شاشة عرض ثلاثية الأبعاد

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 9 صور
الموسوعة الحرة
شخص يرتدي سماعة رأس للواقع الافتراضي، وهو نوع من شاشات العرض ثلاثية الأبعاد
شاشة عرض ثلاثية الأبعاد حجمية من نوع Voxon VX1 تعرض بيانات طبية بتنسيق DICOM

شاشة العرض ثلاثية الأبعاد هي جهاز عرض قادر على إيصال إحساس العمق للمشاهد. العديد من شاشات العرض ثلاثية الأبعاد هي شاشات مجسمة ثنائية الرؤية أو مجسمة تلقائية، والتي تُنتج تأثيرًا ثلاثي الأبعاد أساسيًا من خلال اختلاف الرؤية بين العينين ، ولكنها قد تُسبب إجهادًا للعين وإرهاقًا بصريًا نتيجةً لتضارب التقارب والتكيف . أما شاشات العرض ثلاثية الأبعاد الأحدث، مثل شاشات الهولوغرام وشاشات مجال الضوء، فتُنتج تأثيرًا ثلاثي الأبعاد أكثر واقعية من خلال الجمع بين الرؤية المجسمة والبعد البؤري الدقيق للمحتوى المعروض. وبهذه الطريقة، تُسبب شاشات العرض ثلاثية الأبعاد الأحدث إجهادًا بصريًا أقل من شاشات العرض المجسمة التقليدية.

اعتبارًا من عام 2021، يُعدّ العرض المجسم ثنائي الرؤية النوع الأكثر شيوعًا لشاشات العرض ثلاثية الأبعاد ، وهو النوع المستخدم في جميع أجهزة الواقع الافتراضي تقريبًا . ويمكن أن تكون شاشات العرض ثلاثية الأبعاد قريبة من العين، كما هو الحال في نظارات الواقع الافتراضي، أو في جهاز أبعد عن العينين، مثل الأجهزة المحمولة المزودة بتقنية ثلاثية الأبعاد أو دور السينما ثلاثية الأبعاد .

يمكن أيضًا استخدام مصطلح "شاشة ثلاثية الأبعاد" للإشارة إلى شاشة عرض حجمية قد تولد محتوى يمكن رؤيته من جميع الزوايا.

يُعدّ العرض ثنائي الرؤية أحد أبسط أشكال العرض ثلاثي الأبعاد، حيث يُولّد رؤيتين، إحداهما للعين اليسرى والأخرى للعين اليمنى. [ 1 ] ومن أقدم أشكال العرض ثنائي الرؤية تقنية الأناغليف الملونة، التي تستخدم نظارات مُرشّحة بالألوان، غالبًا ما تكون حمراء للعين اليسرى وزرقاء للعين اليمنى. [ 1 ]

تاريخ

تم إنشاء النموذج الأولي للعرض ثلاثي الأبعاد بواسطة السير تشارلز ويتستون في عام 1832. [ 1 ] لقد كان جهازًا مجسمًا يتمتع بقدرة بدائية على تمثيل العمق.

قام إيفان ساذرلاند بتطوير أول شاشة عرض مثبتة على الرأس قادرة على عرض رسومات الحاسوب ثلاثية الأبعاد. [ 2 ] [ 3 ]

شاشات عرض مجسمة ثنائية الرؤية

المبدأ الوظيفي لأنظمة الغالق النشط ثنائية الرؤية ثلاثية الأبعاد

تُعرف الشاشات المجسمة عادةً باسم "شاشات ستيريو"، أو "شاشات ستيريو ثلاثية الأبعاد"، أو "شاشات ستيريو ثلاثية الأبعاد"، أو أحيانًا باسم "شاشات ثلاثية الأبعاد" فقط.

تعتمد التقنية الأساسية للشاشات المجسمة على عرض صورتين منفصلتين، تُعرض كل منهما على حدة للعين اليمنى واليسرى. ثم تُدمج هاتان الصورتان ثنائيتا الأبعاد في الدماغ لتكوين إدراك العمق ثلاثي الأبعاد. ورغم شيوع استخدام مصطلح "ثلاثي الأبعاد"، إلا أن عرض صورتين ثنائيتي الأبعاد يختلف تمامًا عن عرض مجال ضوئي ، كما يختلف عن عرض صورة في فضاء ثلاثي الأبعاد .

يتمثل الاختلاف الأبرز بين الشاشات التي تعرض تقنية ثلاثية الأبعاد كاملة في أن حركات رأس المشاهد وتغيرات تكيف عينيه لا تؤثر على الصور التي يراها. على سبيل المثال، لا تعاني بعض الشاشات المجسمة من هذه القيود.

