشركة، والذي كان أيضًا داعمًا مبكرًا لكل من (Skype) و (Tesla). يقول نوسباوم من (Portl) إنه واثق من أن تقنية الهولوغرام سوف تحل محل شاشات الفيديو القياسية في مؤتمرات الفيديو في “خمس سنوات”.
الكليبات التالية تبين كيفية عمل الهولوغرام وبعض استخداماته:
https://www.youtube.com/watch?v=f7fffZ_k9ow
https://www.youtube.com/watch?v=5Jd3HpT0sk0
https://www.loginnote.com/3d-hologram-projection
الاستخدام الأكثر شيوعًا للهولوغرم في الصناعة؟
تُستخدم تقنية التصوير المجسم بعدة طرق، عبر العديد من الصناعات. تتضمن القائمة أدناه بعض الأمثلة الأكثر شيوعًا:
- الاتصالات السلكية واللاسلكية
في عام 2017، أجرت شركة (Verizon) (الولايات المتحدة الأمريكية) و (Korea Telecom) (كوريا الجنوبية) أول مكالمة ثلاثية الأبعاد باستخدام تقنية (5G). لجعل المكالمة ممكنة، تم تشكيل اثنين من الصور المجسمة. كلاهما قادر تمامًا على نقل مشاعر المستخدم وإيماءاته.
- التعليم
في عام 2015، تحدث كارل ويمان الحائز على جائزة نوبل وأستاذ الفيزياء بجامعة ستانفورد في جامعة نانيانغ التكنولوجية (سنغافورة) دون مغادرة الولايات المتحدة.
في عام 2013، قدمت جامعة سانت جورج في لندن صورًا مجسمة قادرة على عرض الأعضاء العاملة في جسم الإنسان. عرض العرض صوراً ثلاثية الأبعاد لكلى بطول أربعة أمتار ولجمجمة وأجزاء أخرى من الجسم.
- الملاحة المكانية
في عام 2017، طور علماء من جامعة ميونيخ للتكنولوجيا طريقة للحصول على صور ثلاثية الأبعاد باستخدام موجه (Wi-Fi). تسمح الطريقة الموضحة في الدراسة بإنشاء نسخ من المباني عن طريق عرض الأشياء حولها. يمكن استخدام هذه التقنية للعثور على الضحايا المحاصرين تحت الانهيار الجليدي أو داخل المباني المنهارة وإنقاذهم.
- التسويق والمبيعات المباشرة
الصور المجسمة للمنتج هي حيلة تسويقية جديدة لجذب انتباه العملاء. بمساعدة صورة ثلاثية الأبعاد، يمكنك تكبير نسخة ثلاثية الأبعاد من منتج وجعلها قابلة للعرض من جميع الجوانب. هذا مناسب للعملاء الذين يرغبون في رؤية عملية الشراء المطلوبة بالتفصيل الكامل.
في عام 2017، قدمت باربي دمية آلية ثلاثية الأبعاد تستجيب للأوامر الصوتية. كانت اللعبة قادرة على الرد على أسئلة حول الطقس ومناقشة مواضيع أخرى.
- عروض الموسيقى
كانت صورة ثلاثية الأبعاد لوجه (Eric Prydz) بمثابة ختام عرضه (EPIC 5.0) في لندن، 2017. وكان أداء (DJ) الفرنسي الشهير مصحوبًا بعرض ليزر مثير للإعجاب. في نهاية المساء، شكل أكثر من 300 ليزر صورة ثلاثية الأبعاد حجمية لرأس (DJ). منذ ذلك الحين، كانت عروض منسقي الأغاني مصحوبة دائمًا باستخدام الصور المجسمة لخلق جو فريد من نوعه.
- عودة الشخصيات التاريخية
في عام 2012، أعاد استوديو المجال الرقمي، المتخصص في المؤثرات البصرية (VFX) لنجوم هوليوود في الأفلام، عودة توباك شاكور إلى الحياة باعتباره صورة ثلاثية الأبعاد استثنائية. باستخدام ممثل وجسم مزدوج، قاموا بإنشاء رسوم متحركة لأفاتار الرقمي النابض بالحياة. في عام 2014، ظهر (Tupac) في (Coachella) في شكله البشري الرقمي.
كما هو الحال مع (Tupac) أو أي مشروع تعليمي آخر مثل إنشاء متحف افتراضي للتاريخ، يتطلب إنتاج الصور المجسمة تخطيطًا وتنسيقًا إضافيًا. أولاً، يتم إنشاء هذه الصور المجسمة بناءً على استخدام الصور الرمزية الرقمية الفريدة للأفراد الذين تركونا منذ فترة طويلة.
إن إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد وتحريك الحركات وتوليف أصوات أصلية ليس بالمهمة السهلة. في حالة هذا الأخير، يمكن أن يقلل (Respeecher) بشكل كبير التكلفة والوقت المرتبط بإعادة إنتاج صوت أصيل. بمعنى آخر، لا يمكننا فقط استعادة صوت توباك من الماضي، ولكن من الممكن أيضًا إنشاء محتوى أصلي جديد كما لو كان المغني لا يزال معنا. مهتم بمعرفة المزيد؟ إليك كيف يمكننا المساعدة.
مستقبل تكنولوجيا التصوير المجسم
يكمن مستقبل التصوير المجسم في تقاطع الذكاء الاصطناعي والتكنولوجيا البشرية الرقمية واستنساخ الصوت. ستسمح الزيادة المستمرة في قوة الحوسبة في جميع أنحاء العالم بإنشاء نماذج بشرية رقمية تقدم بوتيرة متسارعة باستمرار تجعل من الصعب تمييزها عن النماذج الحقيقية أكثر فأكثر.
بدوره، سيؤدي تطور تقنيات التصوير المجسم إلى زيادة توفرها وإمكانية نقلها. تخيل لو كان المحتوى الهولوغرافي يمكن الوصول إليه يومًا ما مثل محتوى البث: السينما الثلاثية الأبعاد والمسرح الهولوغرافي والعروض الموسيقية.
لن يتطلب الواقع المعزز بعد الآن ارتداء نظارات خاصة ولكن سيتم دمجه مباشرة في كائنات المناظر الطبيعية. نحن نعلم بالفعل كيف تعمل معابر المشاة الثلاثية الأبعاد والإعلانات الثلاثية الأبعاد. لكن لا يسعنا إلا أن نتخيل كيف ستتغير مدننا وحياتنا مع استمرار تسارع وتيرة التطور التكنولوجي.
فيمكننا القول أن التسويق الهولوغرافي يوفر فرصة رائعة للعلامات التجارية للتواصل بطريقة مع المستهلكين من خلال تحويلهم في النهاية إلى عملاء مخلصين. تفتح الصور المجسمة، نظرًا لإمكانية تحقيق المحتوى الذي هو مجرد خيال للحدود، مجموعة واسعة من فرص التسويق. لهذا السبب، نشهد الاتجاه المتزايد للعلامات التجارية مثل التكنولوجيا والترويج. أولئك الذين جربوا ترقية ثلاثية الأبعاد سيشاركون خبراتهم وانطباعاتهم مع دائرة معارفهم.
المصادر:
- https://www.respeecher.com/blog/holograms-real-life-technology-works-industry-use-cases
- https://www.livescience.com/34652-hologram.html
- https://www.bbc.com/news/business-59577341
- https://en.wikipedia.org/wiki/Holography
- https://3dforscience.com/holographic-medical-imaging/
