[حلبي]

ما هي الصورة الثلاثية المجسمة holograms هي صورة ثلاثية الأبعاد تنشأ باستخدام الإسقاط الضوئي . المصطلح مأخوذ من الكلمتين اليونانيتين holos و تعني كاملة ( whole ) و gramma و تعني الرسالة فيصبح المعنى "الرسالة الكاملة" . و على عكس الصور الثلاثية الأبعاد و صور الواقع الافتراضي ( virtual reality ) الموجودة في الحواسيب ثنائية الأبعاد و التي توهم الناظر إليها بواقع ثلاثي الأبعاد , فإن الصور المجسمة ( holograms ) هي حقيقةً صورة ثلاثية الأبعاد قائمة بذاتها لا تحاكي بعد فضائي . نظرياً, يمكن أن نتمكن من إرسال الصور المجسمة ( holograms ) بشكل الكتروني إلى جهاز إظهار خاص موجود في مكتبك أو منزلك . نشأت نظرية الصور المجسمة ( holograms ) في عام 1947 من قبل العالم البريطاني و الهنغاري الأصل Dennis Gabor الذي كان يعمل على تحسين تصميم المجهر الالكتروني فاخترع تقنية جديدة قرر تجربتها باستخدام شعاع من الضوء المفلتر قبل تجربتها على شعاع من الالكترونات , لكن التجربة لم تكن فعالة إلى أن قدمت التكنولوجيا إمكانية إنتاج ضوء مؤلف من تردد واحد و طول موجة وحيد ( وحيد اللون ) و الذي دعي بـ"الليزر" والذي تم اختراعه في عام 1960 .
الصورة ثلاثية الأبعاد ( من المفهوم التقني ) بأنها صورة ثنائية الأبعاد (طول × عرض) تمت عليها مجموعة من مراحل المعالجة التي جعلت الإنسان الذي يراها يشعر بالبعد الثالث (العمق) –وغالباً ما يسمى هذا الشعور بالخداع أو الوهم illusion-، حيث تبصر العين البشرية أي صورة أو مشهد وتكون له خيالاً ثنائيّ الأبعاد، ولكن تتم في الدماغ البشري عملية مزاوجة بين الصورة الملتقطة من العين اليمنى والملتقطة من اليسرى لتشكل خيالاً بصرياً ثلاثيّ الأبعاد، وتسمى هذه الطريقة في تحقيق الرؤية بالرؤية ثنائية الأعين binocular vision.
أما في عالم التقنية، فيحاول المهندسون (كعادتهم) تقليد الواقع الحيوي وبناء أنظمة تقنية تحاكي العين البشرية في عرض الصورة أو التقاطها، وهم يتجهون في أغلب الأحيان إلى طريقة المزاوجة بين صورتين ثنائيتي الأبعاد لتوليد صورة واحدة ثلاثية الأبعاد، ولم يكن سعيهم وراء هذا الهدف من فراغ، إذ تتعدد تطبيقات العرض ثلاثي الأبعاد للصور لتشمل التصوير الطبي والتصميم الصناعي وبرامج التدربي عالية التقانة في مجالات الطيران والجراحة الافتراضية، ولا يخفى عنا تطبيقاتها في عالم الترفيه والمتعة إذ تابعنا وشاهدنا الكثير من التقنيات التي تمنحنا رؤية ثلاثية الأبعاد وأحسسنا بمدى متعة العيش في عالم افتراضي الوجود، وواقعي الإحساس... ونبدأ في شرح أهم التقنيات في عالم الرؤية ثلاثية الأبعاد.

