التمثيل الثلاثي الأبعاد (3D): عبد الرزاق بوسمينة ، سعيداني باديس

التمثيل الثلاثي الأبعاد (3D):

خطة العرض: 
مقدمة: 
-1 مدخل عام إلى التمثيل ثلاثي الأبعاد :   
-1-1ماهية التمثيل ثلاثي الأبعاد وأهميته.
2-1-من التمثيل ثنائي الأبعاد إلى التمثيل ثلاثي الأبعاد.
3-1-خصائص ومميزات التمثيل ثلاثي الأبعاد.
4-1-التمثيل ثلاثي الأبعاد بين الإيجابيات والسلبيات.
-2التمثيل ثلاثي الأبعاد من التصميم إلى الإستخدام :
2-1-متطلبات التصميم ثلاثي الأبعاد. 
2-2- طرق النمذجة ثلاثية الأبعاد.
2-3-إستخدامات التمثيل ثلاثي الأبعاد.
2-4-معوقات إستخدام التمثيل ثلاثي الأبعاد وسبل تجاوزها
-3تطبيقات التمثيل ثلاثي الأبعاد في مجال علم المكتبات والمعلومات.
1-3-نماذج عن مؤسسات وثائقية إفتراضية.
*              نموذج دولي.
*              نموذج إقليمي.

- مقدمة :
إنتشرت فى الفترة الأخيرة تقنية جديدة أطلق عليها تقنية البعد الثالث أو ثلاثية الابعاد 3D واتجهت اليها أنظار الكثير من الشركات فى العالم وهي على وشك أن تصبح موجودة فى كل بيت .
هذه التقنية التي يربطها الكثير من الأشخص بالتلفزيون وكذلك النظارات الخاصة بمشاهدة الأفلام، فماهي هذه التقنية وما حقيقة إستخدامها ؟.

1- مدخل عام إلى التمثيل ثلاثي الأبعاد :            


1- ماهية التمثيل ثلاثي الأبعاد :
- المفهوم :

- تعريف النمذجة : 

واحدة من أهم عمليات التصميم ومراحله وتتضمن قدرا كبيرا من أساليب العرض وتقنياته سواء فى بناء النموذج أو في إظهاره بعد تمام بناءه مباشرة.

- التمثيل ثلاثي الأبعاد (Three dimensional): هي التسمية الشائعة التي تشير إلى الفراغ الذي يمثل ثلاثة مقاييس:العرض، والطول والعمق أو الارتفاع، 
وفي علم الهندسة الفراغية  (هندسة ذات ثلاثة أبعاد) يعرف بأنه فرع من علوم الرياضيات يبحث في خصائص الأشكال والمجسمات في الفراغ كالكرة والهرم وغيرها.


- التمثيل ثلاثي الابعاد: هو تمثيل الذي يتم فيه محاكاة
الواقع تماما بحيث تكون الاشكال الناتجة منها لها نفس الابعاد الاساسية الواقعية (طول ,عرض,ارتفاع),بالاضافة الى اللون والخامة الواقعية عن طريق عملية الاكساء والتى تؤدى الى المحاكاة بشكل جيد.
- وسائل العرض الثلاثية الأبعاد: هي شاشة تظهر صورة ثلاثية الأبعاد تجعل تجربة المشاهدة أكثر واقعية و مثيرة للاهتمام تستعمل في التلفزيون الطب و السينما وغيرها.
- النشأة :
- هذه التقنية اخترعتها و طورتها شركة RealD و هي شركة أمريكية تقع في ولاية كاليفورنيا وقد اتخذت نفس أسلوب عين الإنسان في الواقع بحيث أن لكل شخص عينان و كل عين تأخذ صورة مختلفة قليلا عن
العين الأخرى فيقوم المخ بجمع الصورة من العين اليمنى و اليسرى لتشكل صورة واحدة ، و من الإختلاف بين الصورة في العين اليمنى و العين اليسرى يستطيع المخ ترجمة ذلك إلى رؤية ثلاثية الأبعاد 
و هذا بالتحديد ما فعلته شركة  RealD.

