مبادئ التصوير التجسيمي (الهولوجرام)

• الهولوجرام هو تطبيق لليزر لإنشاء واقع افتراضي مجسم.
• الهولوجرام يعطي صورًا ثلاثية الأبعاد تبدو واقعية.

عملية الهولوجراف

• تسجيل تداخل الموجات الناتجة من شعاع الليزر على وسيط حساس للضوء يسمى الهولوجراف.
• شعاع الليزر ينقسم إلى قسمين: شعاع المصدر وشعاع الجسم.
• يلتقي الشعاعان على الوسيط الحساس لتسجيل التداخل بينهما.
• يظهر التداخل على شكل محدد يعرف باسم "هدب التداخل".
• عند إعادة إضاءة الوسيط بشعاع الليزر، تظهر صورة مجسمة ثلاثية الأبعاد للجسم المصور.

الفرق بين هولوجراف وهولوجرام

• الهولوجراف هو عملية تسجيل الأبعاد الثلاثية للأجسام والتصميمات.

• الهولوجراف هو الوسيط المستخدم في التسجيل.

• الهولوجرام هو المنتج النهائي لعملية التسجيل.

• هولوجرام تعني الرسالة الكاملة (Holo تعني كامل و gram تعني رسالة).

• يتشكل الهولوجرام على فيلم حساس بعد تسليط ضوء الليزر عليه، وهو ضوء أحادي اللون مترابط وذو شدة عالية.

• ينقسم الليزر إلى حزمتين بواسطة عدسات الانكسار.

• إحدى الحزمتين تمر على الجسم المراد تصويره وتحمل معلومات عنه.

• الحزمة الأخرى تذهب مباشرة إلى الفيلم الحساس لتعطي الإحساس بعمق الصورة، مما يوحي بواقعيتها وحيويتها.

أجهزة الهولوجرام

• تتكون من أدوات تساعد على تجسيم ما يتم تصويره.
• تعتمد على تقنية تسمح بإعادة تكوين صورة الأجسام بأبعادها المختلفة في الفضاء.
• تعتمد على الموجات الضوئية المسؤولة عن التصوير ثلاثي الأبعاد بكفاءة.
• تستخدم في المنازل الذكية وتتكون من عدة أدوات ومكونات.

الأدوات المستخدمة في أجهزة الهولوجرام

• جهاز الليزر:

  • هو أهم مكون لإنتاج ليزر الهيليون نيون المستخدم في التطبيقات البسيطة للهولوجراف أو الهولوجرام.
  • يمكن استخدام ليزر الدايود لكن صورته ليست بنفس الجودة.

• العدسات:

  • تفرق الضوء وتوزعه وتشتته فوق مساحات الجسم المستهدف بالتصوير.

• مجزئ الضوء:

  • مرآة تفصل الشعاع الساقط إلى جزأين.
  • تمرر أحد الجزأين وتعكس الآخر.
  • يتحكم في مسار أشعة الليزر وتقسيم وتوجيه الضوء.

• فيلم الهولوجرام (الفيلم الحساس):

  • يكون إما مستوياً لتسجيل هولوجرام ثابت أو على شكل مكعب لتسجيل هولوجرام متحرك.
  • يسمح باستعادة الصورة من زوايا مختلفة.
  • يستخدم في تشكيل الصور الهولوجرامية ويتكون من طبقة حساسة للضوء.
  • يتميز الفيلم بنفاذيته للضوء.

• يتم إنشاء الهولوجرام بتسجيل وتخزين الموجات الضوئية المنعكسة من الجسم، ثم إعادة إنتاجها باستخدام جهاز عرض الهولوجرام.

• الهولوجرام هو طريقة لتلوين الحيز الداخلي للفراغ ونوع من التشكيلات اللونية بالضوء.

• التنوع في الهولوجرام ناتج عن طبيعته المتغيرة بتغير البيئة المحيطة.

• يعتمد عمل الهولوجرام على تفاعل الموجات الضوئية عند انعكاس الضوء على الجسم المراد تصويره.

• يتم تسجيل نمط الانعكاس الضوئي على لوح حساس للضوء.

