نمایشگرهای حجمی چه هستند؟

در این مقاله به صنعت رو به پیشرفت نمایشگرهای حجمی یا نمایشگرهای سه بعدی واقعی (نه مجازی) که نیاز به هیچ عینک یا پوششی برای درک سه بعدی بودن نمایش ندارند و افراد می توانند در محیطی واقعاً سه بعدی تعامل داشته باشند پرداخته می شود.

نمایشگرهای حجمی چه هستند؟

پیشرفت های مداوم در فناوری اطلاعات منجر به افزایش تقاضا برای نمایشگرهای سه بعدی شده است. در واقع، طیف گسترده ای از تجهیزات سه بعدی نسبتاً بالغ در حال حاضر در بازار موجود است. با این حال، سیستم های موجود از این عیب برخوردارند که کاربران مجبورند از دستگاه های مخصوص برای جدا کردن تصاویر چشم چپ و راست استفاده کنند. چنین سیستم های “مشاهده با کمک” در بسیاری از برنامه های حرفه ای کاملاً استقرار یافته است. با این حال، گسترش بیشتر در زمینه های دیگر مستلزم سیستم های “مشاهده آزاد” با بهبود راحتی در دید و سازگاری نزدیک تر با مکانیسم های بینایی است. فناوری های مربوطه هنوز در حال توسعه هستند.

گسترش فناوری سه بعدی در حال حاضر از فعالیت های متعددی انگیزه می گیرد. ارائه دهندگان محتوا در زمینه چند رسانه ای بازار بازی های سه بعدی واقعی و سواری ماجراجویی در واقعیت مجازی، نرم افزارهای خود را پیدا کرده اند.

توسعه دهندگان فرصت راه اندازی نسل جدیدی از رابط های کاربری گرافیکی سه بعدی را تشخیص داده اند، جامعه اینترنت ساختار داده ها را برای انتقال اشیاء سه بعدی تعیین می کند.

آماده سازی زیرساخت برای ویدئو کنفرانس سه بعدی در حال انجام است. علاوه بر این، فناوری های پایه برای بازار سه بعدی آینده پیشرفت قابل توجهی داشته است. همان طور که در مثال های مختلف نشان داده می شود، توسعه صفحه نمایش سه بعدی از پیشرفت های اخیر در فناوری LC بسیار سود برده است. عوامل دیگری که نقش اصلی را ایفا خواهند کرد، پردازنده های سیگنال چند رسانه ای قابل برنامه ریزی جدید، رشد سریع شبکه های دیجیتالی با سرعت بالا، و تأمین قدرت محاسباتی بیشتر با هزینه های کم هستند.

بنابراین، در صورت وجود نمایشگرهای سه بعدی که درک فوری فضا را بدون هیچ گونه اثرات جانبی مختل کننده مقدور می سازند شانس موفقیت زیاد است. این چالش مهم فناوری است. راه حل های مناسب مستلزم درک کامل مکانیسم های بینایی دو چشمی است.

دید فضایی بر اساس نشانه های عمقی تک چشمی و دو چشمی موجود در صحنه مشاهده شده است. نشانه های تک چشمی با یک چشم قابل مشاهده هستند و برای ایجاد توهم حجم و عمق در سطوح صاف تصویر استفاده می شوند. نمونه های متداول عبارتند از چشم انداز خطی و هوایی، شیب های بافت، همپوشانی اجسام و توزیع نور و سایه ها.

نمایشگرهای حجمی

نمایشگرهای حجمی نمایشی بصری از اجسام را در سه بعد ایجاد می کنند، با زاویه دید کروی تقریباً ۳۶۰ درجه که در آن تصویر با حرکت بیننده تغییر می کند. نمایشگرهای حجمی واقعی به دو دسته تقسیم می شوند: نمایشگرهای حجم جاروب شده و نمایشگرهای حجم استاتیک. نمایشگرهای حجم جاروب شده از ماندگاری بینایی انسان برای ایجاد مجدد تصاویر حجمی از “برش های” دو بعدی سریع استفاده می کنند. نمایشگرهای حجم استاتیک از هیچ قسمت متحرک عمده ای برای نمایش تصاویر استفاده نمی کنند ، بلکه بر حجم سه بعدی عناصر فعال (عناصر تصویر حجمی یا وُکسل ها) که رنگ (یا شفافیت) را تغییر می دهند برای نمایش یک گزینه جامد تکیه می کنند.

