تعتمد تقنية العرض الهولوغرافي ثلاثي الأبعاد على إعادة إنتاج المجال الموجي الذي ينبعث من جسم أو مشهد تحت الإضاءة بدقة. من الناحية النظرية، يجب أن توفر هذه التقنية للمراقب انغماسًا مثاليًا، بما في ذلك جميع إشارات العمق ذات الصلة، وزاوية عرض 180 درجة، وعمق مجال كبير. ومع ذلك، في التطبيقات العملية، تواجه شاشات العرض الهولوغرافية الديناميكية العديد من القيود، وخاصة من حيث حجم العرض وزاوية العرض، والتي تنشأ عن الحد من عدد وحدات البكسل المتاحة. يتطلب إعادة إنتاج البنية الدقيقة للهولوغرام على السطح الكلي للشاشة عددًا كبيرًا من وحدات البكسل.
في السنوات الأخيرة، حاولت العديد من الدراسات حل هذه المشكلة، بما في ذلك من خلال الإرسال المتعدد الزمني للهولوغرامات الجزئية، ووسائط الهولوغرافية القابلة لإعادة الكتابة، والإرسال المتعدد الزمني أو المكاني لمعدِّلات المجال الضوئي (SLMs)، وتوجيه البيانات الهولوغرافية إلى المستهلكين من خلال الإسقاط. مقل العيون وغيرها من الطرق. وعلى الرغم من ذلك، لا توجد حاليًا أي طريقة يمكنها تحقيق عرض بيانات ثلاثية الأبعاد بمعدل فيديو وفي نفس الوقت توفير تأثير عرض بزاوية عرض كبيرة في أحجام الشاشات التقليدية. وعلى الرغم من قدرة الطرق الأخرى، مثل التصوير المتكامل أو الصور المجسمة الثلاثية الأبعاد، على إعادة إنتاج تأثيرات بصرية تعتمد على المنظور، إلا أنها غالبًا ما تعاني من دقة منخفضة أو نطاق عمق محدود.
المشكلة الرئيسية التي تم تسليط الضوء عليها هي العدد الهائل من وحدات البكسل اللازمة لإعادة إنتاج حقل موجة ثلاثي الأبعاد بدقة، والتي يمكن أن تشكل عقبة أمام تحقيق شاشات ثلاثية الأبعاد عالية الجودة وواسعة النطاق. يقترح المقطع حلاً يعتمد على وحدات البكسل الوظيفية، حيث يتم تقسيم حقل الموجة إلى أجزاء محلية يتم تقريبها بواسطة كثيرات الحدود، مما يقلل من الحاجة إلى مصفوفة بكسل واسعة النطاق.
لتقسيم النقاط الرئيسية:
شاشات ثلاثية الأبعاد وحدود وحدات البكسل:
تتطلب وحدات البكسل الثلاثية الأبعاد عددًا هائلاً من وحدات البكسل لإعادة إنشاء التفاصيل الدقيقة وإشارات العمق التي تساهم في مظهرها الواقعي. التحدي هو أن الشاشات الحالية لا تستطيع التعامل مع تعقيد إنشاء صور ثلاثية الأبعاد ديناميكية وكبيرة الحجم وعالية الدقة في الوقت الفعلي بسبب هذه القيود.
طرق التغلب على مشكلة البكسل:
تم استكشاف استراتيجيات مختلفة لمعالجة هذه القيود، مثل الإرسال المتعدد الزمني والمكاني، والشاشات المثبتة على الرأس، والطرق القريبة من العين، ولكن لم ينجح أي منها بشكل كامل في تقديم شاشة ثلاثية الأبعاد عالية الجودة ومعدل فيديو وكبيرة الحجم مع زاوية عرض واسعة.
البكسلات الوظيفية:
النهج الجديد المقترح في هذه الورقة يتضمن بكسلات وظيفية - يمكن لهذه البكسلات تمثيل حقول موجية كاملة (مثل توزيع الطور الخطي) بدلاً من مجرد نقاط فردية من الضوء. من خلال استخدام أجهزة مثل صفائف المرايا الدقيقة (MMAs)، والتي يمكنها إمالة المرايا الفردية وإمالتها وتحريكها بالمكبس، يمكن تقليل عدد البكسلات المطلوبة بشكل كبير مع الاستمرار في إعادة إنتاج البيانات الثلاثية الأبعاد الأساسية.
التجزئة متعددة الحدود للحقول الموجية:
بدلاً من محاولة رسم خريطة كاملة للصورة المجسمة على مستوى البكسل، فإن الفكرة هي تقريب أجزاء من الحقل الموجي باستخدام متعددات الحدود. تسمح هذه التقنية بخفض حاصل عرض النطاق الترددي الفضائي (SBP) دون المساس بجودة العرض الهولوغرافي بشكل كبير.
مثال عملي واختبار:
يقدم المؤلفون طريقة لتحليل الحقل الموجي الهولوغرافي إلى أجزاء موجية مستوية واختبار جودة إعادة البناء لمستويات مختلفة من التجزئة. كما يخططون للتحقق تجريبياً من صحة الطريقة باستخدام منظمات الضوء المكانية (SLM)، والتي يمكنها تعديل الطور والسماح بالمقارنة بين الحقل الموجي التقريبي والحقيقي.
التطبيقات والتحديات المحتملة:
التطبيقات: يمكن أن يكون هذا النهج مفيدًا بشكل خاص في مجالات مثل شاشات العرض ثلاثية الأبعاد الغامرة والواقع المعزز (AR) والواقع الافتراضي (VR)، حيث تكون الصور المجسمة الكبيرة عالية الجودة بالغة الأهمية.