المنظار المزدوج
الستيريوسكوب stereograph تمكنا من تسمية هذا النمط بالمنظار المزدوج لما يقوم به من مزاوجة بين صورتين التقطتا لمشهد واحد ولكن من زاويتين مختلفتين، فتوضعا في هذا الجهاز الذي ينظر داخله المستخدم إلى الصورتين بآن واحد، فيتهيأ له بأنهما صورة واحدة ثلاثية الأبعاد تسمى بالستيريوغراف stereograph.
بدأت هذه التقنية في ثلاثينيات القرن الماضي ومرت بمراحل تطويرية عديدة ولكن بقيت تعتمد على ذات المبدأ، وجاب المصورون أنحاء العالم ليلتقطوا صوراً ستيريوغرافية لأهم المناطق السياحية والأحداث الهامة آنذاك، وراجت كشكل من أشكال الترفيه، ولكنها أخذت بالانحدار لما تطلبته من تجهيزات ضخمة (كما هو موضح في الشكل-1-)، حتى ظهر اختراع أمريكي ذاع صيته ووجد شهرة واسعة ألا وهو جهاز View-Master الموضح بالشكل-2-، وانتشرت الأقراص التي تركب عليه ليصل عددها إلى البلايين.

من الجدير بالذكر إن مركبة مارس باثفايندر Mars Pathfinder الفضائية التي حطت على سطح المريخ عام 1997 ما هي إلا آلة تعتمد على مبدأ الستيريوسكوب لتشكيل صور ثلاثية الأبعاد باستخدام 3 عدسات لكل رأس تصويري من المركبة وإرسالها إلى محطة الاستقبال الأرضية.
طريقة التلوين الثنائي

الأناغليف Anaglyph أو ربما سبق لك وأن رأيت صورة ملونة باللون الأزرق المخضر واللون الأحمر، ومرفقاً معها نظارة خاصة، وعندما تضع النظارة ترى الصورة وكأنها ثلاثية الأبعاد، وفي الحقيقة، ما عدسات الرؤية لهذه النظارة إلى عبارة عن مرشحين لونيين، أحدهما للون الأحمر والآخر مرشح للون الأرزق المخضر، أما الصورة فهي عبارة عن مسقطين للصورة بزاويتين مختلفتين، وعندما تنظر من خلال النظارة فإن أحد العدستين ترشح مسقطاً وتبقي على الآخر، وبالتالي، تتشكل في كل عين صورة بزاوية إسقاط مختلفة، ومن بعدها تتم المزاوجة في الدماغ لتشكيل صورة واحدة.
ساهمت هذه التقنية التي اخترعها الأخوان الفرنسيان لوميير في ظهور نوع جديد من أفلام الرسوم المتحركة، إلا أنها لم تلاقِ رواجاً إلا لفترة قصيرة لما طرأ من تطور على البث والتصوير الملون الذي ألغى الحاجة لرؤية ثنائية الألوان ... وإن كانت ثلاثية الأبعاد.


الصورة المستقطبة ثلاثية الأبعاد

تستفيد هذه التقنية من ظاهرة استقطاب الضوء والمقطبات، حيث تنطوي هذه الظاهرة على السماح بترشيح الأشعة الضوئية عند ورودها سطح المقطب بزاوية ما، ولا تسمح لها بالمرور إذا ما مرت بالاتجاه المعامد لتلك الزاوية، وبالتالي، أمكن تصميم صالات عرض خاصة تستخدم نوعين من أجهزة الإسقاط بحيث يكون إسقاطهما متعامداً فيما بينهما، فتقوم النظارات التي يرتديها المشاهدون بتكوين صور ثلاثية الأبعاد من خلال ترشيح إحدى العدستين للصورة الواردة من أحد جهازي الإسقاط ولا تسمح بإمرار الصورة الواردة من الأخرى، أما الفيلم المعروض فقد تم تصويره بكاميرتين من زاويتين مختلفتين، مما يجعل المشاهد يشعر وكأنه داخل الفيلم تماماً.
تعتبر تقنية الـ IMAX 3-D تطبيقاً حديثا لتقنية الضوء المستقطب، مع الاختلاف في استخدام 7 سويات تصويرية للمشهد الواحد، أي أن المشاهد يشاهد الفيلم من 7 زوايا في نفس اللحظة، مما يتيح له المجال لرؤية شبه حقيقة لما يتم عرضه أمامه.
الستيريوغرام التلقائي