در توضیح تفصیلی تر باید بگوییم یک دستگاه نمایش حجمی یک دستگاه نمایش گرافیکی است که یک تصویر بصری از یک شیء را در سه بعد فیزیکی تشکیل می دهد، در مقابل تصویر مسطح صفحه های سنتی که عمق را از طریق تعدادی جلوه های بصری مختلف شبیه سازی می کنند. یکی از تعاریفی که توسط پیشگامان در این زمینه ارائه شده است این است که نمایشگرهای حجمی از طریق انتشار، پراکندگی یا پخش مجدد نور از مناطق مشخص در فضا (x، y،z) تصاویر سه بعدی ایجاد می کنند

نمایشگرهای سه بعدی حجمی خود استروسکوپی یا اتوستروسکوپی (autostereoscopic) هستند زیرا تصاویر سه بعدی قابل مشاهده با چشم غیر مسلح ایجاد می کنند.

اتوستروسکوپی هر روشی برای نمایش تصاویر استریوسکوپی (افزودن درک دو چشمی از عمق سه بعدی) بدون استفاده از روکش یا عینک مخصوص از طرف بیننده است.

از آن جا که سرپوش مورد نیاز نیست ، به آن “سه بعدی بدون عینک” نیز می گویند. دو رویکرد وسیع در حال حاضر برای تطبیق اختلاف منظر حرکت و زاویه دید وسیع تر مورد استفاده قرار می گیرد: ردیابی چشم و نمای چندگانه، به طوری که صفحه نمایش نیازی به حس مکان چشم بیننده ندارد. نمونه هایی از فناوری نمایشگرهای اتوستروسکوپی شامل عدسی کوژ، مانع اختلاف منظر، نمایش حجمی، نمایشگرهای هولوگرافی و میدان نوری است.

انواع

تلاشهای مختلفی برای تولید دستگاههای تصویربرداری حجمی انجام شده است. هیچ گونه “طبقه بندی” ای از انواع نمایشگرهای حجمی به طور رسمی پذیرفته نشده است، موضوعی که با جابجایی های زیاد ویژگی های آنها پیچیده می شود. به عنوان مثال، روشنایی درون یک نمایشگر حجمی می تواند مستقیماً از چشمه یا از طریق سطح میانی مانند آینه یا شیشه به چشم برسد. به همین ترتیب، این سطح، که نیازی به ملموس شدن ندارد، می تواند تحت حرکتی مانند نوسان یا چرخش قرار گیرد. یک دسته بندی به شرح زیر است:

صفحه نمایش حجم جاروب شده

نمایشگرهای سه بعدی حجمی سطح (یا “جاروب شده”) بر ماندگاری بینایی انسان تکیه می کنند تا مجموعه ای از برش های شیء سه بعدی را در یک تصویر سه بعدی ترکیب کنند. انواع نمایشگرهای حجم جاروب شده ایجاد شده است.

به عنوان مثال، صحنه سه بعدی از نظر محاسباتی به مجموعه ای از “برش ها” تجزیه می شود که می تواند مستطیل، دیسک شکل یا مقطع مارپیچ باشد، که بر روی آن یا از سطح نمایشگر تحت حرکت قرار می گیرد. تصویر روی سطح دو بعدی (که با طرح ریزی روی سطح، LED های تعبیه شده در سطح یا سایر تکنیک ها ایجاد می شود) با حرکت یا چرخش سطح تغییر می کند. به دلیل تداوم بینایی، انسان حجم مداوم نور را درک می کند. سطح صفحه نمایش می تواند منعکس کننده، انتقال دهنده یا ترکیبی از هر دو باشد.

نوع دیگری از نمایشگر سه بعدی که از اعضای صفحه نمایش های سه بعدی با حجم جارو شده می باشد، معماری آینه متغیر است. یکی از اولین ارجاعات به این نوع سیستم مربوط به سال ۱۹۶۶ است که در آن سر طبل آینه ای ارتعاشی مجموعه ای از الگوها را از منبع تصویر دو بعدی با فریم بالا، مانند نمایش بردار، به مجموعه ای از سطوح عمقی منعکس می کند.

حجم استاتیک

به اصطلاح نمایشگرهای سه بعدی حجمی “حجم استاتیک” تصاویر را بدون هیچ گونه قسمت متحرک ماکروسکوپی در حجم تصویر ایجاد می کنند.

این احتمالاً “مستقیم” ترین شکل نمایش حجمی است. در ساده ترین حالت، یک حجم آدرس پذیر از عناصر فعال ایجاد می شود که در حالت خاموش شفاف هستند اما در حالت روشن، یا مات یا روشن هستند. هنگامی که عناصر (به نام voxels ) فعال می شوند، یک الگوی جامد را در فضای صفحه نمایش نشان می دهند.

چندین نمایشگر حجمی استاتیک با حجم ثابت، از نور لیزر برای تحریک تشعشع قابل مشاهده در یک جامد، مایع یا گاز استفاده می کنند. به عنوان مثال ، برخی از محققان هنگام تبدیل نورهای متقاطع پرتوهای لیزری مادون قرمز با فرکانس های مناسب، بر تبدیل دو مرحله ای در یک ماده تقویت شده شده با عناصر خاکی کمیاب تکیه کرده اند.