من المبالغة وصف الصور ثنائية الأبعاد المزدوجة بأنها "ثلاثية الأبعاد". فمصطلح "مجسم" أدقّ وأكثر تعقيدًا من التسمية الشائعة الخاطئة "ثلاثية الأبعاد"، التي ترسّخت بعد عقود من الاستخدام الخاطئ دون نقاش. غالبًا ما يُشار إلى شاشات العرض ثلاثية الأبعاد أيضًا باسم شاشات العرض المجسمة لأنها تستوفي المعايير الأدنى لكونها مجسمة.

استنادًا إلى مبادئ الرؤية المجسمة ، التي وصفها السير تشارلز ويتستون في ثلاثينيات القرن التاسع عشر، توفر تقنية التصوير المجسم صورة مختلفة للعينين اليمنى واليسرى للمشاهد. فيما يلي بعض التفاصيل التقنية والمنهجيات المستخدمة في بعض أنظمة التصوير المجسم الأكثر شهرة التي تم تطويرها.

صور متجاورة

تعتمد تقنية التصوير المجسم التقليدية على إنشاء تأثير ثلاثي الأبعاد انطلاقاً من زوج من الصور ثنائية الأبعاد، تُعرف باسم الصورة المجسمة . وأسهل طريقة لتعزيز إدراك العمق في الدماغ هي تزويد عيني المشاهد بصورتين مختلفتين، تمثلان منظورين مختلفين لنفس الجسم، مع اختلاف طفيف يساوي تماماً المنظورين اللذين تستقبلهما كلتا العينين بشكل طبيعي في الرؤية الثنائية .

لتجنب إجهاد العين وتشوهها، يُفضّل عرض كل صورة من الصورتين ثنائيتي الأبعاد على إحدى عيني المشاهد، بحيث تُدرك كل عين أي جسم يقع على مسافة لا نهائية وهي مُوجّهة للأمام مباشرةً، دون أن تتقاطع عينا المشاهد أو تتباعدا. وعندما لا تحتوي الصورة على أي جسم يقع على مسافة لا نهائية، كالأفق أو السحابة، يجب تقريب الصورتين من بعضهما البعض تبعًا لذلك.

إن طريقة العرض جنبًا إلى جنب بسيطة للغاية في إنشائها، ولكن قد يكون من الصعب أو غير المريح مشاهدتها بدون وسائل مساعدة بصرية.

جهاز التصوير المجسم وبطاقات التصوير المجسم

المنظار المجسم هو جهاز لعرض البطاقات المجسمة، وهي بطاقات تحتوي على صورتين منفصلتين مطبوعتين جنبًا إلى جنب لخلق وهم صورة ثلاثية الأبعاد.

مشاهدو الشفافية

جهاز عرض View-Master موديل E من خمسينيات القرن العشرين

تُعرض أزواج الصور المجسمة المطبوعة على قاعدة شفافة بواسطة الضوء النافذ. من مزايا العرض عبر الشفافية إمكانية الحصول على نطاق ديناميكي أوسع وأكثر واقعية مما هو عملي مع المطبوعات على قاعدة معتمة؛ وميزة أخرى هي إمكانية عرض مجال رؤية أوسع نظرًا لإمكانية وضع الصور، المضاءة من الخلف، على مسافة أقرب بكثير من العدسات.

يعود تاريخ استخدام الشرائح المجسمة المصنوعة من الأفلام إلى عام 1931 على الأقل، عندما بدأت شركة Tru-Vue بتسويق مجموعات من الصور المجسمة على شرائط من فيلم 35 مم تُمرر عبر جهاز عرض يدوي مصنوع من الباكليت . وفي عام 1939، طُرحت نسخة مُعدّلة ومُصغّرة من هذه التقنية، تستخدم أقراصًا من الورق المقوى تحتوي على سبعة أزواج من شرائح فيلم كوداكروم الملونة الصغيرة، تحت اسم View-Master .

شاشات مثبتة على الرأس

يرتدي المستخدم عادةً خوذة أو نظارات مزودة بشاشتين صغيرتين من نوع LCD أو OLED مع عدسات مكبرة، واحدة لكل عين. يمكن استخدام هذه التقنية لعرض أفلام أو صور أو ألعاب ثلاثية الأبعاد. كما يمكن ربط شاشات العرض المثبتة على الرأس بأجهزة تتبع حركة الرأس، مما يسمح للمستخدم باستكشاف العالم الافتراضي بتحريك رأسه، وبالتالي الاستغناء عن وحدة تحكم منفصلة.

