用笔式绘图仪制作全息图

我有一个笔式绘图仪！这很棒。这就像拥有一台打印机，但速度慢且更容易损坏。我在 eBay 上买了它，它有点坏了，我立即花掉了我所付的钱和新的价格之间的差额来修复它。现在已经解决了！我最喜欢用笔式绘图仪做的事情是创建一些我无法在打印机或手工上创建的东西。有时这是因为媒介不同；例如，我用禽龙化石制作的这些金色墨水明信片：视频但最近，我对使用笔式绘图仪制作全息图感到兴奋。您可以从头开始绘制手绘全息图 William Beaty 有一个关于如何手工制作全息图的精彩页面，其中包括对其背后的光学原理的直观解释。您可以阅读此页面，了解手绘全息图为何有效以及为何如此有效的精彩解释。相反，我想向您展示如何完全直观地从头开始理解手绘蚀刻全息图，而无需任何全息术先验知识，也无需任何数学知识。这一切都从油腻的手指开始。 1.给你的手指涂油我选择了一种很好的特级初榨橄榄油，但你可以用蔬菜或椰子代替，以调味。这是一次真正奇怪的经历，故意在我的手指上涂油，然后触摸我的手机屏幕。试试吧！规则已定！您以前可能在自己的手机上看到过类似的污迹。您会得到这些小“亮点”，其中光线从污迹的特定部分反射。在右侧，我绘制了所发生情况的示意图：光线找到从光源到您眼睛的路径，并沿着指纹留下的脊线的某处反弹。现在我要绘制一个不同的图案：当我在手机周围移动相机时，条纹的亮点也会移动。我们可以驾驭它！这是手工蚀刻全息术的关键见解：反射脊的曲率决定了这种“虚拟图像”亮点的移动方向和速度。这与 CD 上的彩虹披萨片以及挡风玻璃刮水器“条纹”是相同的现象：光线从污迹的特定部分反射到您的眼睛，当您移动头部时，光线从污迹的不同部分反射。感谢两位随机的 Facebook 用户发布这些内容。 2. 将见解应用于全息术 我们可以控制高光的方向和速度的原因是，当脊的曲率半径较陡时，高光相对于您的头部移动较少，而当曲率半径较浅时，高光相对于您的头部移动较多： 视频 在本视频中，我首先将光源围绕闪亮的环（低保真全息图！）移动，环上的眩光以不同的速度移动。然后我围绕一组球体移动相机；全息图的“虚拟图像”点与真实球体具有相同的视运动！换句话说，我们的反射脊具有高光眩光，其移动速度与脊的曲率半径成反比——就像现实世界中的物体在远离时看起来移动得更慢一样。 3. 笔绘图 这意味着我们现在有一种方法可以绘制 3D 场景，从而真正向观看者传达深度信息。为了将其付诸实践，我们将“渲染”一个场景，使每个点都成为一个反射脊，其曲率半径与该点到相机的距离成反比。数学，简单地说。我允许你跳过此框。我在这里掩盖了大量的数学和调试——如果你想看的话，代码在我的 GitHub 上——但基本思想是，我们想要渲染的每个点大致变成一个双曲面部分： \[x = d · tan(θ)\] \[y = d · sec(α) · (sec(θ) − 1)\] 其中 \(d\) 是点到图像平面的距离，\(θ\) 是图像平面上的观察角度水平，\(α\) 是相对于平面法线的光线角度。如果你不喜欢这句话，请忽略它——我不会在这篇文章中再次做数学。我将在下面展示一些失败的尝试，但首先，这是这项工作的一些很酷的镜头： 视频 视频 一些失败 我不确定要使用什么材料来开始。我的第一次尝试是使用办公用品商店的透明塑料“层压”板，但完全失败了，主要是因为塑料太柔韧，并且（1）当我尝试蚀刻它时会移动，（2）它太波动，无法反射与视角共面的光。然后我尝试用木笔在我们小学时用来画画的蜡纸上蚀刻；你还记得他们吗？这些都还好，但是我需要绘制的曲线量太大了，纸张无法处理，最终会撕裂和起皱。最终起作用的材料是一个旧的 CD 珠宝盒。我最终在 eBay 上花了几美元买了一堆。我不知道我的期望是什么，但我有点假设我正在购买新的珠宝盒。相反我得到了