Hình ba chiều do máy tính tạo ra (CGH)đã cách mạng hóa lĩnh vực ảnh ba chiều bằng cách cho phép tạo và hiển thị kỹ thuật số hình ảnh ba chiều mà không cần vật liệu ghi ảnh ba chiều truyền thống. Những ảnh ba chiều này tận dụng các thuật toán tính toán để mô phỏng các kiểu giao thoa có thể được tạo ra bởi một vật thể thực, cho phép tạo ra hình ảnh ba chiều có thể được hiển thị bằng nhiều kỹ thuật khác nhau. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá các bước cơ bản liên quan đến việc tạo ảnh ba chiều do máy tính tạo ra, tập trung vào ảnh ba chiều dựa trên Fourier, đại diện cho một lớp CGH quan trọng.
Bước 1: Tìm hiểu các nguyên tắc của ảnh ba chiều
Trước khi đi sâu vào chi tiết cụ thể của việc tạo ảnh ba chiều do máy tính tạo ra, điều cần thiết là phải có hiểu biết cơ bản về ảnh ba chiều. Về cốt lõi, ảnh ba chiều là một kỹ thuật ghi lại và tái tạo cấu trúc ba chiều của vật thể bằng cách ghi lại các mẫu giao thoa giữa sóng ánh sáng được phản xạ hoặc phát ra bởi vật thể và chùm tia tham chiếu. Những mẫu giao thoa này, khi được chiếu sáng bằng nguồn sáng thích hợp, có thể tái tạo lại hình ảnh ba chiều của vật thể ban đầu.
Bước 2: Chuẩn bị dữ liệu của đối tượng
Bước đầu tiên trong việc tạo hình ba chiều do máy tính tạo ra là thu thập hoặc tạo ra dữ liệu đại diện cho đối tượng bạn muốn hiển thị bằng hình ảnh ba chiều. Dữ liệu này có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm bản quét 3D, mô hình máy tính hoặc thậm chí hình ảnh của các vật thể trong thế giới thực. Sau khi có dữ liệu này, bạn sẽ cần chuyển đổi nó sang định dạng mà thuật toán CGH có thể sử dụng. Điều này thường liên quan đến việc thể hiện đối tượng dưới dạng một chuỗi các điểm hoặc đa giác, cùng với các thuộc tính vật liệu và màu sắc liên quan của chúng.
Bước 3: Tính toán trường ánh sáng
Với dữ liệu của đối tượng trong tay, bước tiếp theo là tính toán trường ánh sáng mà người quan sát sẽ quan sát đối tượng từ một vị trí và hướng cụ thể. Trường ánh sáng này chứa thông tin về biên độ và pha của sóng ánh sáng phát ra từ vật thể, cũng như hướng của chúng. Trong bối cảnh ảnh ba chiều dựa trên Fourier, trường ánh sáng này thường được tính toán trong mặt phẳng quan sát ở xa, đại diện cho một mặt phẳng giả định nằm cách vật thể một khoảng đáng kể.
Bước 4: Biến đổi Fourier sang mặt phẳng thấu kính
Khi trường ánh sáng trong mặt phẳng quan sát ở xa đã được tính toán, bước tiếp theo là sử dụng phép biến đổi Fourier để chuyển trường này trở lại mặt phẳng thấu kính. Biến đổi Fourier là một phép toán phân tích một hàm thành các thành phần tần số của nó, trong trường hợp này biểu thị các góc và bước sóng khác nhau của ánh sáng phát ra từ vật thể. Bằng cách áp dụng phép biến đổi Fourier cho trường ánh sáng trong mặt phẳng quan sát ở xa, chúng ta có thể thu được hình ba chiều mà khi được chiếu sáng bằng nguồn sáng kết hợp và nhìn qua một thấu kính thích hợp, sẽ tái tạo lại hình ảnh ba chiều ban đầu.
Bước 5: Hiển thịHình ba chiều do máy tính tạo ra
Cuối cùng, khi mẫu hình ba chiều đã được tính toán, nó có thể được hiển thị bằng nhiều kỹ thuật khác nhau. Đối với ảnh ba chiều dựa trên Fourier, điều này thường liên quan đến việc sử dụng bộ điều biến ánh sáng không gian (SLM), chẳng hạn như màn hình LCD hoặc LED, để điều chỉnh biên độ và pha của nguồn sáng kết hợp (ví dụ: tia laser) theo mẫu ảnh ba chiều được tính toán . Các sóng ánh sáng thu được sau đó giao thoa với nhau để tạo thành hình ảnh ba chiều được tái tạo, hình ảnh này có thể được quan sát bởi người quan sát ở khoảng cách và góc thích hợp.
Tạo một chình ba chiều do máy tính tạo rabao gồm một số bước chính, bao gồm chuẩn bị dữ liệu của đối tượng, tính toán trường ánh sáng, áp dụng biến đổi Fourier và cuối cùng hiển thị mẫu hình ba chiều. Mặc dù ảnh ba chiều dựa trên Fourier chỉ thể hiện một cách tiếp cận CGH, nhưng chúng đã được chứng minh là một công cụ mạnh mẽ để tạo và hiển thị hình ảnh ba chiều. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, chúng ta có thể mong đợi được thấy những phương pháp phức tạp và linh hoạt hơn nữa để tạo và hiển thị hình ảnh ba chiều do máy tính tạo ra trong những năm tới.