تغییرات بعدی مانند استفاده از مخلوط گاز نئون / آرگون / زنون / هلیوم مشابه کره پلاسما و سیستم بازیافت سریع گاز با استفاده از هود و پمپ های خلأ می تواند به این فناوری امکان دستیابی به دو رنگ (R/W) و احتمالاً تصاویر RGB با تغییر عرض و شدت نبض هر پالس برای تنظیم طیف های انتشار بدنه پلاسمای درخشان را بدهد.

در سال ۲۰۱۷، یک صفحه نمایش جدید معروف به Light PAD سه بعدی منتشر شد. رسانه صفحه نمایش شامل یک دسته مولکول های فعال با نور (معروف به اسپیرودامین ها) و فناوری پردازش نور دیجیتال (DLP) برای تولید نور ساختار یافته در سه بعد است.

این تکنیک نیاز به استفاده از لیزرهای پرقدرت و تولید پلاسما را دور می زند، که نگرانی ها را در مورد ایمنی کاهش می دهد و دسترسی به نمایشگرهای سه بعدی را به طرز چشمگیری بهبود می بخشد. الگوهای نور ماوراء بنفش و نور سبز، محلول رنگ را هدف قرار می دهند، که باعث فعال شدن عکس و در نتیجه ایجاد ووکسل “روشن” می شود. این دستگاه قادر است حداقل اندازه وکسل ۰٫۶۸ میلی متر مکعب را با وضوح ۲۰۰ میلی متر و ثبات خوبی در صدها دور خاموش و روشن نشان دهد.

رابط های انسان و کامپیوتر

ویژگی های منحصر به فرد نمایشگرهای حجمی، که ممکن است شامل مشاهده ۳۶۰ درجه ای، توافق نشانه های همگرایی و محل اقامت و “سه بعدی” بودن ذاتی آنها باشد، تکنیک های جدید رابط کاربری را فعال می کند. کارهای اخیری در مورد سرعت و دقت مزایای این  نمایشگرها،  رابط کاربری گرافیکی جدید،  و کاربردهای پزشکی که توسط  این نمایشگرها تقویت شده است، انجام شده است.

همچنین، پلتفرم های نرم افزاری وجود دارد که محتوای دو بعدی و سه بعدی را به  این نمایشگرها ارائه می دهد.

نمایش های حجمی: طرح سه بعدی را به واقعیت نزدیک کنید

به طور خلاصه باید گفت نمایش یک شیء با فرمت سه بعدی یک فانتزی است که همه ما با آن اشتراک داریم. از فیلم های جنگ ستارگان گرفته تا پلنگ سیاه، فیلم های علمی تخیلی متعددی را مشاهده کرده ایم که از مفهوم “نمایش حجمی” برای ارائه اطلاعات سه بعدی در فضای واقعی سه بعدی استفاده می کنند.

جمع بندی

اگرچه این فناوری ها در مرحله جنینی است، دانشمندان ادعا می کنند که دارای پتانسیل عظیمی هستند و مزایای عمده ای را ارائه می دهند. به عنوان مثال،این نمایشگرها فشار زیادی به چشم وارد نمی کنند زیرا ما این صفحه نمایش همه جانبه را به عنوان یک شیء سه بعدی در دنیای واقعی درک می کنیم. این ارتقاء یافته از نمایشگرهای VR یا واقعیت مجازی است. همچنین، هیچ هدستی مانند AR-VR نیاز ندارد. علاوه بر این، این نمایشگرها می توانند روی هر دستگاه ورودی سه بعدی مانندKinect ، Leap Motion  و Structure کار کنند.

در مورد برنامه های کاربردی، می توان از صفحه نمایش حجمی برای ارتباطات سه بعدی اندازه انسان مانند فیلم های علمی تخیلی استفاده کرد. که در آن انسان ها به شکل پیش بینی شده برای یک مأموریت فوق محرمانه ظاهر می شوند. هم چنین در صنعت پزشکی و مراقبت های بهداشتی، این صفحه نمایش می تواند برای تعدادی از موارد استفاده شود، از جمله برنامه ریزی جراحی، بررسی بعد از عمل، آموزش، ارتباط پزشک و بیمار و تشخیص. در نهایت، این فناوری نوید می دهد که انقلابی بزرگ در زمینه بازی ها ایجاد کند

آخرین نوشته ها

تماس با ما

  •  کرج، شاهین ویلا، بلوار امام خمینی ، خیابان نهم شرقی ، برج شاهین ،طبقه اول واحد2
  •  91014618
  •   info@shopingserver.net

با تلفن ثابت بدون پیش شماره قابل شماره گیری هست و در صورتی که با تلفن همراه قصد تماس گرفتن دارید از پیش شماره استان خود را اول شماره وارد نمایید.

reza emam

reza emam

مطالب مرتبط