• يتم إعادة إنتاج النمط باستخدام جهاز عرض الهولوجرام الذي ينتج شعاعًا ضوئيًا يتفاعل مع نمط الانعكاس المسجل لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد.

• فكرة عمل الهولوجرام تعتمد على تصادم الموجات الضوئية والشيء المراد تصويره وعرضه.

• توفر أغلب التطبيقات على الهواتف الذكية تقنية الهولوجرام عن طريق بعض الفيديوهات والأدوات البسيطة.

• يتميز الهولوجرام باللون والضوء وزوايا الرؤية المختلفة.

• يخلق الهولوجرام تأثيرا حركيا متغيرا.

• يجب على المصمم مراعاة رؤية المتلقي عند تصميم الهولوجرام.

• ترتبط تأثيرات الهولوجرام بالضوء الساقط عليها.

• يستغرق إنتاج صورة مجسمة ثلاثية الأبعاد وقتا.

• يبني الهولوجرام صورة واقعية متحركة وخلف بعضها البعض.

• تُستخدم تقنية الهولوجرام في العديد من التطبيقات، كالعروض الفنية والإعلانية والطبية والهندسية والتعليمية.

• في الطب يُستخدم الهولوجرام لتصوير الأعضاء الداخلية للجسم بدقة عالية.

• في الهندسة يُستخدم لتصميم المباني والمنتجات ثلاثية الأبعاد.

• في العروض الفنية والإعلانية يُستخدم الهولوجرام لإنشاء تأثيرات بصرية مثيرة وجذابة.

تاريخ وبدايات ظهور الهولوجرام

• عام 1947: دينيس جابور يحاول تحسين قوة تكبير الميكروسكوب الإلكتروني.
• بسبب عدم تماسك الضوء المتاح آنذاك، تأخر ظهور التصوير التجسيمي إلى عام 1960 مع ظهور الليزر.
• عام 1967: جيوديس أوباتنكس وإيميت ليث من جامعة ميشيجين يعرضان أول هولوجرام.

تكلفة الهولوجرام

• يمكن تنفيذ تقنية الهولوجرام بتكلفة منخفضة عبر تطبيقات وأدوات بسيطة للهواتف الذكية.
• تتطلب تقنيات الهولوجرام واسعة النطاق أجهزة متخصصة بأسعار كبيرة، حسب طبيعة الجهاز والمحتوى والمساحة المراد عرضها.

خصائص الهولوجرام

• مشاهدة الجسم من جميع الاتجاهات.
• تعريض أجزاء بعض الصور المراد استعادتها ألشعة الليزر.
• القدرة على التقاط ورصد أكثر من صورة هولوجرافية فوق لوح واحد.
• اختفاء أحد أجزاء الصورة عند رؤية الطرف الآخر.

عيوب وسلبيات تقنية الهولوجرام

• ارتفاع التكاليف المالية لشراء الأجهزة المطلوبة.
• تقييد تأثير الحواس الخمس حيث يقتصر الاستخدام على البصر والسمع.
• مشاهدة برامج الواقع الافتراضي بشكل مستمر قد يجهد العين ويسبب رؤية ضبابية.
• تواتر عرض الصور المتحركة قد يسبب الغثيان والصداع واضطرابات الأعصاب وآلام الرقبة.
• وجود برامج غير أخلاقية في الواقع الافتراضي.
• عدم وجود قناعة تامة بأهمية استخدام تطبيقات الهولوجرام في التعليم والتدريب.

أنواع الهولوجرام

• توجد عدة أنواع من الهولوجرام تصنف حسب طريقة التسجيل والعرض.
• تختلف الأنواع في المزايا والعيوب حسب الطريقة المستخدمة.

هولوجرام التصوير المباشر (Denisyuk hologram)

• يتم تسجيل هذا النوع عن طريق توجيه شعاع الضوء المنبعث من الجسم المراد تصويره إلى لوح حساس.
• يتم تسجيل النمط الضوئي الناتج على اللوح باستخدام شعاع ضوئي مرجعي.