Autostereogram وهو ستيريوغرام يعرض صوراً يراها المشاهد ثلاثية الأبعاد ولكن ... دون استخدام أي نظارة.
ونعرض بعضاً من أنماط الستيريوغرامات الأوتوماتيكية:
الصور العدسية

Lenticular Images بطاقة تهنئة صغيرة، تفتحها فترى وردة، تحرك البطاقة فترى أبعاداً جديدة للوردة تظهر لك، وكأنها مجسمة ... هذه هي الصورة العدسية. إنها عبارة عن مجموعة من الصور المتماثلة والمركبة فوق بعضها بعد أن شطّرت كل منها إلى أشرطة عمودية دقيقة جداً، ومن لصقت بجوار بعضها، وركبت فوقها طبقة بلاستيكية ذات ارتفاعات وانخفاضات عامودية ومتجاورة. عندما تميل البطاقة فإنك ترى صورة تمررها مجموعة من تلك الأشرطة دون غيرها بسبب ذلك الميلان، وبتغيير زاوية رؤيتك فإنك ترى صورة أخرى، بتركيب هذه الصور في الدماغ ... تتشكل الصورة ثلاثية الأبعاد.
النمذجة ثلاثية الأبعاد باستخدام الحاسب

موضة العصر في الإنتاج السينيمائي، شركة تصوير ومونتاج للأفلام مؤلفة من 4 موظفين، وطاقم دوبلاج صوتي بعدد شخصيات الفيلم. لم نعد بحاجة للكاميرا ولا كادر التصوير المهول. ما على المصمم إلى أن يعطي بعض التفاصيل للحاسب حول الغرض الذي يرغب بتصويره تصويراً ثلاثي الأبعاد والزوايا التي يرغب بتحجيمه وفقها، وكل ذلك باستخدام هياكل شبكية ينشئها باستخدام الماوس وبرنامج رسومي احترافي كالـ Maya ... مع كثير من الدقة والتفكير والإبداع، ومن ثم يترك مهمة الإضاءة والألوان والحركة والتلاؤم الكلامي للموظفين الـ 3 الآخرين الذين سيتكفلون بالمهمة كاملة.
قدم الحاسوب خدمات كثيرة في مجال الصور ثلاثية الأبعاد لما تمتع به من قدرات على معالجة الصورة وإضفاء المؤثرات عليها، وها هو اليوم يستخدم في مجالات الملاحة البحرية لرصد البحار وتشكيل صور ثلاثية الأبعاد للمحيطات، وحتى طبقات الأرض العميقة، وها هو في شركات التصنيع، حملت برمجياته اسم CAD/CAM لتساهم في تصنيع أصغر المنتجات (البراغي والمسامير) وأكبرها (السيارات والطائرات ومراكب الفضاء)، وها هو كذلك في نظم التصوير الطبية يكوّن نماذج ثلاثية الأبعاد للخلايا والأنسجة والأعضاء ليتيح المزيد من إمكانيات التشخيص والبحث الدقيق، ولا يخفى عليكم بالتأكيد: ألعاب الفيديو وأفلام الأنيميشن التي ملأت المكتبات والصناديق. ملف:صورة لمشهد من فيلم Toy Story ثلاثي الأبعاد، وأول فيلم من نوعه على الإطلاق-1994
الهولوغرام

يعتبر الهولوغرام تقنية متقدمة للصور ثلاثية الأبعاد، حيث يعتمد على فصل أشعة الليزر الصادرة عن منبع ليزري إلى حزمتين، ومن ثم توجه الحزمتان باتجاه جسم مادي ما، فترتد إحدى الحزمتين عن الجسم وتجتازه الأخرى وفقاً لمجموعة العدسات التي تمرر من خلالها، فتسقط الحزمة التي تجتاز الجسم والتي يصدها على فيلم ضوئي واقع خلف الجسم، فنحصل على الصورتين اللتين نرغب بإيصالهما إلى الدماغ ليمزج بينهما ويكون صورة ثلاثية الأبعاد.