بفضل التطورات السريعة في مجال رسومات الحاسوب واستمرار تصغير حجم أجهزة الفيديو وغيرها من المعدات، بدأت هذه الأجهزة بالتوفر بتكلفة معقولة. يمكن استخدام نظارات مثبتة على الرأس أو قابلة للارتداء لعرض صورة شفافة مُدمجة مع رؤية العالم الحقيقي، مما يُنشئ ما يُعرف بالواقع المعزز . ويتم ذلك عن طريق عكس صور الفيديو من خلال مرايا عاكسة جزئيًا، حيث يُمكن رؤية العالم الحقيقي من خلال هذه المرايا.

يُتيح تطور حديث في مجال الموجهات الموجية الهولوغرافية أو "البصريات القائمة على الموجهات الموجية" إمكانية تركيب صور مجسمة على العالم الحقيقي دون الحاجة إلى استخدام مرايا عاكسة ضخمة. [ 4 ] [ 5 ]

شاشات العرض المثبتة على الرأس

تُشبه شاشات العرض المثبتة على الرأس (HMPD) شاشات العرض المثبتة على الرأس، ولكن مع عرض الصور على شاشة عاكسة . وتكمن ميزة هذه التقنية على شاشات العرض المثبتة على الرأس في أنها لا تتطلب استخدام عدسات تصحيحية للعين لمعالجة مشاكل التركيز والتقارب . ولتوليد الصور، تُستخدم أجهزة عرض صغيرة جدًا (بيكو بروجكتور) بدلًا من شاشات LCD أو OLED . [ 6 ] [ 7 ]

نظارات ثلاثية الأبعاد

أنظمة الستائر النشطة

نظارة مزودة بمصراع LCD تُستخدم لمشاهدة أفلام XpanD ثلاثية الأبعاد. وتخفي الإطارات السميكة الإلكترونيات والبطاريات.

في طريقة الكسوف، يحجب مصراع الضوء عن كل عين مناسبة عند عرض صورة العين المقابلة على الشاشة. ويتناوب العرض بين الصورتين اليمنى واليسرى، ويفتح ويغلق المصراعين في النظارات أو جهاز العرض بالتزامن مع الصور المعروضة على الشاشة. وكان هذا أساس نظام Teleview الذي استُخدم لفترة وجيزة عام 1922. [ 8 ] [ 9 ]

يُستخدم شكلٌ مُعدَّل من طريقة الكسوف في نظارات الغالق LCD . تحتوي هذه النظارات على بلورات سائلة تسمح بمرور الضوء بالتزامن مع الصور المعروضة على شاشة السينما أو التلفزيون أو الكمبيوتر، وذلك باستخدام مفهوم تسلسل الإطارات المتناوبة . هذه هي الطريقة المُستخدمة في أنظمة nVidia و XpanD 3D وأنظمة IMAX السابقة . من عيوب هذه الطريقة ضرورة ارتداء كل مشاهد نظارات إلكترونية باهظة الثمن، يجب مزامنتها مع نظام العرض لاسلكيًا أو سلكيًا. تُعد نظارات الغالق أثقل وزنًا من معظم النظارات المستقطبة، مع أن النماذج الأخف وزنًا لا تزيد عن وزن بعض النظارات الشمسية أو النظارات المستقطبة الفاخرة. [ 10 ] ومع ذلك، لا تتطلب هذه الأنظمة شاشة عرض لعرض الصور.

تعمل صمامات الإضاءة البلورية السائلة عن طريق تدوير الضوء بين مرشحين استقطابيين. وبسبب هذه المستقطبات الداخلية، تعمل نظارات الغالق الخاصة بشاشات LCD على تعتيم صورة العرض لأي مصدر صورة من شاشات LCD أو البلازما أو أجهزة العرض، مما يؤدي إلى ظهور الصور باهتة وانخفاض التباين مقارنةً بالعرض العادي غير ثلاثي الأبعاد. ولا يُعد هذا بالضرورة مشكلة في الاستخدام؛ فبالنسبة لبعض أنواع الشاشات التي تتميز بسطوع عالٍ ومستويات سوداء رمادية ضعيفة ، قد تُحسّن نظارات الغالق الخاصة بشاشات LCD جودة الصورة.

