إعلان
مقالات و مواضيع

ما هو الهولوغرام و كيف يعمل ؟

لطالما كانت التكنولوجيا موضعا للابتكارات المذهلة و لاسيما في الأمور الجديدة كليا و التي لم يسبق وجودها انطلاقا من الواقع الافتراضي و المعزز ثم تقنيات الـ 3D و حديثا تقنية الهولوغرام، هل شاهدت في الأفلام رجلا يتحرك وكأنه موجود و اتضح أنه مجرد صورة؟ هل التقنية من المستقبل؟ أهلا بك في المستقبل.

 

ما هو الهولوغرام ؟

الهولوغرام Hologram أو الصور المجسمة هو تقنية فوتوغرافية تسجل الضوء المتناثر من جسم ما ثم تعيده بطريقة ثلاثية الأبعاد و ظهرت هذه التقنية في أفلام Star Wars و Iron Man و حازت على إعجاب كبير مما شجع نقلها لأرض الواقع.

إذا الهولوغرام اختصاراً عبارة عن تسجيل فوتوغرافي لحقل ضوئي بدلا من صورة تم تشكيلها بواسطة عدسة، و يتم استخدامه لعرض صورة ثلاثية الأبعاد يمكن رؤيتها بدون الحاجة الى نظارات أو أدوات مساعدة.

مبدأ عمل الهولوغرام

لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد بواسطة الهولوغرام تحتاج الى شخص أو كائن ليتم تسجيله، يتم التسجيل بواسطة شعاع ليزري يقوم بتغطية الشخص بالإضافة الى  وسط التسجيل الذي يحتوي على مواد مساعدة لتوضيح الصورة و بيئة واضحة لتمكين الإشارات الضوئية من التقاطع.

يتم تقسيم الشعاع الليزري الى حزمتين متطابقتين و إعادة توجيهها باستخدام المرايا، يتم توجيه أحد الحزم المقسمة الى الكائن المراد تسجيله فينعكس جزء من الشعاع عن جسمه الى وسط التسجيل.

يتم توجيه الحزمة الثانية المعروفة باسم الحزمة المرجعية الى وسط التسجيل، بهذه الطريقة لا تتعارض الحزمة مع الشعاع الضوئي القادم من الكائن و ينسق معها لإنشاء صورة أكثر دقة في موقع الصورة المجسمة. تتقاطع الحزمتين مع بعضهما حيث يؤدي هذا التداخل الى انشاء صورة افتراضية ثلاثية الأبعاد تراها أعيننا.

 

تقنية قديمة أبصرت النور حديثا

مكن تطوير الليزر من استخدام الصور المجسمة البصرية العملية الأولى التي سجلت كائنات ثلاثية الأبعاد في عام 1962. واستخدمت الصور المجسمة المبكرة مستحلبات فوتوغرافية كهاليد الفضة كوسط تسجيل، و لكن لم تكن فعالة للغاية حيث امتص المنتج الكثير من الضوء الساقط.

في البداية كانت الصور المجسمة المنتجة عبارة عن كائنات ثابتة و لكن حديثا تم تطوير أنظمة لعرض المشاهد المتغيرة على شاشة حجمية هولوغرامية، و يمكن استخدام الهولوغرام لتخزين المعلومات و استردادها و معالجتها بصريا.

في أيامها الأولى تطلبت المجسمات أشعة ليزر عالية الطاقة باهظة الثمن، و لكن في الوقت الحاضر يمكن استخدام أشباه الموصلات منخفضة التكلفة.

ما هو الفرق بين الهولوغراف و الهولوغرام؟

التصوير الهولوغرافي هو طريقة لإنتاج صورة ثلاثية الأبعاد 3D لكائن ما (الأبعاد الثلاثة هي الطول و العرض و العمق) و يشار الى هذه الصورة باسم الصورة ثلاثية الأبعاد و على عكس الصورة ثنائية الأبعاد فهي تسمح للشخص بالنظر “حول” و “خلف” مجسم الصورة.

