紙引未來網(wǎng)——3D印刷的發(fā)展史

 

　　首先我們來了解一下3D印刷的基本原理。

 

　　傳統(tǒng)的彩色印刷品3D效果都是利用柱鏡光柵成像原理（光柵片+3D處理的圖像）實(shí)現(xiàn)的。

　　圖1柱鏡光柵原理示意圖
 

 

　　以圖1中3D效果為例，光柵下面是三幅經(jīng)過3D處理的特殊圖像，通過柱鏡光柵的折射作用，人的右眼接收第一張光柵圖像，左眼接收第二張光柵圖像，光線交叉?zhèn)鞑ピ俳?jīng)大腦融合就會(huì)產(chǎn)生3D空間感。利用柱鏡光柵的成像原理，可以實(shí)現(xiàn)3D立體和立體動(dòng)畫兩種效果。3D立體效果是圖像比較強(qiáng)烈的3D景深感、層次感，圖像內(nèi)容是固定不變的。立體動(dòng)畫效果則是圖像可以動(dòng)態(tài)變化，即觀察視角不同時(shí)，圖像會(huì)在兩幅或者幾幅之間動(dòng)態(tài)變化。

 

 

　　從3D印刷的基本成像原理中可以看出，想要呈現(xiàn)良好的3D效果，優(yōu)質(zhì)的光柵片和高質(zhì)量的印刷圖像是實(shí)現(xiàn)3D效果的必要因素。下面我們就從這兩個(gè)方面說明一下傳統(tǒng)柱鏡3D印刷實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)。

 

　　第一：成本價(jià)格比較普通彩印要高。與傳統(tǒng)的平板膠印比較，3D印刷品所需要的光柵片投入更大，尤其是高精度的光柵片。在2000年左右的時(shí)候，進(jìn)口的高精度原版光柵片每平米要1000元以上。如果按普通膠印走紙100張起步，那耗費(fèi)是巨大的。雖然近年來光柵片的價(jià)格一路下降，在進(jìn)行大批量生產(chǎn)時(shí)，價(jià)格是可以控制在可接受的范圍以內(nèi)，但仍然比較普通彩印要高。

 

　　第二：3D圖像需要專業(yè)的設(shè)計(jì)處理。一般通過立體相機(jī)攝影和立體設(shè)計(jì)軟件處理獲得立體圖像。無論哪一種方法都是由多個(gè)角度所看到的平面圖像合成的，合成立體圖的圖像張數(shù)越多，效果就越清晰，層次感越好。以75線的柱鏡光柵為例，想要獲得比較好的立體效果，做到圖像跳變不明顯，就需要將至少32張平面圖像合并成一個(gè)立體圖像。所以信息量巨大的立體圖只能使用專業(yè)的立體制作軟件才能完成。

 

　　第三：絕大多數(shù)以CTP出版技術(shù)為主的數(shù)字曬版技術(shù)無法達(dá)到3D印刷的精度要求。大多數(shù)印刷廠CTP出版的曬版精度是2400DPI。以75線光柵為例，要做到32張平面圖像合成一個(gè)立體圖像，圖像的分辨率至少要達(dá)到2400DPI。CTP系統(tǒng)中2400DPI中每個(gè)像素點(diǎn)只有兩個(gè)階調(diào)（黑白），而立體圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的階調(diào)有28個(gè)。所以在制作75線32幅圖的立體印刷品時(shí)，會(huì)丟失很多圖像信息?？梢钥闯觯绻谱?00線、200線或者更高線數(shù)光柵印刷品時(shí)，就必須要提高CTP系統(tǒng)的曬版精度或降低合成立體圖的平面圖像張數(shù)。

 

　　第四：傳統(tǒng)膠印機(jī)存在網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大現(xiàn)象。了解膠印機(jī)印刷原理的人都會(huì)知道，現(xiàn)在高精度的膠印機(jī)印刷都是通過橡皮滾筒將印版上的圖像內(nèi)容轉(zhuǎn)印到承應(yīng)物上。在通過橡皮滾筒轉(zhuǎn)印時(shí)，由于印刷壓力和油墨擴(kuò)散的原因，網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大是無法避免的。網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大會(huì)造成承印物上的立體圖像不清晰（與印版上的圖像相比）。承印物上的立體圖像不清晰，會(huì)影響立體印刷品質(zhì)，造成立體圖像發(fā)虛或者是發(fā)糊。