أناغليف

النظارات ثلاثية الأبعاد النموذجية، المزودة بمرشحات ألوان حمراء وزرقاء حديثة، على غرار العدسات الحمراء/الخضراء والحمراء/الزرقاء المستخدمة لمشاهدة أفلام الأناغليف المبكرة

في تقنية الأناغليف، تُركّب صورتان في إضاءة إضافية باستخدام مرشحين، أحدهما أحمر والآخر سماوي. أما في الإضاءة الطرحية ، فتُطبع الصورتان بنفس الألوان المُكمّلة على ورق أبيض. تعمل النظارات المزودة بمرشحات ملونة في كل عين على فصل الصورة المناسبة عن طريق إلغاء لون المرشح وجعل اللون المُكمّل أسود. تستخدم تقنية تعويضية، تُعرف باسم "أناكروم"، مرشحًا سماويًا أكثر شفافية في النظارات الحاصلة على براءة اختراع والمرتبطة بهذه التقنية. تُعيد هذه العملية تشكيل صورة الأناغليف النموذجية لتقليل اختلاف المنظر .

يُعدّ نظام ColorCode 3-D بديلاً لنظام الترشيح الأحمر والسماوي التقليدي في تقنية الأناغليف ، وهو نظام حاصل على براءة اختراع، تم ابتكاره لعرض صورة أناغليف متوافقة مع معيار NTSC التلفزيوني، الذي غالبًا ما يعاني من ضعف في القناة الحمراء. يستخدم ColorCode اللونين المتكاملين الأصفر والأزرق الداكن على الشاشة، بينما تكون عدسات النظارات باللونين الكهرماني والأزرق الداكن.

أنظمة الاستقطاب

أصبحت نظارات RealD الدائرية المستقطبة، التي تشبه النظارات الشمسية، هي المعيار الآن للعروض السينمائية ومعالم الجذب في المتنزهات الترفيهية.

لعرض الصور المتحركة المجسمة، تُسقط صورتان متراكبتان على الشاشة نفسها من خلال مرشحات استقطاب مختلفة . يرتدي المشاهد نظارات مزودة بزوج من مرشحات الاستقطاب موجهة بشكل مختلف (مع عقارب الساعة/عكس عقارب الساعة مع الاستقطاب الدائري، أو بزوايا 90 درجة، عادةً 45 و135 درجة، [ 11 ] مع الاستقطاب الخطي). وبما أن كل مرشح يسمح بمرور الضوء المستقطب بشكل مشابه فقط، ويحجب الضوء المستقطب بشكل مختلف، فإن كل عين ترى صورة مختلفة. يُستخدم هذا لإنتاج تأثير ثلاثي الأبعاد من خلال عرض المشهد نفسه على كلتا العينين، ولكن من منظورين مختلفين قليلاً. إضافةً إلى ذلك، ولأن العدستين لهما اللون نفسه، فإن الأشخاص الذين يستخدمون إحدى العينين أكثر من الأخرى، يتمكنون من رؤية الألوان بشكل صحيح، بعد أن كان فصل اللونين يُعيق رؤيتهم.

يتميز الاستقطاب الدائري عن الاستقطاب الخطي بميزةٍ تتمثل في عدم اشتراط وضع رأس المشاهد في وضع مستقيم ومحاذاته مع الشاشة لكي يعمل الاستقطاب بشكل صحيح. ففي الاستقطاب الخطي، يؤدي تحريك النظارة جانبيًا إلى خروج المرشحات عن محاذاتها مع مرشحات الشاشة، مما يتسبب في بهتان الصورة، ويجعل كل عين ترى الإطار المقابل بسهولة أكبر. أما في الاستقطاب الدائري، فيعمل تأثير الاستقطاب بغض النظر عن وضعية رأس المشاهد بالنسبة للشاشة، سواءً كان مائلًا جانبيًا أو حتى مقلوبًا. وستظل العين اليسرى ترى الصورة المخصصة لها فقط، والعكس صحيح، دون بهتان أو تداخل.

يفقد الضوء المستقطب المنعكس من شاشة عرض الأفلام العادية معظم استقطابه. لذا، يجب استخدام شاشة فضية أو شاشة مطلية بالألومنيوم ذات فقدان استقطاب ضئيل. تؤدي جميع أنواع الاستقطاب إلى تعتيم الصورة المعروضة وانخفاض التباين مقارنةً بالصور غير ثلاثية الأبعاد. ينبعث الضوء من المصابيح عادةً كمجموعة عشوائية من الاستقطابات، بينما لا يمرر مرشح الاستقطاب سوى جزء ضئيل منه. ونتيجةً لذلك، تكون صورة الشاشة أغمق. يمكن تعويض هذا التعتيم بزيادة سطوع مصدر ضوء جهاز العرض. إذا تم إدخال مرشح الاستقطاب الأولي بين المصباح وعنصر توليد الصورة، فإن شدة الضوء الساقط على عنصر الصورة لا تزيد عن المعدل الطبيعي بدون مرشح الاستقطاب، وبالتالي لا يتأثر تباين الصورة الإجمالي المنتقل إلى الشاشة.