الهولوغرام هو تسجيل للفرق بين حزمتين من الضوء المتماسك. يتألف الضوء من موجات متساوية الطول تتحرك في كافة الاتجاهات, أما الضوء المتماسك (المترابط في الطور) موجاته تتذبذب و تتحرك في نفس الاتجاه.

كيف يعمل الهولوغرام؟

التصوير ثلاثي الأبعاد هو تقنية تمكن حقل الضوء(الذي هو عادة نتاج الضوء المتناثر للكائنات) من تسجيلها و إعادة بنائها لاحقا عندما لا يكون مجال الضوء الأصلي موجودا بسبب غياب الكائنات الأصلية.

يمكن تشبيه الصورة الهولوغرامية الى حد ما بالتسجيل الصوتي حيث يتم ترميز مجال الصوت الذي تم إنشاؤه بواسطة اهتزاز المادة مثل الآلات الموسيقية أو الحبال الصوتية بطريقة يمكن إعادة إنتاجها لاحقا دون وجود المادة الأصلية للاهتزاز.

في التصوير المجسم بالليزر يتم تسجيل الصورة العاكسة ثلاثية الأبعاد باستخدام مصدر ضوء الليزر الذي يكون نقيا للغاية في لونه و منظما في تركيبته. يمكن إجراء عدة أنواع من الصور المجسمة و لكن ذلك يشمل تفاعل الضوء القادم من اتجاهات مختلفة و إنتاج نمط تداخل مجهري تسجله صفيحة أو فيلم أو وسط آخر.

شعاع الليزر:

يتم تقسيم شعاع الليزر الى قسمين الأول يعرف باسم شعاع الكائن و الآخر باسم الحزمة المرجعية، يتم توسيع شعاع الكائن بتمريره من خلال عدسة لإلقاء الضوء على الموضع المحدد. يقع وسط التسجيل حيث سيضيئ هذا الضوء بعد أن ينعكس من قبل الكائن المراد تسجيله.

تعمل حواف الوسط كنافذة يتم من خلالها رؤية الكائن، لذلك يتم اختيار موضعه على هذا الأساس. يتم توسيع الحزمة المرجعية و جعلها تتألق مباشرة على الوسط حيث تتفاعل مع الضوء القادم من الهدف لإنشاء نمط التداخل المطلوب.

مثل التصوير التقليدي يتطلب التصوير المجسم فترة تعرض مناسبة للتأثير بشكل صحيح على وسط التسجيل و لكن بخلاف التصوير التقليدي، أثناء التعرض يجب أن يظل مصدر الضوء و العناصر الضوئية و وسط التسجيل و الكائن المراد تسجيله ثابتا تماما بالنسبة لبعضها البعض الى ما يقارب ربع طول الموجة الضوئية و إلا فإن تحركها سيؤدي الى نمط تداخل غير واضح و صورة هولوغرام مشوشة.

يمكن تلافي هذا التشويش و ذلك من خلال استخدام نبضة ليزر دقيقة و مكثفة للغاية و هو إجراء خطير و نادرا ما يتم القيام به خارج نطاق المختبرات العلمية و الصناعية. و من الشائع أن تكون التعرضات التي تستمر لعدة ثواني الى عدة دقائق باستخدام ليزر يعمل بشكل مستمر أقل من ذلك بكثير.

صناعة الصورة الهولوغرامية:

يمكن صناعة صورة ثلاثية الأبعاد عن طريق تسليط جزء من حزمة الضوء مباشرة على وسط التسجيل و الجزء الآخر على الجسم بطريقة تجعل بعض الضوء المتناثر يسقط على وسط التسجيل.

يتطلب صناعة صورة هولوغرامية واضحة ثلاثية الأبعاد أن يتم توجيه شعاع الليزر من خلال سلسلة من العناصر التي تغيره بطرق مختلفة. العنصر الأول هو جهاز تقسيم الحزمة الذي يقسم الحزمة الليزرية الى حزمتين متطابقتين كل منها موجه في اتجاه مختلف.