　　第五：3D印刷對顏色套準(zhǔn)要求很高。現(xiàn)在所有的膠印機(jī)都是采用四色或者多色疊印的方式實(shí)現(xiàn)圖像的彩色印刷。在立體印刷中，光柵片的折射效果會(huì)放大顏色的套位不準(zhǔn)，從而造成立體圖像顏色失真比較嚴(yán)重。

 

 

　　因?yàn)橹哥R3D印刷是在一個(gè)觀察方向上顯示3D效果，對觀察角度有一定要求，因此人們開始尋找一種不受觀察角度限制的立體印刷成像技術(shù)，即微透鏡3D印刷技術(shù)。微透鏡是指微小透鏡，通常其直徑范圍在1μm至1000μm，由這些微小透鏡在基材上按一定形狀和周期排列形成的陣列叫做微透鏡陣列，也稱為微透鏡光柵。以面以圓形半球狀微透鏡光柵為例來說明，如圖2所示。

 

 

　　1、與柱鏡光柵比較，圓形微透鏡光柵成像的優(yōu)點(diǎn)

 

　　與柱鏡光柵比較，圓形微透鏡光柵成像最大的特點(diǎn)就是360度全方位立體成像效果，觀察者不用站在特定區(qū)域觀看，可以從各個(gè)角度都能看到3D效果；同時(shí)，圓形微透鏡光柵成像不會(huì)產(chǎn)生跳變，沒有圖像變換造成的暈眩感、晃動(dòng)點(diǎn)；并可以實(shí)現(xiàn)包括上浮、下沉、平行運(yùn)動(dòng)、正交運(yùn)動(dòng)、多通道等多種效果。再者，微透鏡光柵印刷不用很多幅圖像合成，只需要簡的圖形即可，采用普通的矢量圖形處理軟件即可制作文件。

 

　　2、圓形微透鏡光柵立體印刷技術(shù)的難點(diǎn)。

 

　　首先是制作精度問題，傳統(tǒng)的柱鏡光柵在圖像處理時(shí)，只需要考慮柱鏡橫向排列方向圖像處理的精度，而圓形微透鏡光柵的半球狀透鏡是按一定角度排列的，這就就要求圖像處理時(shí)要在不同角度上都達(dá)到非常高的處理精度，才能實(shí)現(xiàn)效果非常好的立體圖像；其次是圓形微透鏡光柵片材的制備，特別是高線數(shù)的片材制備，目前國內(nèi)能夠制備出高線數(shù)微透鏡光柵片材的企業(yè)很少；再者就是圓形微透鏡光柵與要印刷的微圖文的精準(zhǔn)復(fù)合，需要做到單個(gè)圓形半球狀微透鏡與單個(gè)微圖文形成一一對應(yīng)，才能體現(xiàn)出3D動(dòng)態(tài)效果。目前市場上還沒有彩色圖像的圓形微透鏡光柵印刷品，只有一些簡單圖形的單色印刷品。

 

　　盡管現(xiàn)在立體印刷存在各種難點(diǎn)，但是總體來說優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)大于不足。隨著數(shù)字化時(shí)代的到來，單純的二維平面印刷已經(jīng)不能滿足人們的視覺需求，人們希望能夠體驗(yàn)到更真實(shí)的、更具視覺沖擊力的、更新穎的印刷包裝產(chǎn)品。因此，3D印刷越來越突顯其市場需求性及重要性，不僅是在印刷包裝行業(yè)，其他各個(gè)領(lǐng)域也都可以用到裸眼3D印刷品。相信在不久之后，隨著上述難點(diǎn)的突破，技術(shù)發(fā)展的進(jìn)步，消費(fèi)者需求的提升，3D印刷一定會(huì)呈現(xiàn)欣欣向榮的發(fā)展景象。

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