ペンプロッターでホログラムを作る

ペンプロッターでホログラムを作る 2026年7月18日 ペンプロッター、ホログラフィー、テクノロジー、科学、光学、Blender ペンプロッターを手に入れました！素晴らしいです。プリンターのようなものですが、遅くて、もっと壊れやすいです。eBayで手に入れましたが、届いたときは少し壊れていて、すぐに支払った金額と新品の価格の差額を修理に費やしました。今では直りました！ペンプロッターで一番好きなのは、プリンターや手では作れないものを作ることです。例えば、イグアノドンの化石の金インクのポストカードを作ったときのように、媒体が異なるからです。しかし最近、ペンプロッターを使ってホログラムを作ることに興奮しています。ゼロから手描きのホログラムを導き出すことができます。William Beatyは素晴らしいページ[2]を持っており、手でホログラムを作る方法と、それらの背後にある光学原理の直感的な説明が含まれています。手描きのホログラムがなぜ機能するのか、そしてそれらを非常に効果的にしているものは何かについての素晴らしい説明を読むために、このページを読むことができます。しかし、代わりに、ホログラフィーに関する事前の知識や数学なしで、直感的にゼロから手描きのエッチングホログラムを理解する方法を示したいと思います。すべては油っぽい指から始まります。 1. 指に油を塗る このために、良質なエキストラバージンオリーブオイルを選びましたが、お好みで野菜油やココナッツ油に置き換えることもできます。意図的に指に油を塗り、それからスマートフォンの画面に触れるという、本当に奇妙な体験でした。試してみてください！ルールは作られたものです！あなたも自分のスマートフォンで似たような汚れを見たことがあるでしょう。汚れの特定の部分で光が反射する「ハイライト」が得られます。右側には、何が起こっているかの概略図を描きました。光源から目までの経路が、指紋によって残された隆起の特定の部分で反射して見つかります。次に、異なるパターンを描きます。 カメラを電話の周りに動かすと、ハイライトの筋が動きます。これを操ることができます！手彫りのホログラムの鍵となる洞察は、反射する隆起の曲率が、この「仮想画像」ハイライトの移動方向と速度を決定することです。これはCDのレインボーピザスライスの現象と同じで、フロントガラスワイパーの「筋」も同様です。光は汚れの特定の部分から目に反射しており、頭を動かすと、光は汚れの異なる部分から反射します。これらの画像は、2人のランダムなFacebookユーザーが投稿してくれたものです。 2. この洞察をホログラフィーに応用する ハイライトの方向と速度を制御できる理由は、隆起の曲率半径が急な場合、ハイライトは頭に対して相対的にあまり移動せず、曲率半径が浅い場合はより多く移動するためです。 このビデオでは、まず光を光沢のあるリング（低忠実度のホログラム！）の周りに動かすと、リングのまぶしさが異なる速度で移動します。次に、カメラを球体のセットの周りに動かすと、ホログラムの「仮想画像」点は、実際の球体と同じような動きをします！つまり、反射する隆起には、曲率半径に反比例する速度で移動するハイライトのまぶしさがあります――実世界の物体が遠くにあるほど遅く見えるのと同じように。 3. ペンプロッティング これは、視聴者に奥行き情報を提供する3Dシーンを描画する方法があることを意味します。これを実践するために、カメラからの距離に反比例する曲率半径を持つ反射隆起に各点がなるようにシーンを「レンダリング」します。数学、簡単に。このボックスをスキップする許可を与えます。ここでは多くの数学とデバッグを省略していますが、基本的な考え方は、レンダリングしたい各点が、大まかに言って双曲線面[4]のセクションになるということです。 x = d · tan(θ) y = d · sec(α) · (sec(θ) − 1) ここで、dは画像面からの点の距離、θは水平方向の視野角、αは面法線に対する光の角度です。この文が気に入らなかった場合は無視してください――この投稿ではもう数学はしません。以下にいくつかの失敗例を示しますが、その前に、これが機能しているクールな写真の一部を示します。 いくつかの失敗 最初は何を使うべきか確信が持てませんでした。最初の試みは、文房具店で売っている透明なプラスチックの「ラミネート」シートを使うことでしたが、プラスチックが柔軟すぎたため（1）エッチングしようとすると動いてしまい、（2） viewing angle に平行に光を反射するには波打ちすぎていたため、完全に失敗しました。次に、木製のスタイラスを使って、小学校で描いていた色紙のワックスシートにエッチングしてみました。これはまあまあでしたが、必要な曲線の量が多すぎて紙が破れてしまいました。最終的にうまくいった素材は、古いCDのジュエルケースでした。数ドルでeBayでたくさん購入しました。何を期待していたのかはわかりませんが[5]、新品のジュエルケースを買うつもりでした。代わりに、古くて汚れた中古品の大きな箱を手に入れました。奇妙ですが…まあ、いいか！ 学んだ教訓 現時点での結果はカメラ越しでは少し期待外れですが、真っ暗なクローゼットで懐中電灯を持って、ハトのように頭を動かしていると、最初に機能したホログラムの効果は魔法のようでした。上のスタンフォードバニーの例は、本当にクールな芸術作品のように見えます！多くの教訓があります。例えば、エッチングを機能させるには、かなり狭くて鋭いものが必要でした。父が（おそらく）Harbor Freight のフック/ピックセットをくれたのですが、一番尖ったまっすぐなピック（ビデオではオレンジ色のハンドルで見える）はCDジュエルケースには素晴らしかったですが、試した紙は完全に破壊しました。光源は点光源である必要があります。これは「レインボー」ホログラムやホワイトライトホログラムとは大きく異なり、それらは周囲光でもうまく機能します。基本的に、光源が広いほど、仮想画像の点は広くなり、奥行き情報はあまり伝達されなくなります。懐中電灯の光を直接目に当ててください！それが私がやったことです。イリュージョンは、点光源の主なまぶしさがエッチングの上部すぐ上にあるときに最も効果的です。素材の選択については、まだ完全に解決していないと思います。ジュエルケースにエッチングを増やすほど、結果は良くなるようですが、表面も粗くなり、サンプリングが高すぎると、エッチングされた領域は大きなマットな塊になります。ダイヤモンドチップのスタイラスを試すべきだという考えが頭の片隅にありますが、まだクールではないプロジェクトにお金を使うのは避けたいです！もし持っていて、私にくれる人がいたら？ これらは本当にホログラムなのでしょうか？ 私にとって、ホログラムの最も重要な特徴は、ホログラムの比較的小さな切り抜きでもシーンの完全なコピーを保持していることです。これは正式な定義ではありません――私が最も好きなホログラムに関する事実です。Beatyは、これらのホログラムを検討すべき理由について優れた議論をしていますが、私は決してそれ以上のことはできません。しかし、もしあなたがこれがホログラムではないと強く感じるなら、私に良い名前を見つけて、それをそのように呼んでください。私はただ、それがクールだと思います！ 何と呼ばれようと、Gabor（ホログラフィーを最初に説明した人）のように、高価なレーザーや光学テーブルなしでこれらの物理現象を探求するために必要なすべての機器を持っているというのは、素晴らしいことだと思います。最後に――私に（良い！興奮した！）鳥肌を与えるものがあります。Beatyのページより： P.S. 必要な道具は非常にシンプルなので、古代の人々でさえ、木製の道具を使って硬化したすすのプールにこれらの画像を 그려낼ことができたでしょう。いくつかの古代文明は幾何学に非常に熱中していました。保管されている遺物の中に、磨かれた表面に「サンドペーパーの跡」があるように見えるものがあるかどうか疑問に思います… ;) さて、もしそれが