يتم نشر الشعاع الأول(الذي يعرف باسم شعاع الكائن) باستخدام العدسات و توجيهه الى المشهد باستخدام المرايا.

بعض الضوء المتناثر ينعكس من المشهد ثم يقع على وسط التشغيل. أما الحزمة الثانية(المعروفة باسم الحزمة المرجعية) فيتم نشرها من خلال العدسات أيضا و لكن يتم توجيهها بحيث لا تتلامس مع المشهد و بدلا من ذلك تنتقل مباشرة الى وسط التسجيل.

وسط التسجيل:

يمكن استخدام العديد من المواد المختلفة كوسط تسجيل، واحدة من أكثرها شيوعا هو فيلم مشابه جدا لفيلم التصوير الفوتوغرافي(مستحلب فلكس هاليد الفضة) و لكن مع تركيز أعلى من الحبيبات الخفيفة التفاعلية مما يجعلها قادرة على دقة أعلى بكثير من تلك التي تتطلبها الصور المجسمة، و ترتبط طبقة من وسط التسجيل بغطاء شفاف(عادة ما يكون من الزجاج أو البلاستيك).

عندما يصل شعاع الليزر الى وسط التسجيل تتقاطع موجات الضوء و تتداخل مع بعضها نمط التداخل هذا تتم طباعته على وسط التسجيل.

يبدو النمط عشوائيا لأنه يمثل الطريقة التي يتداخل فيها ضوء المشهد مع مصدر الضوء الأصلي(لكن ليس الضوء الأصلي نفسه)، يمكن اعتبار نمط التداخل نسخة مشفرة من المشهد تتطلب مفتاحا معينا(مصدر الضوء الأصلي) لعرض محتوياته.

يتم توفير هذا المفتاح المفقود من خلال تسليط ليزر(بشكل مماثل لتلك المستخدمة لتسجيل صورة ثلاثية الأبعاد) على الفيلم المتقدم. عندما يضيء هذا الشعاع الهولوغرام ينحرف بواسطة مخطط سطح الصورة الثلاثية الأبعاد. ينتج هذا حقلا ضوئيا متطابقا مع الحقل الذي أنتجه أصلا المشهد و ينتشر في الصورة العاكسة ثلاثية الأبعاد.

مشاريع واقعية تم استخدام تقنية الهولوغرام فيها

تم استخدام تقنية الهولوغرام في العديد من المجالات ولاسيما في الحفلات و الإعلانات و كانت مبهجة للغاية و مذهلة للجماهير و إليك بعض الأمثلة عن هذه الاستخدامات:

  • Hatsune Miku:

قد تكون صادفت خلال بحثك على اليوتيوب مقاطع فيديو من Vocaloids نجوم البوب اليابانية الاصطناعية بالكامل التي يتم إنشاء أصواتها و صورها بالكامل على أجهزة الكمبيوتر، و أشهرهم هو Hatsune Miku وهو أحد النجوم الخرقين الذي يبهج الجماهير في جميع أنحاء العالم.

يشبه إلى حد كبير لعبة Tupac التي تبيعها شركة Coachella، يتم جلب Miku إلى الحياة من خلال رسومات الكمبيوتر و الألواح الزجاجية. يمكن لهذه الشخصية السفر حول العالم نتيجة لبساطة تقنيتها و ساهمت في طمس الخطوط الفاصلة بين عالم الرسوم المتحركة و واقعنا.

 

على الرغم من التكنولوجيا المستخدمة فيها قديمة نوعا ما إلا أنها فتحت الباب لمستقبل مثير ولاسيما للفنانين الذين لم يعودوا يحتاجون لأن يكونوا بشريين أو حتى جسديين.

  • The Tupac Hologram:

في عام 2012 كان أول عرض لحفل موسيقي بمساعدة تقنية الهولوغرام و تم العرض باستخدام صورة هولوغرامية ذات تمثيل افتراضي لتوباك شاكور، وكان هذا الحفل لحظة فاصلة في عالم الموسيقى و التكنولوجيا.