التحديات: يعتمد نجاح هذه الطريقة على القدرة على تقريب الحقول الموجية بدقة مع الحفاظ على دقة بصرية عالية. ويتطلب استخدام وحدات البكسل الوظيفية معايرة واختبارًا دقيقين لضمان عدم تدهور جودة الصور المجسمة المعاد بناؤها بسبب التعديل الطوري.
في السنوات الأخيرة، حاولت العديد من الدراسات حل هذه المشكلة، بما في ذلك من خلال الإرسال المتعدد الزمني للهولوغرامات الجزئية، ووسائط الهولوغرافية القابلة لإعادة الكتابة، والإرسال المتعدد الزمني أو المكاني لمعدِّلات المجال الضوئي (SLMs)، وتوجيه البيانات الهولوغرافية إلى المستهلكين من خلال الإسقاط. مقل العيون وغيرها من الطرق. وعلى الرغم من ذلك، لا توجد حاليًا أي طريقة يمكنها تحقيق عرض بيانات ثلاثية الأبعاد بمعدل فيديو وفي نفس الوقت توفير تأثير عرض بزاوية عرض كبيرة في أحجام الشاشات التقليدية. وعلى الرغم من قدرة الطرق الأخرى، مثل التصوير المتكامل أو الصور المجسمة الثلاثية الأبعاد، على إعادة إنتاج تأثيرات بصرية تعتمد على المنظور، إلا أنها غالبًا ما تعاني من دقة منخفضة أو نطاق عمق محدود.
المشكلة الرئيسية التي تم تسليط الضوء عليها هي العدد الهائل من وحدات البكسل اللازمة لإعادة إنتاج حقل موجة ثلاثي الأبعاد بدقة، والتي يمكن أن تشكل عقبة أمام تحقيق شاشات ثلاثية الأبعاد عالية الجودة وواسعة النطاق. يقترح المقطع حلاً يعتمد على وحدات البكسل الوظيفية، حيث يتم تقسيم حقل الموجة إلى أجزاء محلية يتم تقريبها بواسطة كثيرات الحدود، مما يقلل من الحاجة إلى مصفوفة بكسل واسعة النطاق.
لتقسيم النقاط الرئيسية:
شاشات ثلاثية الأبعاد وحدود وحدات البكسل:
تتطلب وحدات البكسل الثلاثية الأبعاد عددًا هائلاً من وحدات البكسل لإعادة إنشاء التفاصيل الدقيقة وإشارات العمق التي تساهم في مظهرها الواقعي. التحدي هو أن الشاشات الحالية لا تستطيع التعامل مع تعقيد إنشاء صور ثلاثية الأبعاد ديناميكية وكبيرة الحجم وعالية الدقة في الوقت الفعلي بسبب هذه القيود.
طرق التغلب على مشكلة البكسل:
تم استكشاف استراتيجيات مختلفة لمعالجة هذه القيود، مثل الإرسال المتعدد الزمني والمكاني، والشاشات المثبتة على الرأس، والطرق القريبة من العين، ولكن لم ينجح أي منها بشكل كامل في تقديم شاشة ثلاثية الأبعاد عالية الجودة ومعدل فيديو وكبيرة الحجم مع زاوية عرض واسعة.
البكسلات الوظيفية:
النهج الجديد المقترح في هذه الورقة يتضمن بكسلات وظيفية - يمكن لهذه البكسلات تمثيل حقول موجية كاملة (مثل توزيع الطور الخطي) بدلاً من مجرد نقاط فردية من الضوء. من خلال استخدام أجهزة مثل صفائف المرايا الدقيقة (MMAs)، والتي يمكنها إمالة المرايا الفردية وإمالتها وتحريكها بالمكبس، يمكن تقليل عدد البكسلات المطلوبة بشكل كبير مع الاستمرار في إعادة إنتاج البيانات الثلاثية الأبعاد الأساسية.
التجزئة متعددة الحدود للحقول الموجية:
بدلاً من محاولة رسم خريطة كاملة للصورة المجسمة على مستوى البكسل، فإن الفكرة هي تقريب أجزاء من الحقل الموجي باستخدام متعددات الحدود. تسمح هذه التقنية بخفض حاصل عرض النطاق الترددي الفضائي (SBP) دون المساس بجودة العرض الهولوغرافي بشكل كبير.
مثال عملي واختبار:
يقدم المؤلفون طريقة لتحليل الحقل الموجي الهولوغرافي إلى أجزاء موجية مستوية واختبار جودة إعادة البناء لمستويات مختلفة من التجزئة. كما يخططون للتحقق تجريبياً من صحة الطريقة باستخدام منظمات الضوء المكانية (SLM)، والتي يمكنها تعديل الطور والسماح بالمقارنة بين الحقل الموجي التقريبي والحقيقي.
التطبيقات والتحديات المحتملة:
التطبيقات: يمكن أن يكون هذا النهج مفيدًا بشكل خاص في مجالات مثل شاشات العرض ثلاثية الأبعاد الغامرة والواقع المعزز (AR) والواقع الافتراضي (VR)، حيث تكون الصور المجسمة الكبيرة عالية الجودة بالغة الأهمية.
التحديات: يعتمد نجاح هذه الطريقة على القدرة على تقريب الحقول الموجية بدقة مع الحفاظ على دقة بصرية عالية. ويتطلب استخدام وحدات البكسل الوظيفية معايرة واختبارًا دقيقين لضمان عدم تدهور جودة الصور المجسمة المعاد بناؤها بسبب التعديل الطوري.
