光栅立体技术OK

立体印刷技术专栏- 43 -2021.2日益攀升，追求更真实可感知的立体信息已经成为信息技术发展的下一个热点。

正如影片《阿凡达》，凭借先进的3D 显示技术，吸引大众的好奇心，完美收获25亿美元的票房，成为拥有全球最高电影票房历史纪录的影片，这掀起了3D 的热潮，使3D 印刷产品逐渐走进大众的视野。

一、立体印刷1.立体印刷概述立体印刷，往往是指立体的光栅印刷。

它通过将不同角度和不同层次的像素记录在感光材料上，根据双眼视差原理和光学折射原理，利用光栅板的折射分像作用使左右眼分别观察各自对应的图像，形成双眼视差，使印刷图像呈现生动形象的记忆立体感和景深感，达到栩栩如生的效果，为印刷工艺带来了一抹亮眼的色彩。

2.光栅印刷技术的优势（1）立体层次感。

在二维图像前增加立体光栅，则意味着在图像上增加多个视点，从而使图像立体感增强，进而提升图像的真实感与层次感。

（2）色彩饱和度。

通过光栅处理后，二维图像的色彩饱和度便会有质的飞跃，画面颜色较为鲜艳，给观察者一种通透清亮的视觉感。

（3）视觉清晰度。

二维图像，即使印刷精度不断提高，画面清晰度也无法满意呈现；经光栅处理后，图像视觉清晰度显著提升，画质感得到进一步突破。

二、聚焦3D 印刷1.柱镜光栅立体成像柱透镜光栅成像是根据透镜折射原理实现图像的立体再现。

柱透镜光栅是由许多结构相同的小半圆柱透镜组成的透明塑料板（片），对图像具有“缩放”和“分离”的作用。

每个柱透镜单元相当于汇聚透镜，起聚光成像的作用。

因此，可以将柱透镜光栅覆盖在合成图像上，利用在不同视点上获取的二维影像来重建原空间物体的三维模型，获得聚集准确而清晰的立体效果。

2.柱镜光栅立体成像原理成像原理如图1所示，据人眼视差原理，人的两眼间存在距离，通过人眼自身调整聚焦角度，光线交叉传播再经大脑融合就会产生3D 空间感，即视差，柱镜光栅的作用在于折射。

但是从柱透镜光栅的产品来看，它只有水平视差，而没有垂直视差，亦即观看者只能在水平方向上看到立体动态效果而在垂直方向上看不到效果，这是技术本身的缺陷。

立体光栅一、理论上讲，只要能制造一个场景，使人的左眼只看到左眼视图，右眼只看到右眼视图，就可以在大脑中产生立体感受。

制造此类场景的方法很多，如：像对立体成像法、光栅立体成像法等。

1.1 像对立体成像法采用照相或计算机生成等方式得到两幅模拟人左右眼观测的视图，分别称为左眼视图和右眼视图，也叫像对。

当观看这两幅视图时，需要佩戴立体眼镜使左眼只能看到左眼视图，右眼只能看到右眼视图，从而使双眼获得具有立体视差的两幅图像。

立体眼镜按原理可分为3类：①基于偏振光原理；②基于互补色原理；③基于电子开关原理。

用立体眼镜观看像对，能够得到较好的立体感，造价也比较便宜，但也存在着许多明显缺点，如佩戴特殊眼镜，减少了观看的娱乐性和舒适性；佩戴基于互补色原理的立体眼镜无法看见彩色图像；佩戴基于电子开关原理的眼镜则要求显示器具有很高的刷新频率，否则就会产生闪烁感等。

1.2 光栅立体成像法光栅成像法是根据光学原理，利用光栅板使图像记忆立体感的一种印刷方法。

根据成像原理的不同，光栅分为狭缝光栅、柱镜光栅和球面光栅，其中应用最为普遍的是柱镜光栅。

1.2.1 狭缝光栅成像狭缝光栅成像是利用透射针孔成像原理来实现图像的立体再现。

狭缝光栅的最大优点是光线聚集精确，成像好，立体效果强烈，但要在有背光源的情况下才能观看，主要用于制作立体灯箱广告。

1.2.2 柱镜光栅成像柱镜光栅成像是根据透镜折射原理实现图像的立体再现。

柱镜光栅是由许多柱面透镜组成的透明塑料板（片），其表面的光栅线条由许多结构参数和性能完全相同的小半圆柱透镜线性排列组成，其背面是平面，为柱透镜元的焦平面，每个柱透镜元相当于汇聚透镜，起聚光成像的作用。

因此，可以利用在不同视点上获取的二维影像来重建原空间物体的三维模型。

用它制作的立体图像不需要背光源或立体眼镜就能正常观看，其成像原理。

1.2.3 球面光栅成像球面光栅也叫点阵式全像立体光栅，制作出的图像从上下、左右观看，都能获得立体感，是一种新型的立体表现方式。

裸眼光栅3D立体画，视觉效果好
随着立体技术的不断进步，让我们看到近年来3D技术的逢勃发展，经过立体画生产厂家的努力，真正实现了裸眼3D，让大家能欣赏到更多的裸眼3D立体画面。