 

تم تجهيز المسرح بالزجاج و كان وراءه جهاز عرض ليقوم بتشغيل الرسوم المتحركة و انعكس ضوء الجهاز على الزجاج مما اعطى صورة هولوغرامية في غاية الوضوح و الدقة.

 

  • Holograms For Freedom:

 

في عام 2015 ، سار حشد من المتظاهرين المجسمين إلى البرلمان الإسباني كجزء من أول مظاهرة افتراضية في العالم . كان الاحتجاج ردا على ما يسمى ” قانون gag” الذي فرض عقوبات ثقيلة على المواطنين الإسبان.

Holograms For Freedom

كانت هذه المظاهرة طريقة ذكية للتغلب على القوانين الجديدة و أيضا لحظة مهمة في عالم تكنولوجيا الهولوغرام. تم إنشاء الصور من أكثر من 2000 مواطن قاموا بتقديم صورهم لاستخدامها في هذه المظاهرة.

  • Pixie Dust Tech’s Fairy Lights:

أثبت عام 2015 أنه عام بارز في عالم تكنولوجيا الهولوغرام حيث لم يشهد فقط أول مظاهرة هولوغرامية بل أيضا كشف النقاب عن أول صورة هولوغرامية قابلة للمس.

الشركة اليابانية ، Pixie Dust Technologies ، قامت بإنشاء أضواء خرافية باستخدام تقنية  Femtoseconds و هي صور ثلاثية الأبعاد ملموسة تم إنشاؤها بواسطة ليزر فائق السرعة.

تفجرت أشعة الليزر في واحد من كوادريليون من الثانية ، وخلقت صورا ثلاثية الأبعاد بتأين الهواء. يمكن للتطبيق المستقبلي لهذه التكنولوجيا أن يقربنا من الصور المجسمة الواقعية التي لا تبدو قريبة من الواقع فحسب ، بل تبدو حقيقية أيضا.

 

  • Pixie Dust Tech’s Holographic Whisper:

 

اجتذبت Pixie Dust Technologies مزيدا من الاهتمام في عام 2016 من خلال إبداعاتها في مجال الهولوغرام و ذلك من خلال جهاز يركز الصوت إلى شكل ثلاثي الأبعاد مرئي. تستخدم التكنولوجيا الرائعة الفوق صوتيات لتعليق موجات الصوت في الهواء.

تتركز هذه الموجات الصوتية في نقطة بؤرية واحدة ، مما يسمح لها بالعمل بشكل مشابه للمتكلمين بدون أي من الأجهزة. مع توفر مثل هذه التقنية ، قد تصبح الحفلات الموسيقية والأحداث التي يمكن أن يستخدم فيها الصوت المجسم بدلا من مكبرات الصوت التقليدية.

 

  • Aerial Burton 3D Laser Plasma Holograms:

 

أنشأت الشركة اليابانية ، Aerial Burton ، صورا ثلاثية الأبعاد حساسة للمس باستخدام تقنية مشابهة لتلك التي تم استخدامها من قبل شركة Pixie Dust Technologies.

جذبت صورهم اهتمام الصحافة في عام 2015 كأول صور مجسمة لم تتطلب شاشة لإسقاطها، أول نموذج من هذه التقنية تم فيها استخدام تأين الهواء في البلازما الساخنة بحيث يمكن أن تخترق الجلد. و من خلال تسريع حركة نبضات الليزر تم جعل هذه التقنية امنة للمس.

 

  • VNTANA’S Hologram Concierge:

 

في المستقبل القريب، من الممكن أن يساعدك الهولوغرام في إيجاد مستلزماتك في المتاجر و هذا بفضل شركة VNTANA و شريكها Satisfi Labs و قامت الشركتان بإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد مزودة بذكاء صناعي قادرة على خدمة زبائن المتاجر.

