طور الباحثون طريقة عرض ثلاثية الأبعاد بالألوان الكاملة تستخدم شاشة الهاتف الذكي بدلاً من الليزر لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد. ومع مزيد من التطوير، يمكن أن يكون النهج الجديد مفيدًا لشاشات الواقع المعزز أو الافتراضي.
سواء تم استخدام شاشات الواقع المعزز والافتراضي للألعاب أو التعليم أو التطبيقات الأخرى، فإن دمج شاشات العرض ثلاثية الأبعاد يمكن أن يخلق تجربة مستخدم أكثر واقعية وتفاعلية.
وقال قائد فريق البحث ريويتشي هوريساكي من جامعة طوكيو في اليابان: "على الرغم من أن تقنيات التصوير المجسم يمكن أن تخلق تمثيلاً ثلاثي الأبعاد للأشياء يبدو حقيقيًا للغاية، إلا أن الأساليب التقليدية ليست عملية لأنها تعتمد على مصادر الليزر". "يبعث الليزر ضوءًا متماسكًا يسهل التحكم فيه، لكنه يجعل النظام معقدًا ومكلفًا وربما ضارًا للعينين."
In رسائل البصرياتيصف الباحثون طريقتهم الجديدة، التي تعتمد على التصوير المجسم المولد بالكمبيوتر (CGH). بفضل الخوارزمية الجديدة التي طوروها، تمكنوا فقط من استخدام جهاز iPhone ومكون بصري يسمى مُعدِّل الضوء المكاني لإعادة إنتاج صورة ملونة ثلاثية الأبعاد تتكون من طبقتين ثلاثيتي الأبعاد.
وقال أوتويا شيجيماتسو، المؤلف الأول للدراسة: "نعتقد أن هذه الطريقة يمكن أن تكون مفيدة في النهاية لتقليل البصريات، وخفض التكاليف، وتقليل الضرر المحتمل للعيون في الواجهات المرئية المستقبلية وتطبيقات العرض ثلاثية الأبعاد". "وبشكل أكثر تحديدًا، فإن لديها القدرة على تحسين أداء شاشات العرض القريبة من العين، مثل تلك المستخدمة في سماعات الواقع الافتراضي المتطورة."
نهج أكثر عملية
على الرغم من أن CGH يستخدم خوارزميات لإنتاج الصور، إلا أن الضوء المتماسك من الليزر مطلوب عادةً لعرض هذه الصور الثلاثية الأبعاد. وفي دراسة سابقة، أظهر الباحثون أن الضوء غير المتماسك الزماني المكاني المنبعث من شريحة بيضاء من الصمام الثنائي الباعث للضوء يمكن استخدامه في CGH. ومع ذلك، يتطلب هذا الإعداد اثنين من مُعدِّلات الضوء المكانية - وهي الأجهزة التي تتحكم في واجهات موجات الضوء - وهو أمر غير عملي بسبب تكلفتها.
في الدراسة الجديدة، طور الباحثون طريقة أقل تكلفة وأكثر عملية وغير متماسكة لـ CGH. قال هوريساكي: "يتماشى هذا العمل مع تركيز مختبرنا على التصوير الحاسوبي، وهو مجال بحثي مخصص لابتكار أنظمة التصوير البصري من خلال دمج البصريات مع علم المعلومات". "نحن نركز على تقليل المكونات البصرية والتخلص من المتطلبات غير العملية في الأنظمة البصرية التقليدية."
يقوم النهج الجديد بتمرير الضوء من الشاشة من خلال مُعدِّل الضوء المكاني، والذي يقدم طبقات متعددة من صورة ثلاثية الأبعاد كاملة الألوان. على الرغم من أن هذا قد يبدو بسيطًا، إلا أنه يتطلب نمذجة عملية انتشار الضوء غير المتماسكة من الشاشة بعناية ومن ثم استخدام هذه المعلومات لتطوير خوارزمية جديدة تقوم بتنسيق الضوء القادم من شاشة الجهاز باستخدام مُعدِّل ضوء مكاني واحد.
صور ثلاثية الأبعاد من الهاتف الذكي
وقال شيجيماتسو: "إن شاشات العرض الثلاثية الأبعاد التي تستخدم ضوءًا منخفض التماسك يمكن أن تتيح عرضًا واقعيًا ثلاثي الأبعاد مع إمكانية تقليل التكاليف والتعقيد". "على الرغم من أن العديد من المجموعات، بما في ذلك مجموعتنا، قد أظهرت عروضًا ثلاثية الأبعاد باستخدام ضوء منخفض التماسك، فقد أخذنا هذا المفهوم إلى أقصى الحدود باستخدام شاشة الهاتف الذكي."
ولتوضيح الطريقة الجديدة، أنشأ الباحثون نسخة بصرية من طبقتين لصورة ثلاثية الأبعاد كاملة الألوان من خلال عرض طبقة ثلاثية الأبعاد على شاشة هاتف iPhone 3 Pro وطبقة ثانية على مُعدِّل الضوء المكاني. تم قياس الصورة الناتجة ببضعة ملليمترات على كل جانب.
ويعمل الباحثون الآن على تحسين التكنلوجيا حتى يتمكن من عرض صور ثلاثية الأبعاد أكبر بطبقات أكثر. ستجعل الطبقات الإضافية الصور تبدو أكثر واقعية من خلال تحسين الدقة المكانية والسماح للأشياء بالظهور على عدة أعماق أو مسافات مختلفة من العارض.