- أهمية التمثيل ثلاثي الأبعاد :
- التواجد والشعور الذي يتولد لدى مستخدم برامج التمثيل ثلاثي الأبعاد  للواقع الافتراضي بأنه متواجد  حقَّـــاً داخل هذا العالم، ومرتبط به، ومسئول عنه. 
- قدرة مستخدم النماذج ثلاثية الأبعاد على التأثير في هذا العالم المصنوع الذي يراه أمامه، والتعامل معه بنفس المنطق الذي يستطيع التعامل به مع الحياة العادية، فلا يكون ملزماً بسلوك بعينه، أو زوايا رؤية لا يحيد عنها .
- بفضل التمثيل ثلاثي الأبعاد يمكن توليد ومعايشة أي بيئة مهما كانت واقعية أو تخيلية .

2- من التمثيل ثنائي الأبعاد إلى التمثيل ثلاثي الأبعاد :

هناك مقولة مشهورة مفادها "الصورة أفضل من ألف كلمة". طبعاً المقصود هنا أنه لشرح فكرة ما، فإن عرض صورة معبرة عن هذه الفكرة أفضل من الحديث بألف كلمة لتوضيحها. 
والآن في السوق الصناعية المنافسة يقال "النموذج الثلاثي الأبعاد أفضل من ألف مخطط ثنائي البعد" والسبب في ذلك يعود إلى:

1- في الأنظمة الثنائية البعد، يحتاج المهندسون إلى قراءة المخططات وتفسيرها ، و أي خطأ في قراءة أو تفسير المخطط يمكن أن يؤدي إلى تأخير كبير في العمل، وفي بعض الأحيان إلى إعادة العمل كاملاً. 
عند استخدام الأنظمة الثلاثية الأبعاد، هذه المشكلة غير موجودة أصلاً، وذلك لأن النماذج أو الصور الثلاثية الأبعاد لا تحتاج إلى تفسير.
2- في الأنظمة الثلاثية الأبعاد ليس هناك حاجة إلى التعامل مع أعداد كبيرة من المخططات التجميعية والإفرادية والتفصيلية الموجودة في التصميم الواحد والتي عادة ما تكون عبئاً كبيراً على مستثمري الأنظمة الثنائية البعد.
3- ما إن يحصل المصمم على نموذج التصميم الثلاثي الأبعاد النهائي حتى يصبح استخراج المخططات الثنائية البعد، مثل المخططات الإفرادية والتفصيلية والانفجارية والمنظورية والمقاطع، أمراً في غاية السهولة والدقة.
4-عند اكتشاف أي خطأ في التصميم المنفذ باستخدام الأنظمة الثنائية البعد، يحتاج المصمم إلى تعديل عدد كبير من المخططات ذات العلاقة بهذا الخطأ. أما في الأنظمة الثلاثية الأبعاد 
فكل ما يحتاجه الأمر هو تعديل النموذج التصميمي الثلاثي الأبعاد والحصول على ما يريده من مخططات ثنائية البعد.
5-تفتقر المخططات الثنائية البعد إلى الكثير من المعطيات الضرورية لاستكمال الدورة الحياتية للمنتج التصميمي، مثل نتائج تحليل الإجهادات و تشكيل أدوات القطع و برامج التحكم الرقمي. 
إذ تحتاج مثل هذه المعطيات إلى وجود نموذج ثلاثي الأبعاد.
6-يمكن الاستفادة من النموذج الثلاثي الأبعاد في النشاطات الأخرى مثل التسويق, وإعداد عروض تقديمية عن المنتج، ومحاكاة عمل المنتج، وأيضاً استخدامه في إعداد وثائق المنتج، كدليل الاستثمار وكتيب الاستخدام.

3- خصائص ومميزات التمثيل ثلاثي الأبعاد:

