โฮโลแกรมที่สร้างโดยคอมพิวเตอร์ (CGHs)ได้ปฏิวัติวงการโฮโลแกรมด้วยการสร้างดิจิทัลและการแสดงภาพสามมิติโดยไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุบันทึกโฮโลแกรมแบบดั้งเดิม โฮโลแกรมเหล่านี้ใช้ประโยชน์จากอัลกอริธึมการคำนวณเพื่อจำลองรูปแบบการรบกวนที่จะถูกสร้างขึ้นโดยวัตถุจริง ช่วยให้สามารถสร้างภาพโฮโลแกรมที่สามารถแสดงได้โดยใช้เทคนิคที่หลากหลาย ในบทความนี้ เราจะสำรวจขั้นตอนพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับการสร้างโฮโลแกรมที่สร้างด้วยคอมพิวเตอร์ โดยเน้นที่โฮโลแกรมที่ใช้ฟูริเยร์ ซึ่งเป็นตัวแทนของ CGH ประเภทที่สำคัญ
ขั้นตอนที่ 1: ทำความเข้าใจหลักการของโฮโลแกรม
ก่อนที่จะเจาะลึกรายละเอียดเฉพาะของการสร้างโฮโลแกรมที่สร้างด้วยคอมพิวเตอร์ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับโฮโลแกรม หัวใจหลักของโฮโลแกรมคือเทคนิคในการบันทึกและสร้างโครงสร้างสามมิติของวัตถุขึ้นมาใหม่ โดยการจับรูปแบบการรบกวนระหว่างคลื่นแสงที่สะท้อนหรือปล่อยออกมาจากวัตถุกับลำแสงอ้างอิง รูปแบบการรบกวนเหล่านี้ เมื่อได้รับแสงสว่างจากแหล่งกำเนิดแสงที่เหมาะสม จะสามารถสร้างภาพสามมิติของวัตถุต้นฉบับขึ้นมาใหม่ได้
ขั้นตอนที่ 2: การเตรียมข้อมูลของวัตถุ
ขั้นตอนแรกในการสร้างโฮโลแกรมที่สร้างด้วยคอมพิวเตอร์คือการรับหรือสร้างข้อมูลที่แสดงถึงวัตถุที่คุณต้องการแสดงแบบโฮโลแกรม ข้อมูลนี้อาจมาจากแหล่งที่มาที่หลากหลาย รวมถึงการสแกน 3 มิติ โมเดลคอมพิวเตอร์ หรือแม้แต่รูปภาพของวัตถุในโลกแห่งความเป็นจริง เมื่อคุณมีข้อมูลนี้แล้ว คุณจะต้องแปลงเป็นรูปแบบที่อัลกอริทึม CGH สามารถใช้ได้ โดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับการแสดงวัตถุเป็นชุดของจุดหรือรูปหลายเหลี่ยม พร้อมด้วยสีและคุณสมบัติของวัสดุที่เกี่ยวข้อง
ขั้นตอนที่ 3: การคำนวณสนามแสง
ด้วยข้อมูลของวัตถุในมือ ขั้นตอนต่อไปคือการคำนวณสนามแสงที่ผู้สังเกตการณ์จะสังเกตได้เมื่อมองวัตถุจากตำแหน่งและทิศทางเฉพาะ สนามแสงนี้ประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับแอมพลิจูดและเฟสของคลื่นแสงที่เล็ดลอดออกมาจากวัตถุตลอดจนทิศทางของมัน ในบริบทของโฮโลแกรมที่ใช้ฟูริเยร์ สนามแสงนี้มักจะคำนวณในระนาบผู้สังเกตระยะไกล ซึ่งแสดงถึงระนาบสมมติซึ่งอยู่ห่างจากวัตถุอย่างมาก
ขั้นตอนที่ 4: การแปลงฟูริเยร์เป็นระนาบเลนส์
เมื่อคำนวณสนามแสงในระนาบผู้สังเกตระยะไกลแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือใช้การแปลงฟูริเยร์เพื่อแปลงสนามนี้กลับไปเป็นระนาบเลนส์ การแปลงฟูริเยร์เป็นการดำเนินการทางคณิตศาสตร์ที่จะแยกย่อยฟังก์ชันออกเป็นองค์ประกอบความถี่ ซึ่งในกรณีนี้ จะแสดงถึงมุมและความยาวคลื่นต่างๆ ของแสงที่เล็ดลอดออกมาจากวัตถุ เมื่อใช้การแปลงฟูริเยร์กับสนามแสงในระนาบผู้สังเกตระยะไกล เราจะได้รูปแบบโฮโลกราฟิกที่เมื่อส่องสว่างด้วยแหล่งกำเนิดแสงที่สอดคล้องกันและมองผ่านเลนส์ที่เหมาะสม จะสร้างภาพสามมิติดั้งเดิมขึ้นมาใหม่
ขั้นตอนที่ 5: การแสดงโฮโลแกรมที่สร้างโดยคอมพิวเตอร์
ในที่สุด เมื่อคำนวณรูปแบบโฮโลแกรมแล้ว ก็สามารถแสดงได้โดยใช้เทคนิคที่หลากหลาย สำหรับโฮโลแกรมที่ใช้ฟูริเยร์ โดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับการใช้ตัวปรับแสงเชิงพื้นที่ (SLM) เช่น จอแสดงผล LCD หรือ LED เพื่อปรับความกว้างและเฟสของแหล่งกำเนิดแสงที่สอดคล้องกัน (เช่น เลเซอร์) ตามรูปแบบโฮโลแกรมที่คำนวณ คลื่นแสงที่เกิดขึ้นจะรบกวนซึ่งกันและกันเพื่อสร้างภาพสามมิติที่สร้างขึ้นใหม่ ซึ่งสามารถมองได้โดยผู้สังเกตการณ์ที่อยู่ในระยะและมุมที่เหมาะสม
การสร้างคโฮโลแกรมที่สร้างจากคอมพิวเตอร์เกี่ยวข้องกับขั้นตอนสำคัญหลายขั้นตอน รวมถึงการเตรียมข้อมูลของวัตถุ การคำนวณสนามแสง การใช้การแปลงฟูริเยร์ และสุดท้ายคือการแสดงรูปแบบโฮโลแกรม แม้ว่าโฮโลแกรมที่ใช้ฟูริเยร์เป็นเพียงแนวทางเดียวสำหรับ CGH แต่ก็ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นเครื่องมือที่ทรงพลังในการสร้างและแสดงภาพสามมิติ ในขณะที่เทคโนโลยีก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง เราคาดว่าจะเห็นวิธีการที่ซับซ้อนและหลากหลายยิ่งขึ้นสำหรับการสร้างและแสดงโฮโลแกรมที่สร้างด้วยคอมพิวเตอร์ในปีต่อ ๆ ไป
