أن تطفو شاشتك في الهواء، تزور أماكن مختلفة وأنت في مكانك، تتوقف عن التحدث عبر الهاتف لأنك ستتحدث إلى هذا الشخص وهو أمامك مهما كان بعيد… إنها تقنية الهولوجرام وهي اليوم حقيقة وليست إلا البداية فقط!
التصوير ثلاثي الأبعاد وتقنية الهولوجرام ليست جديدة، فقد بدأ تطويرها منذ عام 1962، لتصل اليوم إلى ما هي عليه، ولتفتح أبواب ضخمة من التطور في المستقبل. فما هي هذه التقنية؟ كيف تعمل؟ ما تطبيقاتها؟
ما هي تقنية الهولوجرام Hologram Technology؟
تقنية الهولوجرام هي المرحلة التالية بعد تقنية التصوير الفوتوجرافي، حيث يتم تسجيل الضوء المنتشر من الشيء، ومن ثم يتم عرضه كشكل ثلاثي الأبعاد 3D ويمكن رؤيته يطفو في الهواء.
المميز في هذه المجسمات ثلاثية الأبعاد أنها تجعل الصور والرسومات تبدو وكأنها تطفو في الهواء بدون شاشة أو بالقرب من الشاشة، إلى جانب كونها واقعية إلى حد بعيد وقادرة على إظهار الشكل من جوانه كلها كما لو كان حقيقي وموجود أمامك في اللحظة.
تاريخ تقنية الهولوجرام
تم اختراع وتطوير تقنية التصوير المجسم من قبل عالم الفيزياء دينيس جابور Dennis Gabor في أواخر الأربعينيات من القرن الماضي (حصل بعد سنوات على جائزة نوبل في الفيزياء).
على يد العالمين إيميت ليث Emmett Leith وجوريس أوباتنكس Juris Upatnieks من جامعة ميشيغان الأمريكية، ظهرت أول صور هولوجرامية وكان ذلك في بداية الستينيات، وكانت الصور لقطار لعبة وعدد من الطيور.
أما أول صورة هولوجرامية لإنسان فقد ظهرت في أواخر الستينيات وتحديدًا عام 1967.
في عام 2009 تم تطوير العروض ثلاثية الأبعاد، واليوم يمكن عرض صورة مجسمة من موقع آخر في الوقت الفعلي.
آلية عمل تقنية الهولوجرام
تعتمد آلية العمل على تسجيل تداخل بين شعاعين من الليزر ضمن وسط التسجيل، فيتم تسجيل نمط التقاطع.
هذان الشعاعان هم بالأصل شعاع ليزر واحد، ينقسم إلى حزمتين متطابقتين:
- الحزمة الأولى (حزمة الإضافة أو الكائن) يتم توجيهها إلى الجسم المراد تصويره، ومن ثم بعثرتها إلى وسط التسجيل.
- الحزمة الأخرى (الحزمة المرجعية) يتم إعادة توجيهها عن طريق المرايا إلى وسط التسجيل بدون المرور على الكائن المراد تصويره.
الآن الحزمتين في وسط التسجيل، تتقاطعان معًا ويتم تسجيل التقاطع ونمط التداخل، أما لعرض الصورة فيتم استخدام شعاع ليزر مطابق لما تم استخدامه في التصوير، وينحرف هذا الشعاع وفق نمط التقاطع السابق، وهذا يعمل على إنتاج مجال ضوئي يطابق المشهد الذي تم تصويره.
بناء المجسم الهولوجرامي ثلاثي الأبعاد
بنفس الآلية السابقة، وعن طريق 3 خطوات رئيسية يتم بناء مجسم هولوجرامي ثلاثي الأبعاد، وهي:
- التسجيل المتسلسل، من منظور مختلف، أي التقاط متعدد عن طريق مجموعة كاميرات.
- تحويل البيانات التي تم التقاطها إلى تنسيق بياني مناسب.
- عرض البيانات التي تم التقاطها وتنسيقها.
يتم استخدام نظام المرايا الدوارة في تجهيزات عرض الصور الهولوجرامية، بحيث يتم تدوير المرايا بسرعة عالية، حتى تعكس الأشعة بكل الاتجاهات، وهذا ما يجعل عرض الصور بكل الزوايا أمر ممكن.
المجسمات الهولوجرامية الملونة
أما لإنشاء صورة هولوجرامية ملونة فيتم تسجيل أنماط التداخل الشعاعي بأطوال موجية مختلفة، وكذلك أجهزة العرض تستخدم الأشعة بأطوال موجية مختلفة ليتم عرض الألوان.