-المقدرة على التعامل مع المنحنيات، و دمج الزوايا، التي تعتبر من الخواص الهامة عند تصميم منتج بهدف التصنيع وخاصة باستخدام آلات التحكم الرقمي.
-النماذج الذكية- يجب على النموذج التصميمي أن يكون ذكياً بقدر كاف ليحقق متطلبات التصميم الأخرى والتصنيع (التشغيل و النماذج الأولية و التحليل و إدارة التجميع والتوثيق....) 
دون الحاجة إلى تعديل أو تحويل المعطيات إلى أنواع التنسيق المختلفة.
-التعامل مع المجمعات المعقدة، التي تتألف من عناصر أو مجمعات جزئية كبيرة، يمكن أن يصل عددها إلى الآلاف.  مع إمكانات التحقق من التداخل بين هذه العناصر والمجمعات الجزئية، 
والإشارة إلى أخطاء التجميع التي يمكن أن تظهر في النموذج التصميمي.
-مقدرة الأنظمة الثلاثية الأبعاد على إظهار النماذج على شاشة الحاسوب وتقييمها وإظهار محاكاة لعملها الوظيفي، يمكن أن تخفض بقدر كبير تكلفة النماذج التمهيدية الصغيرة   والأنظمة الأولية الاختبارية.
4-التمثيل ثلاثي الأبعاد بين الإيجابيات والسلبيات :

*الإيجابيات :
1-زيادة إنتاجية المصممين والمهندسين وسرعة تنفيذ التعديلات اللازمة، كذلك فإن استخدام هذا النماذج في التصنيع باستخدام أنظمة التصنيع بمساعدة الحاسوب تزيد من إنتاجية مهندسي الإنتاج.
2-إستخدام  النماذج الثلاثية الأبعاد، يمنع الوقوع في الأخطاء الناجمة عن نقص المعلومات أو سوء تفسيرها في عملية التمثيل.
3-في التمثيل ثلاثي الأبعاد يمكن التحقق من العمل الوظيفي ضمن شروط العمل المطلوبة على الحاسوب باستخدام المحاكاة وطرق التحليل العددي.
4-تقلص إلى حد بعيد الاعتماد على النماذج المادية  المصغرة للتحقق من صحة التصميم وعمله الوظيفي، وهذا ما يخفض زمن وتكلفة إعادة التصميم وتنفيذ هذه النماذج
*السلبيات :
1- إن استخدام النمذجة بأنواعها المختلفة: النمذجة الشبكية Wireframe Modelling أو النمذجة السطحية Surface Modelling أو النمذجة الحجمية   Solid Modelling 
على شاشة الحاسوب المسطحة الشكل يتطلب الكثير من التغييرات الإجرائية في المفاهيم وطرائق العمل.
2- تصميم النموذج الثلاثي الأبعاد والحصول على المخططات الثلاثية البعد بأسلوب ممتاز، يتطلب درجة عالية     من المهارة والخبرة من طرف المصممين.
3- انتشار الخوف بين المصممين والمهندسين، والذي يمكن أن يعزى إلى الخوف من التقنية الجديدة ونقص الخبرة وعدم دعم الإدارة والفعاليات المختلفة في كثير من الأحيان.

-2التمثيل ثلاثي الأبعاد من التصميم إلى   الإستخدام : 

1- متطلبات التصميم ثلاثي الأبعاد :
1-1- اللغات والبرمجيات المستخدمة :
أ) لغة VRML: لغة تهتم بالتمثيل الثلاثي الأبعاد على الانترنت و حتى بدون انترنت وذلك باستخدام المتصفح(Browser)  الذي من خلاله تستطيع أن تعرض النماذج الثلاثية في الحاسب الآلي .
يمكن VRML من تحديد مجموعة متنوعة من المؤثرات الصوتية ،الإضاءة ، الأطوال والقوام، جعل الكائن شفاف، إضافة إلى الضوضاء الخلفية كما يمكنك من استخدام الرسوم المتحركة 
لجعل العالم أكثر إثارة للاهتمام الخاص.
لغة VRML تعطي طبيعة خاصة لصفحة الويب بجعلها ثلاثية البعد ،  ويمكن للأشخاص أو المستخدمين للموقع أن يتفاعلوا مع المشهد بواسطة الضغط أو المشي أو إجراء حركات معينة 
تعطيهم إنطباعاً أنهم موجودين في عالم حقيقي وليس وهمي .
ب)غوغل الأرض (Google Earth) :
-هذا البرنامج في الحقيقة أحدث قفزة نوعية للتمثيل الثلاثي الأبعاد على الإنترنت بوضعه العالم بين يدي المستخدم لزيارة أي جزء من العالم وهو جالس على مكتبة 
ويستطيع تحديد المواقع وأخذ القياسات وغيرها من الأشياء الآخرى .
ج- برمجيات التصميم blender  .
د- برمجيات الصور 3D Studio Max .
ه- برمجيات الصوت Audio Stage 3D .

