Tietokoneella luodut hologrammit (CGH)ovat mullistaneet holografian alan mahdollistamalla kolmiulotteisten kuvien digitaalisen luomisen ja näyttämisen ilman perinteisiä holografisia tallennusmateriaaleja. Nämä hologrammit hyödyntävät laskennallisia algoritmeja simuloidakseen häiriökuvioita, joita todellinen kohde luoisi, mikä mahdollistaa holografisten kuvien luomisen, jotka voidaan näyttää useilla eri tekniikoilla. Tässä artikkelissa tutkimme tietokoneella luodun hologrammin luomisen perusvaiheita keskittyen Fourier-pohjaisiin hologrammeihin, jotka edustavat tärkeää CGH-luokkaa.
Vaihe 1: Holografian periaatteiden ymmärtäminen
Ennen kuin sukeltaa tietokoneella luodun hologrammin luomisen yksityiskohtiin, on tärkeää, että sinulla on perustavanlaatuinen käsitys holografiasta. Pohjimmiltaan holografia on tekniikka kohteen kolmiulotteisen rakenteen tallentamiseksi ja rekonstruoimiseksi vangitsemalla kohteen heijastamien tai lähettämien valoaaltojen ja vertailusäteen väliset interferenssikuviot. Nämä häiriökuviot voivat, kun ne valaistaan sopivalla valonlähteellä, rekonstruoida kolmiulotteisen kuvan alkuperäisestä kohteesta.
Vaihe 2: Objektin tietojen valmistelu
Ensimmäinen askel tietokoneella luodun hologrammin luomisessa on hankkia tai luoda tietoja, jotka edustavat kohdetta, jonka haluat holografisesti näyttää. Nämä tiedot voivat olla peräisin useista lähteistä, kuten 3D-skannauksista, tietokonemalleista tai jopa kuvista todellisista kohteista. Kun sinulla on nämä tiedot, sinun on muunnettava ne muotoon, jota CGH-algoritmi voi käyttää. Tämä tarkoittaa tyypillisesti kohteen esittämistä pisteiden tai monikulmioiden sarjana sekä niihin liittyviä väri- ja materiaaliominaisuuksia.
Vaihe 3: Valokentän laskeminen
Kun kohteen tiedot ovat kädessä, seuraava askel on laskea valokenttä, jonka havainnoitsija tarkastelee kohdetta tietystä paikasta ja suunnasta. Tämä valokenttä sisältää tietoa kohteesta lähtevien valoaaltojen amplitudista ja vaiheesta sekä niiden suunnasta. Fourier-pohjaisissa hologrammeissa tämä valokenttä lasketaan tyypillisesti kaukaisessa tarkkailijatasossa, joka edustaa hypoteettista tasoa, joka sijaitsee huomattavan etäisyyden päässä kohteesta.
Vaihe 4: Fourier-muunnos linssitasoon
Kun valokenttä kaukaisessa havainnointitasossa on laskettu, seuraava askel on käyttää Fourier-muunnosta tämän kentän muuntamiseksi takaisin linssin tasolle. Fourier-muunnos on matemaattinen operaatio, joka jakaa funktion sen taajuuskomponentteihin, jotka tässä tapauksessa edustavat kohteesta lähtevän valon eri kulmia ja aallonpituuksia. Soveltamalla Fourier-muunnosta valokenttään kaukaisessa tarkkailijatasossa, voimme saada holografisen kuvion, joka koherentilla valonlähteellä valaistuna ja sopivan linssin läpi katsottuna rekonstruoi alkuperäisen kolmiulotteisen kuvan.
Vaihe 5: NäytäTietokoneella luotu hologrammi
Lopuksi, kun holografinen kuvio on laskettu, se voidaan näyttää useilla eri tekniikoilla. Fourier-pohjaisissa hologrammeissa tämä sisältää tyypillisesti spatiaalisen valon modulaattorin (SLM), kuten LCD- tai LED-näytön, käytön koherentin valonlähteen (esim. laserin) amplitudin ja vaiheen moduloimiseksi lasketun holografisen kuvion mukaisesti. . Tuloksena olevat valoaallot häiritsevät sitten toisiaan muodostaen rekonstruoidun kolmiulotteisen kuvan, jota sopivalla etäisyydellä ja kulmassa oleva tarkkailija voi nähdä.
Luodaan ctietokoneella luotu hologrammisisältää useita avainvaiheita, mukaan lukien kohteen tietojen valmistelu, valokentän laskeminen, Fourier-muunnoksen soveltaminen ja lopuksi holografisen kuvion näyttäminen. Vaikka Fourier-pohjaiset hologrammit edustavat vain yhtä lähestymistapaa CGH:hen, ne ovat osoittautuneet tehokkaaksi työkaluksi kolmiulotteisten kuvien luomiseen ja näyttämiseen. Teknologian edistyessä voimme odottaa näkevämme tulevina vuosina entistä kehittyneempiä ja monipuolisempia menetelmiä tietokoneella luotujen hologrammien luomiseen ja esittämiseen.