هل الصور المجسمة موجودة فعلًا؟
أقرب الصور المجسمة إليك هي تلك الموجودة في محفظتك، نعم، محفظتك! فمعظم أوراق ورخص القيادة، البطاقات الشخصية، بطاقات الائتمان، الأوراق النقدية…. تحمل صور مجسمة تكمن مهمتها في الحماية من التزوير، ولكنها بسيطة جدًا كل ما في الأمر أنه يحصل تغيير في اللون أو الشكل عند تحريك وإمالة الورقة.
أما عن المجسمات الكبيرة التي تكون مضاءة بالليزر ويتم إنشاؤها بالاعتماد على إضاءة خاصة، فهي في الواقع سطح ثنائي البعد، ولكن يتم عرضه بشكل مجسم، يمكنك رؤية هذه المجسمات بدون استخدام أي نظارات خاصة، وهي تحمل دقة عالية من حيث التفاصيل.
الفرق بين التصوير ثلاثي الأبعاد والتصوير الفوتوجرافي
يأتي الفرق بين الصور الفوتوجرافية والصور ثلاثية الأبعاد بشكل أساسي من الاختلاف بين تقنية تسجيل وعرض كل نوع.
آلية التصوير
الصور ثلاثية الأبعاد تمثل تسجيل للمعلومات الضوئية للضوء الآتي من الشكل أو المشهد الأصلي، فيتم تسجيله تمامًا كما هو مبعثر في مختلف الاتجاهات، وهذا ما يتيح عرض مجسم ثلاثي الأبعاد يمكنك رؤيته من كل الجهات كما لو كان حقيقي.
بينما التصوير الفوتوجرافي يمثل تسجيل الضوء من اتجاه واحد.
مصدر الضوء
في التصوير الفوتوجرافي يتم الاعتماد على مصدر ضوء عادي كالشمس، أو الإنارة الداخلية… في المقابل في التصوير ثلاثي الأبعاد فبشكل أساسي يعتمد على الليزر لتسجيل تشتت وتبعثر الأشعة.
ظروف الرؤية
يمكن رؤية الصٍور الفوتوجرافية في ظروف إضاءة مختلفة، بينما الصور ثلاثية الأبعاد تحتاج إلى إضاءة محددة.
تقسيم وتقطيع الصور
إن قص أو قطع الصور الفوتوجرافية سوف يعطيك جزئين من الصور كل جزء يعرض جزء من المشهد.
في المقابل قطع الصور الهولوجرامية أو ثلاثية الأبعاد صحيح سوف يعطيك جزئين، ولكن ستكون قادر على رؤية المشهد بالكامل في كل جزء.
يرجع ذلك إلى أنه في الصور الفوتوجرافية، كل نقطة تمثل الضوء المنتشر من هذه النقطة فقط، بينما في الصور ثلاثية الأبعاد كل نقطة تحمل معلومات ضوئية من كل المشهد بالكامل، الأمر يشبه أن تنظر إلى الشارع من نافذة غرفتك الكبيرة، ومن ثم تنظر إلى نفس الشارع من نافذة أصغر، ما يزال بإمكانك رؤية المشهد بالكامل من خلال تحريك رأسك وتغيير زاوية الرؤية.
تطبيقات تقنية الهولوجرام
توجد تطبيقات كثيرة جدًا لتقنية الهولوجرام في مجالات مختلفة، أهم هذه التطبيقات:
1 – التخزين البياني الهولوجرامي
التخزين الهولوجرامي هو المرشح الأفضل ليكون الجيل التالي من وسائط التخزين!
فبالاعتماد على تقنيات ثلاثية الأبعاد يمكن تخزين كميات هائلة من المعلومات داخل بلورات أو بوليمرات ذات كثافة عالية، هذا يعني الاستخدام الكامل لحجم وسط التخزين بدلًا من استخدام السطح فقط.
ويعتقد الباحثون أنه في حال استخدام البوليميرات المناسبة في التخزين، فإن سرعة الكتابة ستكون بواحدة جيجا بايت في الثانية، أما سرعة القراءة ستقدر بواحدة التيرا بايت في الثانية.
2 – الهولوجرام في العمارة
حيث يتم عرض النموذج باختيارات عديدة من حيث الحجم، بدايةً من حجم نموذج التخطيط، وصولًا حتى الحجم الحقيقي مع إمكانية التجوال ضمن المجسم. هذا يتحقق نتيجة لربط النموذج في برامج الكاد مع تجهيزات العرض ثلاثية الأبعاد.
ما يوفر إمكانية أكبر وأكثر دقة لاختيار واختبار التصميم، ويجعل العمل كفريق أسهل وأكثر وضوحًا بالنسبة للمهندسين والفنيين.