-2- التجهيزات و الأدوات :
أ) الأجهزة التي تلبس على الرأس ( HMD )  :
   وهي تشبه القناع أو الخوذة وتكون مزودة من الداخل بشاشة أو شاشتين صغيرتين لعرض مناظر أحادية أو سماع الأصوات  ويستطيع الفرد من رؤية ما يعرضه البرنامج من خلال القناع أو الخوذة ، كما يمكنه من مشاهدة الأجسام بأبعادها الثلاثية أو قد يكون الغطاء كاملا للرأس إذ يمكنه من الرؤية والاستماع في الوقت نفسه.


ب ) قفازات اللمس ( Tactile gloves  ) : 
 عبارة عن أجهزة إحساس تغطي كل اليد وتولد تفاعلا نشطا بين المستخدم والبيئة الافتراضية للتطبيق للإحساس باللمس والشعور بدرجة الحرارة على سبيل المثال ، كما أنها لها المقدرة على إيجاد الشعور بالظروف البيئية الحقيقية.

ج) المنظار متعدد الاتجاهات  BOOM:

-المنظار متعدد الاتجاهات  BOOM الذي طورته Fakespace عبارة عن شاشات ونظام ضوئي مجتمعة بصندوق متصل بذراع متعدد التوصيلات،
وعندما ينظر المستخدم من خلال فتحات في الصندوق يرى العالم الافتراضي، وبإمكانه توجيه الصندوق بأي اتجاه تسمح به سعة المعالجة الموجودة في الأداة، 
وتتم عملية تعقب الرأس من خلال مجسات في توصيلات الذراع الذي يحمل الصندوق. 

د) أجهزة القيادة :

2- طرق النمذجة ثلاثية الأبعاد :
أ)النمذجة الشبكية  Wireframe Modeling:
هذه الطريقة في النمذجة تستخدم العناصر البسيطة لتمثيل النموذج دون الخوض في تفاصيل السطوح والحجوم، لذا فإن الكثير من التفاصيل تكون غير واضحة للمصمم، مثل تمثيل مكعب مثقوب.
ب)النمذجة السطحية Surface Modeling:
توصف فيها السطوح والحافات بوضوح، مما يعطي الجسم تمثيلاً حقيقياً من حيث الرؤية. تستخدم  في نمذجة القطع في برامج التصنيع بمساعدة الحاسوب و آلات التشغيل الرقمية، 
وذلك لأنها تعطي توصيفاً كاملاً للشكل، وبالنتيجة دقة تشغيل عالية.
ج)النمذجة الحجمية Solid Modeling :
في هذه الطريقة يجري أيضاً توصيف السطوح والحافات المشكلة للجسم، إضافة إلى طريقة وصل الحافات بعضها ببعض   Topology   وخواص الجسم الحجمية والميكانيكية.
3-إستخدامات التمثيل ثلاثي الأبعاد :   
- يستخدم التمثيل ثلاثي الأبعاد في صناعات مختلفة مثل الأفلام والرسوم المتحركة والألعاب، والتصميم الداخلي والهندسة المعمارية. كما أنه يستخدم في الصناعة الطبية للتمثيلات التفاعلية في التشريح. 
ويستخدم عدد كبير من برامج 3D أيضا في بناء التمثيل الرقمي لنماذج ميكانيكية أو أجزاء قبل أن يتم تصنيعها في الواقع. ويستخدم برامج  CAD / CAM  في هذه المجالات، ليس فقط بناء الأجزاء، 
ولكن يمكن أيضا تجميعها، ومراقبة وظائفها.
وتستخدم النمذجة ثلاثية الأبعاد أيضا في مجال التصميم الصناعي، حيث أن منتجات النمذجة ثلاثية الأبعاد لها دور في الدعاية التجارية في وسائل الإعلام .
4- معوقات إستخدام التمثيل ثلاثي الأبعاد:  
- محدودية إستخدام التمثيل ثلاثي الأبعاد نتيجة للتكاليف المبدئية الباهظة عند شراء الأجهزة المطلوبة وارتفاع سعر تكلفة إنتاج البرامج المخصصة لذلك.
- محدودية إستخدام الحواس الخمس في التمثيل ثلاثي الأبعاد الذي لا يتجاوز في استخدامه إلا حاسة السمع والبصرواللمس.
- الاستخدام المفرط لبرامج التصميم ثلاثي الأبعاد وأمام أجهزة الحاسوب ، له تأثيره السلبي على صحة المستخدم.
- إن استخدام نوعيات خاصة من المعدات والأجهزة ثلاثية الأبعاد   يؤدي إلى إصابة الفرد بالغثيان والصداع وأعراض أخرى مثل إرهاق الجهاز العصبي وتوتره.

