与柱镜光栅比较,圆形微透镜光栅成像最大的特点就是360度全方位立体成像效果,观察者不用站在特定区域观看,可以从各个角度都能看到3D效果; 纵观3D印刷的发展史,早在1964年国内就出现了立体印刷品,是北京市包装装潢工业联合公司收到日本朋友寄来的包装装潢方面的立体印刷品。技术不断改进和发展,各种柱镜光栅和微透镜光栅印刷品已经走向市场,但立体印刷一直没能广泛走进大众的视线,这是什么原因造成的呢? 首先我们来了解一下3D印刷的基本原理。 3D印刷的成像原理 传统的彩色印刷品3D效果都是利用柱镜光栅成像原理(光栅片+3D处理的图像)实现的。 图1柱镜光栅原理示意图 以图1中3D效果为例,光栅下面是三幅经过3D处理的特殊图像,通过柱镜光栅的折射作用,人的右眼接收第一张光栅图像,左眼接收第二张光栅图像,光线交叉传播再经大脑融合就会产生3D空间感。利用柱镜光栅的成像原理,可以实现3D立体和立体动画两种效果。3D立体效果是图像比较强烈的3D景深感、层次感,图像内容是固定不变的。立体动画效果则是图像可以动态变化,即观察视角不同时,图像会在两幅或者几幅之间动态变化。 3D印刷大批量生产的难点 从3D印刷的基本成像原理中可以看出,想要呈现良好的3D效果,优质的光栅片和高质量的印刷图像是实现3D效果的必要因素。下面我们就从这两个方面说明一下传统柱镜3D印刷实现的难点。 第一:成本价格比较普通彩印要高。与传统的平板胶印比较,3D印刷品所需要的光栅片投入更大,尤其是高精度的光栅片。在2000年左右的时候,进口的高精度原版光栅片每平米要1000元以上。如果按普通胶印走纸100张起步,那耗费是巨大的。虽然近年来光栅片的价格一路下降,在进行大批量生产时,价格是可以控制在可接受的范围以内,但仍然比较普通彩印要高。 第二:3D图像需要专业的设计处理。一般通过立体相机摄影和立体设计软件处理获得立体图像。无论哪一种方法都是由多个角度所看到的平面图像合成的,合成立体图的图像张数越多,效果就越清晰,层次感越好。以75线的柱镜光栅为例,想要获得比较好的立体效果,做到图像跳变不明显,就需要将至少32张平面图像合并成一个立体图像。所以信息量巨大的立体图只能使用专业的立体制作软件才能完成。 第三:绝大多数以CTP出版技术为主的数字晒版技术无法达到3D印刷的精度要求。大多数印刷厂CTP出版的晒版精度是2400DPI。以75线光栅为例,要做到32张平面图像合成一个立体图像,图像的分辨率至少要达到2400DPI。CTP系统中2400DPI中每个像素点只有两个阶调(黑白),而立体图像中每个像素点的阶调有28个。所以在制作75线32幅图的立体印刷品时,会丢失很多图像信息。可以看出,如果制作100线、200线或者更高线数光栅印刷品时,就必须要提高CTP系统的晒版精度或降低合成立体图的平面图像张数。 第四:传统胶印机存在网点扩大现象。了解胶印机印刷原理的人都会知道,现在高精度的胶印机印刷都是通过橡皮滚筒将印版上的图像内容转印到承应物上。在通过橡皮滚筒转印时,由于印刷压力和油墨扩散的原因,网点扩大是无法避免的。网点扩大会造成承印物上的立体图像不清晰(与印版上的图像相比)。承印物上的立体图像不清晰,会影响立体印刷品质,造成立体图像发虚或者是发糊。 第五:3D印刷对颜色套准要求很高。现在所有的胶印机都是采用四色或者多色叠印的方式实现图像的彩色印刷。在立体印刷中,光栅片的折射效果会放大颜色的套位不准,从而造成立体图像颜色失真比较严重。 3D印刷新技术——微透镜光栅印刷 因为柱透镜3D印刷是在一个观察方向上显示3D效果,对观察角度有一定要求,因此人们开始寻找一种不受观察角度限制的立体印刷成像技术,即微透镜3D印刷技术。微透镜是指微小透镜,通常其直径范围在1μm至1000μm,由这些微小透镜在基材上按一定形状和周期排列形成的阵列叫做微透镜阵列,也称为微透镜光栅。