تقنية مرشح التداخل

تستخدم تقنية دولبي ثلاثية الأبعاد أطوال موجية محددة من الأحمر والأخضر والأزرق للعين اليمنى، وأطوال موجية مختلفة من الأحمر والأخضر والأزرق للعين اليسرى. وتتيح النظارات التي ترشح هذه الأطوال الموجية المحددة رؤية صورة ثلاثية الأبعاد. تُغني هذه التقنية عن الشاشات الفضية باهظة الثمن اللازمة للأنظمة المستقطبة مثل RealD ، وهو نظام العرض ثلاثي الأبعاد الأكثر شيوعًا في دور السينما. مع ذلك، تتطلب هذه التقنية نظارات أغلى بكثير من تلك المستخدمة في الأنظمة المستقطبة. وتُعرف أيضًا باسم ترشيح المشط الطيفي أو التصوير متعدد الأطوال الموجية.

يستخدم نظام أوميغا ثلاثي الأبعاد/ بانافيجن ثلاثي الأبعاد هذه التقنية أيضًا، ولكن بنطاق طيفي أوسع وعدد أكبر من "الأسنان" في "المشط" (5 أسنان لكل عين في نظام أوميغا/بانافيجن). يُغني استخدام نطاقات طيفية أكثر لكل عين عن الحاجة إلى معالجة الألوان، وهي عملية مطلوبة في نظام دولبي. يمنح التوزيع المتساوي للطيف المرئي بين العينين المشاهد شعورًا براحة أكبر، حيث يكون توازن طاقة الضوء واللون متقاربًا بنسبة 50-50. وكما هو الحال في نظام دولبي، يمكن استخدام نظام أوميغا مع شاشات بيضاء أو فضية. ولكنه متوافق مع أجهزة العرض الفيلمية والرقمية على حد سواء، على عكس مرشحات دولبي التي تُستخدم فقط مع الأنظمة الرقمية المزودة بمعالج تصحيح الألوان من دولبي. ويدّعي نظام أوميغا/بانافيجن أيضًا أن نظاراته أرخص في التصنيع من تلك التي تستخدمها دولبي. [ ١٢ ] في يونيو ٢٠١٢، أوقفت شركة DPVO Theatrical، التي كانت تسوّق نظام Omega 3D/Panavision 3D نيابةً عن Panavision، إنتاج هذا النظام، مُعللةً ذلك بـ"الظروف الاقتصادية العالمية الصعبة وظروف سوق تقنية العرض ثلاثي الأبعاد". ورغم توقف DPVO عن عملياتها التجارية، تواصل شركة Omega Optical الترويج لأنظمة العرض ثلاثي الأبعاد وبيعها في أسواق غير دور العرض السينمائية. يتضمن نظام Omega Optical ثلاثي الأبعاد مرشحات عرض ونظارات ثلاثية الأبعاد. بالإضافة إلى نظام العرض المجسم السلبي ثلاثي الأبعاد، أنتجت Omega Optical نظارات ثلاثية الأبعاد بتقنية الأناغليف المحسّنة. تستخدم نظارات Omega ثلاثية الأبعاد بتقنية الأناغليف الحمراء/الزرقاء طبقات رقيقة معقدة من أكسيد المعادن وعدسات زجاجية عالية الجودة مُعالجة حراريًا.

آخر

تأثير بولفريش هو إدراك نفسي فيزيائي حيث يتم تفسير الحركة الجانبية لجسم ما في مجال الرؤية بواسطة القشرة البصرية على أنها تحتوي على مكون عمق، وذلك بسبب اختلاف نسبي في توقيت الإشارات بين العينين.

تُسهّل النظارات المنشورية عملية الرؤية المتقاطعة، كما تُتيح الرؤية من الأعلى/الأسفل، ومن الأمثلة على ذلك جهاز عرض KMQ .

التصوير المجسم التلقائي

يستخدم جهاز نينتندو 3DS تقنية التصوير المجسم التلقائي بحاجز التباين لعرض صورة ثلاثية الأبعاد.