-3تطبيقات التمثيل ثلاثي الأبعاد في مجال علم المكتبات والمعلومات:

1-3- نماذج عن مؤسسات وثائقية إفتراضية: 
* نموذج إقليمي :
* المكتبة الافتراضية للبحر الابيض المتوسط:
توفر المكتبة الافتراضية المتوسطية حاليا الوصول مباشرة إلى أكثر من 500.000 وثيقة رقمية ــــ مخطوطات، وكتب قديمة، ومحفوظات، وصور فوتوغرافية وخرائط وغيرها. 
وتعد هذه الوثائق نتيجة للتعاون بين أكثر من 70 مكتبة، ودور محفوظات، ومتاحف في البلدان الشريكة من منطقة المتوسط التي تعمل في إطار مشروع يموله الاتحاد الأوروبي. 
 وهي عبارة عن مكتبة جماعية تهدف إلى إنشاء مجموعة من الوثائق الرقمية معفية من حقوق الطبع والنشر. وتقدم هذه المكتبة العديد من الأدوات التفاعلية، مثل إمكانية تسجيل البحوث 
المفضلة أثناء تصفح افتراضي لكتب أو لدى نشر وثائق. 
تتيح المكتبة الافتراضية لدول البحر الابيض المتوسط فرصة القيام بزيارة افتراضية من خلال موقعها على الانترنت:
http://data.manumed.org/ 


*نموذج دولي :
- المكتبة الرقمية العالمية:
فكرة هذا المشروع  تعود إلى "جيمس بيلينغتون" أستاذ التاريخ السابق في جامعة هارفرد وأمين مكتبة الكونجرس الأمريكية اقترح تأسيس المكتبة الرقمية العالمية في خطاب ألقاه أمام 
لجنة الولايات المتحدة الوطنية لليونسكو في جوان 2005. 
في ديسمبر 2006 عقدت اليونسكو ومكتبة الكونغرس اجتماع خبراء لمناقشة المشروع وقد أدى هذا الاجتماع إلى تأسيس مجموعات عمل لإعداد توجيهات إرشادية للمشروع 
وإلى قرار من مكتبة الكونغرس واليونسكو وخمس مؤسسات شريكة – مكتبة الإسكندرية ومكتبة البرازيل الوطنية ودار الكتب والوثائق القومية المصرية ومكتبة روسيا الوطنية ومكتبة الدولة الروسية -
بإعداد نموذج لمكتبة رقمية عالمية والإسهام بمحتوى لها على أن يعرض ذلك في مؤتمر اليونسكو العامفي 2007. وقد التمست الآراء حول تصميم النموذج من خلال عملية تشاورية جمعت بين
اليونسكو والاتحاد الدولي لرابطات ومؤسسات المكتبات (إفلا) وأفراد ومؤسسات في أكثر من أربعين دولة.
*مراحل إنجازالمشروع :
- جوان 2005: أمين مكتبة الكونغرس جيمس هـ. بيلنغتون يقترح على اليونسكو تأسيس مكتبة رقمية عالمية. 
- ديسمبر 2006: اليونسكو ومكتبة الكونغرس ترعيان معا اجتماع خبراء مع رئيسيين من كل مناطق العالم. وينتج عن اجتماع الخبراء قرار بتأسيس مجموعات عمل لإعداد معايير وإرشادات لانتقاء المحتوى. 
- أكتوبر 2007: مكتبة الكونغرس وخمس مؤسسات شريكة تقدم نموذجاللمكتبة الرقمية العالمية المرتقبة في مؤتمر اليونسكو العام.
- افريل 2009: افتتاح المكتبة الرقمية العالمية للجماهير دوليا بمحتوى شمل كل دولة عضو في اليونسكو.
تتيح المكتبة الرقمية العالمية استكشاف الكنوز الثقافية  حول العالم ودراستها، كل ذلك في موقع واحد وبأساليب متنوعة تنوع أرصدتها من مخطوطات وخرائط وكتبا نادرة وتسجيلات صوتية ...،
مع توفير خيارات متعددة للبحث، حسب المكان والزمان والموضوع  ونوع المادة والمؤسسة المساهمة وخيارات اللغة (العربية، الصينية، الإنجليزية، الفرنسية، البرتغالية، الروسية، الإسبانية).
تتيح المكتبة الرقمية العالمية زيارة افتراضية من خلال موقعها على الانترنت:
http://www.wdl.org/ar/