في حين قامت شركة Satisfi Labs بمعالجة الجانب من الذكاء الاصطناعي ، قدمت  VNTANA تكنولوجيا الصور ثلاثية الأبعاد. يستجيب الإسقاط في الوقت الحقيقي للمستخدمين ، ويستخدم تقنية السحاب للتعلم والتكيف مع بيئة العمل.

 

  • TeleHuman 2:

 

من يحتاج Skype عندما يمكنك التكلم مع صورة ثلاثية الأبعاد لأحبائك؟

في عام 2018 كشف باحثون من جامعة كوينز الكندية النقاب عن  TeleHuman 2 أول منصة هولوغرامية للتحدث في الوقت الفعلي مع عرض ثلاثي الأبعاد بالكامل بزاوية 360 درجة.

تسجل ثلاث كاميرات صورة الشخص الذي يتم نقل صورته، و يتم نقل الصورة و عرضها داخل اسطوانة زجاجية مما يسمح بعرض صورة ثلاثية الأبعاد في غاية الوضوح.

قد تكون هذه المشاريع مبهرة و كنها ليست الوحيدة. في عام 2018 و خلال مباريات كأس العالم قامت قناة Belgian TV البلجيكية بعرض أول مقابلة مباشرة باستخدام تقنية الهولوغرام مع اللاعب Eden Hazard بعد المباراة مع البرازيل.

 

تم نقل الصورة المباشرة من غرف تبديل الملابس في الملعب المتواجد في روسيا الى استديو القناة في بلجيكا، و تعتبر هذه المقابلة نقلة نوعية في عالم المقابلات المباشرة.
لا تعتبر القناة البلجيكية الأولى في عرض الهولوغرام على شاشة التلفاز ففي عام 2008 قامت قناة CNN الأمريكية بعرض تسجيل لمراسلتها في شيكاغو و ذلك باستخدام تقنية الهولوغرام.

 

و كانت الصورة الهولوغرامية ضعيفة نوعا ما و لكن في غاية الدقة بالمقارنة مع تقنيات الهولوغرام في ذلك العام، وأحدثت هذه الصورة ضجة كبيرة في عالم التلفاز في ذلك الوقت و شجعت على الانتقال لتكنولوجيا جديدة في عالم التلفاز.

ما هو مستقبل تقنية الهولوغرام؟

على الرغم من أن معظم المشاريع المتعلقة بهذه التقنية قد بدأت منذ أعوام قليلة إلا أنها ستكون من التقنيات الرائدة في المستقبل.

من خلال المقابلات الهولوغرامية المباشرة سيمكن الاستغناء عن الاتصال بواسطة Skype أو الأقمار الصناعية و ستضفي تأثيرا رائعا على مشهد المقابلة، إضافة الى ذلك سيكون لهذه التقنية دور مهم في عالم الدعاية و الإعلان من خلال ابتكار أفكار جديدة مبهرة.

المظاهرة الإسبانية الهولوغرامية تعتبر من التقنيات التي يجب العمل عليها و ذلك لدورها في تقليل الخطر على المتظاهرين و منع أعمال الشغب مع الحفاظ على الهدف العالم من المظاهرة.

إضافة للعديد من التقنيات التي رأيناها سيكون لهذه التقنية دور كبير في عالم الحفلات و المسرح و الترفيه نظرا للسحر الذي تخلقه و قد لا يطول الأمر قبل أن نرى الشاشات الهولوغرامية اللمسية التي نراها في الأفلام.

تعتبر الهولوغرام من التقنيات التي تم العمل عليها قديما و لكن لا تزال مستمرة حتى يومنا هذه و نرى الإبداعات الواحد تلو الأخر و ستكون من أكثر التقنيات استخداما في المستقبل نظرا لأهميتها الكبيرة و دورها في نقل العالم إلى مستوى آخر من التطور.

إعلان
المصدر
scienceclarifiedinterestingengineering

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
error:
إغلاق

أنت تستخدم إضافة Adblock

برجاء دعمنا عن طريق تعطيل إضافة Adblock