هولوجرام التصوير الاصطناعي (Computer-generated hologram)

• يتم إنشاء هذا النوع عن طريق تحويل صورة رقمية إلى نمط ضوئي ثلاثي الأبعاد باستخدام برامج الكمبيوتر.
• يتم إعادة إنتاج الصورة باستخدام شاشة عرض الهولوجرام.

هولوجرام الانتقال/النافذ (Transmission hologram)

• يتم تسجيل هذا النوع باستخدام شعاعين ضوئيين.
• يتم إرسال شعاع ضوئي من جهاز الليزر إلى الجسم/الشخص المراد تصويره.
• يتم تسجيل النمط الضوئي الناتج على لوح حساس بواسطة الشعاع الثاني الذي يمر عبر اللوح.

هولوجرام الرفع (Reflection hologram)

• يتم تسجيل هذا النوع بنفس طريقة هولوجرام الانتقال.
• الشعاع الثاني يتم إعادة توجيهه بشكل يتسبب في رفع الصورة عن سطح اللوح الحساس.

الهولوجرام النابض (Pulsed Hologram)

• يشبه فلاش الكاميرا ويستخدم الليزر بشكل متدفق وسريع.
• يستخدم لتسجيل الشكل المراد تصويره خلال وقت قصير.
• يعتبر من أهم تقنيات الهولوجرام في التعليم.

هولوجرام الطيف (Rainbow Hologram)

• يُمكن المصممين من إنتاج تصاميم بألوان وحركة طبيعية مناسبة للمنزل الذكي.
• يمكن التحكم بشكل كامل في الألوان الصادرة منه لإنتاج تصميمات بألوان خاصة أو طبيعية.
• يوجد منه مجسمات أحادية وثنائية الاتجاه ومتعددة الاتجاهات.

الهولوجرام التكاملي (Integral Holography)

• يتم وضع لقطات متتابعة لتصميمات متحركة شبيهة بفريمات التصوير السينمائي.
• توضع الهولوجرامات إلى جانب بعضها البعض وتتحول إلى شكل متكامل.
• يُستخدم في الترفيه والسينما والعمارة.
• أي شيء متحرك من أفلام سنيمائية أو فيديو أو جرافيكس يمكن تحويله إلى هولوجرام تكاملي.

الهولوجرام البارز (Embossed Hologram)

• يتميز بالبروز البسيط في تصميم عناصره ومحيط عرضه.

الهولوجرام الإلكتروني

• ينتج المجسم أو النموذج ثلاثي الأبعاد بالكمبيوتر في الوقت الفعلي، عن طريق حساب الوحدة المتداخلة وإعادة تكوين الصورة على الفيلم الهولوجرافي بشكل سريع.
• تعتبر صناعته مقيدة بقواعد محددة وقيود على الوزن والدقة.
• يتم إنتاج مجسمات قليلة الوزن والدقة لأن جهاز الكمبيوتر يجب أن يخزن كمية كبيرة من المعلومات.

الهولوجرام الرقمي

• يتم تصميم وعرض هذا النوع عن طريق تعريضه لليزر بدقة لتحريك المجسم بكل الزوايا.
• يتم تصميم مشاهد افتراضية عبر برامج تصميم ثلاثي الأبعاد.
• يُستخدم في التطبيقات المعمارية.
• تعتمد دقة النتائج على كمية المعلومات المخزنة في النموذج الرقمي.
• تستخدم طابعة هولوجرافية تحتوي على قناع ميكانيكي للتعرض للضوء بدقة بالغة وتمكن من تحريك الفيلم الهولوجرافي في كل الزوايا وتعريض التصميم للضوء.
• يهدف إنتاج الهولوجرامات التقليدية إلى محتوى رقمي وليس باستخدام مشهد حقيقي عن طريق تكوين المشهد الافتراضي أو التصميمات بواسطة برامج الكمبيوتر مثل Cad – drawings /3d max
• تسمح هذه التقنية للمشاهد بالسير يمينًا ويسارًا ليرى أكثر من منظور نظرًا لكم المعلومات التي يمكن تخزينها في الهولوجرامات الرقمية، فإن الجودة التي يمكن الحصول عليها ممتازة.