خاتمة :
إن التمثيل ثلاثي الأبعاد لا يقتصر على توظيف قدرات الحاسوب في بناء العروض وإنما تمتد الى عدة مجالات أخرى كالفن التشكيلي وغيره حيث يمكن للإنسان أن يكون البارز فيها 
من خلال التحليل والتخيل والنقد بحيث يظهر التمثيل ثلاثي الأبعاد في الأخير مطابقا للواقع حتى لا يمكن للمستخدم أن يجد فروقا بين الأجسام المصممة وبين ماهو في متناوله في عالمه الحقيقي
وهذا ما يتطلب من المصمم  جهدا اكبر وقدرا من المعلومات الإضافية . 


*قائمة المراجع:
1 
جمال الشرهان ؛ الوسائل التعليمية ومستجدات تكنلوجيا التعليم ، ط3 ، الرياض 1423هـ  .
2 جمال الشرهان ؛ الكتاب الإلكتروني والمدرسة الالكترونية و المعلم الافتراضي ؛ ط2 ، الرياض ، 1426هـ .
3 رجب سعد السيد ؛ مقال بعنوان (الواقع الافتراضي: عالم تصنعه التقنية ). 
موقع : ميدل ايست اونلاين : http://www.middle-east-online.com/?id=42568

4 معتز الخطيب ، عنوان المقال : ( الإنترنت الإسلامي .. أين الخلل؟ ) . موقع لمعرفة : 
http://www.aljazeera.net/NR/exeres/AB26DC74-F13F-41EC-902D-69238D12AB36.htm#0

5 اسم الموقع : ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
عنوان المقال  بيئة افتراضية ) ، 

6 جريدة الشرق الأوسط   الثلاثاء 29/ ربيع الأول /1428  العدد 10367، عنوان المقال (عوالم افتراضية «رباعية الأبعاد».. تبشر بثورة تلفزيونية) ، 


عصام فريحات ؛ مقال (الحقيقة الافتراضية ماهيتها، وبعض تطبيقاتها التربوية  ) . الموقع : مراكز مصادر التعلم والمكتبات المدرسية     
http://www.informatics.gov.sa/lrc/readarticle.php?article_id=13

عصام فريحات ؛ مقال (الحقيقة الافتراضية : تعريف مبسط ) . 
اسم الموقع : مراكز مصادر التعلم والمكتبات المدرسية     

http://www.informatics.gov.sa/lrc/readarticle.php?article_id=14


طارق يحيى قابيل ، مقال (تطبيقات جديدة لعالم الواقع الافتراضي ) .   

اسم الموقع :اسلام أون لاين . نت 
http://www.islamonline.net/Arabic/Science/2001/02/Article1.shtml

Admin ، مقال بعنوان ( الحياة الثانية هروب من الواقع لعالم الخيال ) . موقع التقنية بزر واحد ؛
http://www.tech2click.net/archives/472

Admin ؛مقال بعنوان ( العوالم الافتراضية . . .. فرصة للدعة إلى الإسلام ) ، موقع التقنية بزر واحد ، 
http://www.tech2click.net/archives/680

مقال بعنوان (الواقع الافتراضي ) ، اسم الموقع : تكنولوجيا التعليم 

عنوان الصفحة :  http://www.khayma.com/education-technology/tch.htm