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传统3D印刷与3D印刷新技术

时间:2018-06-24 23:20:41来源:科印网作者:黄校军 邢卫永

  纵观3D印刷的发展史,早在1964年国内就出现了立体印刷品,那是北京市包装装潢工业联合公司收到日本朋友寄来的立体印刷品。到现在,各种柱镜光栅和微透镜3D印刷品已经走向市场。立体印刷一直广为业内人士知晓,但是一直没能走进大众的视线,这是什么原因造成的?如何突破?

  传统3D印刷成像原理

  传统彩色印刷品3D效果都是利用柱镜光栅成像原理(光栅片+3D处理图像)实现的。

  以图1为例,光栅下面是3幅经过3D处理的特殊图像,通过柱镜光栅的折射作用,人的右眼接收第一幅光栅图像,左眼接收第二幅光栅图像,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立体效果是图像具有比较强烈的3D景深感、层次感,图像内容固定不变。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。

  传统3D印刷大批量生产难点

  从3D印刷基本成像原理可以看出,要想呈现良好的3D效果,优质的光栅片和高质量的印刷图像是必要因素。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。

  1.成本较普通彩印高

  与传统印刷品比较,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。2000年左右,进口高精度原版光栅片每平方米要1000元以上。如果按普通胶印走纸100张起步,那么耗费巨大。虽然近年来光栅片的价格一路下降,在进行大批量生产时,价格可以控制在可接受的范围内,但仍然比普通彩印要高。

  2.3D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,层次感就越好。以75lpi的柱镜光栅为例,要想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幅平面图像合并成一幅立体图像。所以信息量巨大的立体图只能使用专业的立体设计软件才能完成。

  3.绝大多数以CTP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75lpi的柱镜光栅为例,要做到32幅平面图像合成一张立体图像,图像分辨率至少要达到2400dpi。CTP系统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75lpi、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100lpi、200lpi或者更高线数光栅印刷品时,就必须提高CTP系统的晒版精度或减少合成立体图的平面图像张数。

  4.传统胶印机存在网点增大现象

  了解胶印机印刷原理的人都知道,现在高精度胶印机的印刷都是通过橡皮滚筒将印版上的图像内容转印到承印物上。在通过橡皮滚筒转印时,由于印刷压力和油墨扩散的原因,网点增大是无法避免的。网点增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),从而影响立体印刷品质,造成立体图像发虚或者发糊。

  5.3D印刷对颜色套准要求很高

  现在所有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印不准,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

  3D印刷因为柱镜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1~1000μm,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。以圆点微透镜光栅为例来说明,其结构示意图如图2。


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