يستفاد من هذه التقنية في كثير من التطبيقات، وأهمها تجهيزات تخزين البيانات الضوئية، حيث يمكن للصورة أن تختلف وفقاً لاختلاف الزاويا التي توجه وفقها الحزم، مما يزيد من احتمالات الحصول على المعلومة من ذات الوسط الضوئي، وهو ما تم تطبيقه في الأقراص الضوئية التي سنراها بين أيدينا قريباً، أي أنها سترسل إلى وحدة القراءة صوراً مختلفة من ذات الوسط الضوئي بتغيير زاوية قراءته، وبالتالي نحصل على سعات تخزينية أكثر للبيانات ( ابحث عن Holographic Data Storage ).Head-mounted displays
المستخدمين لهذه التقنية يرتدون خوذة أو نظارات مزودة بشاشتين LCD ويوحد فوق كل شاشة عدسات مكبرة . تستخدم هذه التقنية لمشاهدة الأفلام , الصور وأيضاً الألعاب وتستخدم أيضاً لمحاكاة المناظر و المشاهد . يمكن أن تزود هذه الخوذ بمتتبعات للحركة حيث تحاكي حركة الرأس والالتفات وكأن الإنسان ينظرإلى ماحوله بشكل حقيقي ولكن هذه العملية بحاجة إلى عمليات ضخمة من معالجة الصور وإلى أجهزة معالجة قوية بحيث تحاكي السرعة في تغير المشاهد لأن لكل جسم ستة محاور إذا افترضنا أن الطريقة المستخدمة في تمثيل الجسم هي ( الاتجاه والموضع ) . الاستخدام الأكثر امتاعاً هو إمكانية التغلغل ضمن المشاهد والصور , حيث يمكنك الغوص ضمن مشهد بطريقة ما وكأنك بداخله باستخدام تقنية تدعى augmented reality عن طريق استخدام المرايا والانعكاسات الجزئية للصور , هذه الأنظمة التجريبية استخدمت في مجال الألعاب حيث يظهر اللاعب الخصم في اللعبة وكأنه أمام اللاعب . تم استخدام هذه التقنية أيضاً في مجال دمج الصور الشعاعية x-ray من أجل مشاهدة العناصر الغئبة في الصور العادية . تم استخدام هذه التقنية في العمليات الجراحية عن بعد عن الطريق المزج بين صور الشعاعية و صور الرنين المغناطيسي MRI .
Anachrome "compatible" color anaglyph method

تحول جديد في طريقة خلق الصور الثلاثية الأبعاد( التي تعتمد على دمج صورتين ذات لونين مختلفين لنفس الصورة لتشكيل صورة ثلاثية الأبعاد ) والتي تدعى Anachorme method . هذا الفرع يحاول تكوين صور طبيعية دون الاعتماد على النظارات كما في الصور ثنائية الأبعاد والتي تكون موجودة مثلاً في صفحات الانترنت أو المجلات . التأثيرات الثلاثية الأبعاد تكون متقنة وكأن الصور تم التقاطها في قاعدة ذات تجسيم ضيق (أي المسافة بين عدستي الكميرا ).يكون هناك بعض المشقة منأجل مطابقة الصور فوق بعضعها البعض , وحدها البكسلات غير المتطابقة تعطي الحس بالعمق اللوني . تدرج يمكن أن يكون أكبر بحوالي ثلاث مرا ت من كمية لون أحمر عندما تخترق فلتراً ذو لون أزرق . هذا يعطي حساً أكبر بالمشاهد والأجسام .
يتبع :