في هذه الطريقة، لا حاجة للنظارات لرؤية الصورة المجسمة. تعتمد تقنيات العدسات المحدبة وحواجز اختلاف المنظر على وضع صورتين (أو أكثر) على نفس الورقة، في شرائط ضيقة متناوبة، واستخدام شاشة إما تحجب أحد شريطي الصورتين (في حالة حواجز اختلاف المنظر) أو تستخدم عدسات ضيقة مماثلة لثني شرائط الصورة وجعلها تبدو وكأنها تملأ الصورة بأكملها (في حالة المطبوعات المحدبة). ولإنتاج التأثير المجسم، يجب وضع الشخص بحيث ترى إحدى عينيه إحدى الصورتين والأخرى ترى الأخرى. وقد عُرفت المبادئ البصرية للتصوير المجسم التلقائي متعدد المشاهد لأكثر من قرن. [ 13 ]

تُعرض الصورتان على شاشة مموجة عالية الكسب تعكس الضوء بزوايا حادة. ولرؤية الصورة المجسمة، يجب على المشاهد الجلوس بزاوية ضيقة جدًا تكاد تكون عمودية على الشاشة، مما يحد من حجم الجمهور. استُخدمت تقنية العدسات المحدبة في العرض السينمائي للعديد من الأفلام القصيرة في روسيا من عام 1940 إلى عام 1948 [ 14 ] ، وفي عام 1946 للفيلم الروائي الطويل روبينزون كروزو [ 15 ] .

على الرغم من أن استخدامها في العروض المسرحية كان محدودًا نسبيًا، فقد شاع استخدام العدسات المحدبة في العديد من المنتجات المبتكرة، بل واستُخدمت أيضًا في التصوير ثلاثي الأبعاد للهواة. [ 16 ] [ 17 ] ومن الأمثلة الحديثة على استخدامها كاميرا Fujifilm FinePix Real 3D المزودة بشاشة عرض مجسمة تلقائية، والتي صدرت عام 2009. وتشمل الأمثلة الأخرى لهذه التقنية شاشات LCD مجسمة تلقائية في الشاشات، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأجهزة التلفاز، والهواتف المحمولة، وأجهزة الألعاب، مثل Nintendo 3DS .

شاشة عرض ثلاثية الأبعاد

شاشة عرض ثلاثية الأبعاد حجمية (يسار) مع جهاز إدخال لمسي بست درجات حرية (يمين)

تستخدم الشاشات ثلاثية الأبعاد آلية فيزيائية لعرض نقاط الضوء داخل حجم ثلاثي الأبعاد. وتستخدم هذه الشاشات وحدات فوكسل بدلاً من وحدات البكسل . تشمل الشاشات ثلاثية الأبعاد شاشات العرض متعددة المستويات، التي تتكون من عدة مستويات عرض متراصة، وشاشات العرض الدوارة، حيث تقوم لوحة دوارة بمسح حجم ثلاثي الأبعاد.

طُوّرت تقنيات أخرى لإسقاط نقاط ضوئية في الهواء فوق جهاز ما. يُركّز ليزر الأشعة تحت الحمراء على الهدف في الفضاء، مُولّداً فقاعة صغيرة من البلازما تُصدر ضوءاً مرئياً.

مجال الضوء / شاشة عرض ثلاثية الأبعاد

تُعيد شاشة المجال الضوئي إنشاء جزء من مجال ضوئي على سطحها. وعلى عكس الشاشة ثنائية الأبعاد التي تُظهر لونًا مميزًا لكل بكسل، تُظهر شاشة المجال الضوئي لونًا مميزًا لكل شعاع ضوئي. وبهذه الطريقة، ترى العيون من مواقع مختلفة صورًا مختلفة على الشاشة، مما يُحدث اختلافًا في المنظور، وبالتالي يُعطي إحساسًا بالبعد الثالث. تُشبه شاشة المجال الضوئي نافذة زجاجية، حيث يرى الناس أجسامًا ثلاثية الأبعاد خلف الزجاج، على الرغم من أن جميع الأشعة الضوئية التي يرونها تأتي من خلاله.

يمكن إنشاء مجال الضوء أمام الشاشة بطريقتين: 1) عن طريق إطلاق أشعة ضوئية مختلفة في اتجاهات مختلفة عند كل نقطة على الشاشة؛ 2) عن طريق إعادة إنشاء جبهة موجية أمام الشاشة. تُسمى الشاشات التي تستخدم الطريقة الأولى شاشات الأشعة أو شاشات مجال الضوء . أما الشاشات التي تستخدم الطريقة الثانية فتُسمى شاشات الجبهة الموجية أو الشاشات الهولوغرافية . تعمل شاشات الجبهة الموجية بنفس طريقة عمل الهولوغرامات . بالمقارنة مع شاشات الأشعة، لا تعيد شاشة الجبهة الموجية بناء مجال الضوء فحسب، بل تعيد أيضًا بناء انحناء الموجات المستوية، وفروق الطور بين الموجات في اتجاهات مختلفة. [ 18 ]