3 – الهولوجرام في نماذج المدن والخدمات
نمذجة وعرض المدن بتقنية الهولوجرام يفتح الكثير من الإمكانيات الهائلة، كأن يتم رسم المسار للطائرات، ربط المدن الذكية مع الخوادم، توضيح مسارات الطرق، التركيز على الأماكن السياحية…
4 – الهولوجرام في مجال الترفيه والعروض الفنية
احتلت تقنية الهولوجرام مكانتها الخاصة في مجال الترفيه والعروض بالفعل، سواء كان ذلك يخص عرض مقاطع لأماكن أو كائنات أو رسوم، أو حتى إحياء عروض مسرحية وغنائية لمشاهير متوفيين…
5 – الهولوجرام في الألعاب
يمكن لتقنية الهولوجرام أن تجعل ألعاب الفيديو أكثر واقعية، وإلى جانب المؤثرات البصرية والصوتية.
6 – الهولوجرام في المطاعم
بدلًا من قراءة قائمة الطعام المعتادة والنظر إلى المكونات المكتوبة، يمكنك معاينة الوجبة والمكونات وطريقة التقديم من خلال تقنية الهولوجرام، حيث يتم عرض نموذج مطابق للوجبة يوضح طبيعة، شكل، محتوى الطبق…
7 – الهولوجرام في الاتصالات
بدلًا من إجراء الاتصالات بشكل عادي أو إرسال الرسائل، أو حتى المكالمات الفيديوية… يمكن من خلال تقنية الهولوجرام المباشرة، أن تجري اتصال هولوجرامي، بحيث كل من الطرفين يرى صورة مجسمة للآخر، تنقل صوته وحركته وإيماءاته للآخر في الوقت الفعلي.
8 – المتاحف ثلاثية الأبعاد
متاحف تعتمد على الصور ثلاثية الأبعاد، بحيث يتم عرض القطع الأثرية بشكل مجسم، يمكن رؤية التفاصيل وتغيير زاوية الرؤية، تكبيره وتصغيره… لعل ميزة الاعتماد على تقنية الهولوجرام في المتاحف أكثر من مجرد كونها طريقة رائعة للعرض، وإنما هي تقنية قادرة على الاحتفاظ بالتاريخ وبالقطع الأثرية.
9 – السياحة الهولوجرامية
اختر المكان الذي تود زيارته، المعلم السياحي أو الأثري، ويمكنك الشعور كما لو أنك متواجد هناك بالفعل، إنها طريقة مفيدة جدًا بالنسبة للأشخاص الذي لا يمكن لهم السفر أو مغادرة المنزل، ككبار السن، أو ذوي الاحتياجات الخاصة…
10 – الهولوجرام في مجال التعليم
من خلال تقنية الهولوجرام، يمكن أن يتم شرح الدروس من قبل صورة ثلاثية الأبعاد حية للأستاذ، وهو في مكان آخر مختلف تمامًا.
11 – الهولوجرام في مجال التسويق
طريقة مميزة وجديدة لجذب انتباه العملاء إلى المنتج أو الخدمة التي تقوم بتقديمها، فيتم عرض صورة ثلاثية الأبعاد للمنتج، بحيث يمكن للعملاء رؤيتها من كل الزوايا… هذا الأمر مناسب للمنتجات والخدمات التي تحتاج إلى معاينة، ويعتبر نقطة قوة وخاصةً مع العملاء الذي يحبون رؤية المنتج بكل تفاصيله.
12 – الهولوجرام في مجال الطب
التصوير ثلاثي الأبعاد قادر على إحداث ثورة كبيرة في مجال الطب، فيمكن أن يتيح إمكانية أكبر بالنسبة للطلاب والمتدربين، بحيث يمكنهم رؤية والتعامل مع الصور المجسمة بسهولة.
كذلك فإن المسح بالموجات فوق الصوتية والرنين المغناطيسي بالاعتماد على تقنيات متقدمة تعمل على إنتاج صور مجسمة وبالألوان الكاملة لجسم الإنسان والأعضاء المعقدة، مثل: الكبد، الرئتين، الأعصاب… هذه الصور يمكن أن تساهم في زيادة دقة التشخيص، ووصف مسار العمل الجراحي قبل البدء بالعملية، كذلك زيادة نسبة نجاحه…
13 – المساعد الشخصي ثلاثي الأبعاد
وهو عبارة عن مساعد هولوجرامي يعطيك التعليمات أو يجيب على أسئلتك، يمكن أن يكون مساعد في سيارتك، أو مرشد سياحي في الأماكن السياحية، أو مساعد للبرامج والتطبيقات… كذلك من المتوقع أن تتطور هذه التقنية حتى يتمكن كل شخص من امتلاك مساعد شخصي هولوجرامي خاص به.
14 – الصور المجسمة والأمن
الصور ثلاثية الأبعاد معقدة، فهذا الأمر يضيف ميزة لها وتحديدًا في مجال الأمن ومنع الاحتيال.