التصوير التكاملي هو أحد الأساليب القائمة على الأشعة والتي توفر معلومات كاملة عن اختلاف المنظر. ومع ذلك، توجد أيضًا تقنيات قائمة على الأشعة تم تطويرها باستخدام اختلاف المنظر الأفقي فقط. [ 18 ]

شاشات عرض ثلاثية الأبعاد

تُعدّ الشاشة الهولوغرافية تقنية عرض قادرة على توفير آليات الرؤية الأربع: التباين البصري ، واختلاف المنظر الحركي، والتكيف البصري ، والتقارب البصري . ويمكن رؤية الأجسام ثلاثية الأبعاد دون الحاجة إلى نظارات خاصة، مما يمنع إجهاد العين.

في عام 2013، بدأت شركة LEIA Inc، وهي شركة من وادي السيليكون ، بتصنيع شاشات عرض مجسمة تلقائية تُسوَّق على أنها شاشات عرض ثلاثية الأبعاد للأجهزة المحمولة (الساعات الذكية، والهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية) باستخدام إضاءة خلفية متعددة الاتجاهات، مما يسمح بزاوية رؤية واسعة كاملة لرؤية المحتوى ثلاثي الأبعاد . [ 19 ] كان أول منتج لهم جزءًا من هاتف محمول ( Red Hydrogen One )، ولاحقًا في جهاز لوحي يعمل بنظام Android.

التصوير المتكامل

التصوير التكاملي هو شاشة عرض ثلاثية الأبعاد مجسمة تلقائية أو متعددة المناظير ، أي أنه يعرض صورة ثلاثية الأبعاد دون الحاجة إلى نظارات خاصة. ويتحقق ذلك من خلال وضع مجموعة من العدسات المجهرية (شبيهة بالعدسة المحدبة ) أمام الصورة، حيث تبدو كل عدسة مختلفة باختلاف زاوية الرؤية. وبالتالي، فبدلاً من عرض صورة ثنائية الأبعاد تبدو متطابقة من جميع الاتجاهات، فإنه يُعيد إنتاج مجال ضوئي ثلاثي الأبعاد ، مما يُنشئ صورًا مجسمة تُظهر اختلاف المنظر عند تحرك المشاهد.

شاشات عرض المجال الضوئي المضغوط

يجري تطوير تقنية عرض جديدة تُسمى "مجال الضوء المضغوط". تستخدم هذه الشاشات النموذجية لوحات LCD متعددة الطبقات وخوارزميات ضغط أثناء العرض. تشمل التصاميم أجهزة ثنائية الطبقات [ 20 ] ومتعددة الطبقات [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] ، تعمل بخوارزميات مثل التصوير المقطعي المحوسب وتحليل المصفوفات غير السالبة وتحليل الموترات غير السالبة .

مشاكل

لكل تقنية من تقنيات العرض هذه قيودها، سواءً من حيث موقع المشاهد، أو المعدات الضخمة أو غير الجذابة، أو التكلفة الباهظة. ولا يزال عرض الصور ثلاثية الأبعاد الخالية من التشوهات أمراً صعباً.

انظر أيضاً

مراجع

  1. هوليمان، نيكولاس س.؛ دودجسون، نيل أ.؛ فافالورا، جريج إي.؛ بوكيت، لاكلان (يونيو 2011). "شاشات العرض ثلاثية الأبعاد: مراجعة وتحليل للتطبيقات" ( ملف PDF) . مجلة IEEE للمعاملات في البث . 57 ( 2 ) : 362-371 . Bibcode : 2011ITB....57..362H . doi : 10.1109/TBC.2011.2130930 .
  2. ↑ "إيفان ساذرلاند الرائع" . CHM . 2023-02-21 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2025-04-20 .
  3. ↑ المؤتمرات، سيغراف (14 أغسطس 2018). "الواقع الافتراضي في عامه الخمسين: نظام العرض ثلاثي الأبعاد المثبت على الرأس لإيفان ساذرلاند عام 1968" . مدونة سيغراف التابعة لجمعية آلات الحوسبة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أبريل 2025 .
  4. ↑ "موجه موجي ثلاثي الأبعاد جديد يعزز الواقع" . مجلة IOP Physic World. 2014.
  5. ↑ "شاشات عرض ثلاثية الأبعاد قريبة من العين للواقع الافتراضي والمعزز" . أبحاث مايكروسوفت. 2017.
  6. ↑ مارتينز، ر؛ شاؤولوف، ف؛ ها، ي؛ رولاند، ج (2007). "شاشة عرض إسقاطية محمولة تُرتدى على الرأس" . أوبت إكسبرس . 15 (22): 14530-14538 . Bibcode : 2007OExpr..1514530M . doi : 10.1364/oe.15.014530 . PMID 19550732 . 
  7. ↑ هيريتش، د؛ ساركادي، ت؛ لوتشا، ف؛ كوفاتش، ف؛ كوبا، ب (2014). "دراسة شاشة عرض ثلاثية الأبعاد مثبتة على الرأس باستخدام شاشة عاكسة للضوء" . Opt Express . 22 (15): 17823-17829 . Bibcode : 2014OExpr..2217823H . doi : 10.1364/oe.22.017823 . PMID 25089403 . 
  8. ↑ Amazing 3D من تأليف هال مورغان ودان سيمز ليتل، براون وشركاه (كندا) المحدودة، الصفحات 15-16.
  9. ↑ ""المروحية"، مقال بقلم دانيال ل. سيمز . 3dmovingpictures.com . تاريخ الاطلاع: 14 أكتوبر 2010 .
  10. ↑ "سامسونج ثلاثي الأبعاد" . www.berezin.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-12-02 .
  11. ↑ اصنع صورك المجسمة بنفسك، جوليوس ب. كايزر، شركة ماكميلان، ١٩٥٥، صفحة ٢٧١، مؤرشف بتاريخ ٢٦ فبراير ٢٠١١ في أرشيف الإنترنت
  12. ↑ "الرؤية هي التصديق"؛ تكنولوجيا السينما، المجلد 24، العدد 1، مارس 2011
  13. ↑ أوكوشي، تقنيات التصوير ثلاثي الأبعاد، دار النشر الأكاديمية، 1976
  14. ↑ كتاب "ثلاثي الأبعاد المذهل" لهال مورغان ودان سيمز، منشورات ليتل، براون وشركاه (كندا) المحدودة، الصفحات 104-105
  15. ↑ "جمعية المصورين السينمائيين الأمريكيين: منطقة راي و"طغيان التسطيح" « جون بيلي's Bailiwick" . جون بيلي's Bailiwick . 18 مايو 2012. 
  16. ↑ اصنع صورك المجسمة الخاصة بك جوليوس ب. كايزر شركة ماكميلان 1955 الصفحات 12-13.
  17. ↑ ابن نيمسلو، جون دينيس، عالم ستيريو مايو/يونيو 1989 ص. 34–36.
  18. 1 2 ماساهيرو ياماغوتشي؛ كوكي واكونامي. "التمثيلات ثلاثية الأبعاد القائمة على الأشعة والموجات الأمامية للشاشات الهولوغرافية" (PDF) .
  19. ↑ فتال، ديفيد؛ بينغ، زين؛ تران، ثو؛ فو، سوني؛ فيورنتينو، ماركو؛ بروغ، جيم؛ بوسوليل، ريموند ج. (2013). "إضاءة خلفية متعددة الاتجاهات لشاشة عرض ثلاثية الأبعاد واسعة الزاوية بدون نظارات". مجلة نيتشر . 495 (7441): 348-351 . Bibcode : 2013Natur.495..348F . doi : 10.1038/nature11972 . PMID: 23518562. S2CID : 4424212 .  
  20. ↑ لانمان، د.؛ هيرش، م.؛ كيم، ي.؛ راسكار، ر. (2010). "حواجز التباين التكيفية للمحتوى: تحسين شاشات العرض ثلاثية الأبعاد ثنائية الطبقات باستخدام تحليل مجال الضوء منخفض الرتبة" .
  21. ↑ ويتزستين، جي.؛ لانمان، دي.؛ هايدريش، دبليو.؛ راسكار، آر. (2011). "الطبقات ثلاثية الأبعاد: توليف الصور المقطعية لمجال الضوء القائم على التوهين وشاشات النطاق الديناميكي العالي" . معاملات ACM في الرسومات (SIGGRAPH).
  22. ↑ لانمان، د.؛ ويتزستين، ج.؛ هيرش، م.؛ هايدريش، و.؛ راسكار، ر. (2019). "حقول الاستقطاب: عرض مجال الضوء الديناميكي باستخدام شاشات LCD متعددة الطبقات" . معاملات ACM في الرسومات (SIGGRAPH Asia).
  23. ↑ ويتزستين، جي.؛ لانمان، دي.؛ هيرش، إم.؛ راسكار، آر. (2012). "شاشات الموتر: توليف مجال الضوء المضغوط باستخدام شاشات متعددة الطبقات مع إضاءة خلفية اتجاهية" . معاملات ACM في الرسومات (SIGGRAPH).