فمثلًا بدأت الأوراق النقدية في المملكة المتحدة بالاعتماد على الصور المجسمة الآمنة، فالورقة النقدية بقيمة 5 جنيه إسترليني تحتوي على صورة ساعة بيج بن مجسمة، وتعتمد هذه الصورة على مجموعة من الألوان المتغيرة عند تحريك وإمالة الورقة النقدية.
15 – الهولوجرام في المجال العسكري
الخرائط ثلاثية الأبعاد التي تضمن الكثير من الإمكانيات، مثل توضيح التضاريس بالتفصيل، التكبير والتصغير، التحكم بزاوية الرؤية… سوف تجعل الاستطلاع والتدريبات أسهل وأكثر وضوحًا، وهذا الأمر بالغ الأهمية وخاصةً في حالات الطوارئ، والإخلاء والإنقاذ العسكري.
تجربة كريستوف – تقنية الهولوجرام بديل المكالمات الفيديوية
كريستوف غرينغر هير، هو الرئيس التنفيذي لشركة الساعات السويسرية الفاخرة ICW، وكان من المقرر أن يسافر إلى الصين لحضور حدث الساعات في شنغهاي في أبريل 2019، ولكنه لم يتمكن من ذلك بسبب القيود التي فرضتها جائحة كورونا.
لذا قرر الانضمام إلى الحدث كصورة ثلاثية الابعاد بالحجم الطبيعي، مع القدرة على التحدث والاستماع إلى الأشخاص الموجودين هناك.
يقول رئيس شركة بورتل للصور ثلاثية الابعاد ديفيد نوسباوم: “لقد قمنا بإرساله من مكتبه في سويسرا إلى شنغهاي، لقد تحدث مع المديرين التنفيذيين هناك، وحتى أنه كشف عن ساعة جديدة، وتم كل ذلك في الوقت الفعلي بشكل مباشر”.
لقد ازداد الاهتمام بالاعتماد على الصور المجسمة بعد ذلك عندما فرضت جائحة كورونا التوقف عن السفر على مستوى عالمي في عام 2020، لتكون مستقبل المكالمات الفيديوية.
الصناديق المحوسبة لشركة بورتل
شركة بورتل هي الشركة الرائدة في مجال التكنولوجيا والصور المجسمة، تستخدم في عرض الصور صناديق محوسبة تظهر داخلها الصورة ثلاثية الأبعاد للشخص بالحجم الطبيعي، مزودة بمكبرات صوت حتى يكون من الممكن سماء صوت الصورة الهولوجرامية.
وتشتمل على كاميرات وأجهزة ميكروفون حتى يتمكن المستخدم من سماع ورؤية الأشخاص الموجودين أمام صندوق الإسقاط. يتم التحكم بكل شيء عبر الإنترنت.
تكلفة تقنية الهولوجرام
تبلغ تكلفة البوابتين 60 ألف دولار أمريكي، وبالتالي فهي مكلفة كثيرًا، ولكن يمكن استئجارها مقابل مبلغ أقل.
الاتصالات الهولوجرامية من مايكروسوفت
على الجهة الأخرى تعتمد تقنية الاتصالات الرقمية من مايكروسوفت على نظارات وسماعات رأس، ولكن الصور ثلاثية الأبعاد لا تكون نابضة بالحياة، وهذا يجعلها أرخص بكثير فتبلغ تكلفتها حوالي 3500 دولار.
بحيث يتم الاتصال بين شخصين أو أكثر، كل منهم يرتدي سماعات الرأس الخاصة به، ويتم عرض الصور أمامهم بحيث يبدو الطرف الآخر كما لو أنه موجود في الغرفة ذاتها.
سلبيات تقنية الهولوجرام
أستاذ الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر في جامعة ستانفورد الأستاذ جوردون ويتزشتاين، يحذر من المشاكل التي يمكن أن تواجهنا في المستقبل مع تقنية الهولوجرام. فإن أصبحت هذه التقنية أكثر انتشارًا وأقرب للأشكال الحقيقية الواقعية، فسوف يصبح من الصعب تمييز الواقع عن الصور ثلاثية الأبعاد.
على الرغم من كون الصور المجسمة وتقنية الهولوجرام كانت من الأفلام الخيالية، ولكنها اليوم هنا في الواقع، وقريبة جدًا، وما نشهده الآن ما هو إلا البداية فقط للتقنيات ثلاثية الأبعاد!
وقريبًا جدًا سوف نستبدل الشاشات العادية ونستغني عن مقاطع الفيديو الموجودة اليوم، لتحل مكانها الصور المجسمة.
المصادر
How Does Hologram Technology Work, and Why is it Becoming Vital? – lamasatech
HOW CAN OUR HOLOGRAMS HELP? IN YOUR INDUSTRY? – axiomholographics
Using artificial intelligence to generate 3D holograms in real-time – Massachusetts Institute of Technology