裸眼3D包括光栅3D、全息3D等，通俗地说，就是不借助3D眼镜等其他手段在自然
状态下直接观赏的3D立体画影像。

本质上就是裸眼状态下实现左眼、右眼分别看到左、
右两个不同的图像。

应用两眼的视差效应原理实现立体视觉效果。

光栅3D立体画是迄今为止裸眼3D显示
技术中最成熟的裸眼3D技术，已经在商业、
工业、医疗、建筑、军事等领域广泛应用。

目前，国内专注于裸眼3D研发的公司并
不多，而能独立研发、拥有一定经验的公司更
是屈指可数。

因此能做到高清晰、高立体感的在国内却寥寥无几。

裸眼光栅3D立体画生产厂家---超影3D印刷，从事裸眼光栅3D立体画产品的
研发、设计、生产及销售，裸眼3D技术立体印刷行业界遥遥领先。

公司制作的裸眼光栅
3D印刷产品多达上百种类，如：立体装饰画、立体广告、立体婚纱照，立体包装、立体灯
箱灯片，3D糖烟酒防伪商标、3D卡、3D IMD手机壳、3D贺卡/明信片、3D佛卡、3D贴纸、3D吊牌、3D书签、3D磁贴等。

3D立体画以其雷霆之势横扫大江南北，未来的3D技术必然会摆脱3D眼镜的束缚，
裸眼3D立体画成为主流，先一步加入裸眼3D就先一步赢得未来！
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光栅立体印刷图像的制作方法光栅图像的制作方法有3种：立体照相法、计算机生成法、图像处理软件处理法。

1.立体照相法立体照相法是传统的光栅图像制作法，操作关键是拍摄立体照片，且需要在拍摄前对拍摄物的布局、距离、角度、中心点等进行精确的计算。

分为直接法和间接法。

直接法是将柱透镜光栅板放在感光片前，在一定的视野内移动照相机，将被摄物连续拍摄下来；间接法则是以特定位置拍摄两张以上的照片，然后将它们准确地合为一张。

采用立体照相法制作光栅图像时，图像的细节通过光栅准确地投射到感光材料的表面，光栅条纹的节距和图像细节的宽度相吻合，所以十分精确，最后所得的立体图像的立体效果较好。

但是由于立体照相法需要特殊的设备，而且操作起来较麻烦，该方法的使用范围也有一定的限制，所以现在很少使用此方法。

2.计算机生成法此种方法是根据光栅图像的制作原理，利用计算机使用相应的算法，将图像序列中的每一帧切细为垂直条状影像，再按顺序轮流交替合成，然后再经过压缩处理生成最终的光栅图像，此种方法无须特殊的拍摄设备，且操作简单，通过使用Photoshop等图像处理软件对普通图像进行一些处理后，即可合成光栅图像。

所以，此种方法得到了广泛的应用。

3.图像处理软件处理法该方法是使用Photoshop等图像处理软件，使用手工操作的方法分割图像序列中的每一帧，然后再拼贴合成所需的光栅图像。

使用该方法虽然原理简单，但操作起来较麻烦，需要有一定的技巧，而且使用Photoshop软件进行图像的合成时，如果产生的图像细节的错位排列不是实际所要求的错位排列，往往会使合成的图像出现十分明显的锯齿现象，在光栅的放大作用下会严重影响立体图像的质量。

图3图4图5。

3D光栅立体画原理
3D光栅立体画是一种通过光栅技术制作的立体画。

其原理是通过在光栅上刻上一系列的凸轮形线条，使得光线在经过光栅时发生折射，从而形成了立体图像的效果。

具体来说，对于一个3D光栅立体画，它由许多个平行的、等距的条纹构成。

每个条纹都是由一系列凸轮形线条组成的，这些线条的高度和间距都是事先设定好的。

当光线从一个具有这样光栅的图像中透过时，它会被分成很多不同的光束，每个光束都沿着不同的路径折射出来。

这些光束最终会在观察者的眼睛处聚焦，形成一个立体图像的效果。

需要注意的是，由于光线经过光栅后的折射，立体图像的左右两侧是反转的。

因此，如果想要得到一个正确的立体图像，必须使用一定的技巧进行拍摄或者观看。

总之，3D光栅立体画的原理是通过光栅技术制作出一系列凸轮形线条，使得光线经过光栅时发生折射，从而形成立体图像的效果。

这种技术可以应用于广告、游戏、电影等领域，为人们带来更加真实的视觉体验和艺术享受。

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光栅立体图原理光栅立体图片主要分为狭缝式（barrier）和柱镜式（lenticular）。

狭缝式图片（俗称“黑光栅”）需要灯箱才能看到立体图像，具有立体感强、清晰度高、色彩鲜艳的特点。

柱镜式立体图片不需要灯箱，借助环境光就能看到立体图像，制作简单，成本较低。

1.平面相片形不成深度感原因：图1设C为平面M上任一物点，该点发出的光线（反射光线）在M上方空间是向四周发射的，进入双眼的光线为CA、CB，人眼凭这两条光线，可判定C点在平面M上。

对平面M上的其它任何点，由于均有两条光线到达人的双眼，所以人眼可以判定M上的所有的点均在同一水平面上,这是平面照片形不成立体感的原因所在。

2.立体相片上的深度感的形成：立体相片与平面相片的关键区别在于立体相片表面为一层光栅（柱镜光栅或狭缝光栅），这层光栅的限制作用是使得平面上的任何一点的光线只能按特定的方位出射，而不是向四周出射。

如图二所示，设A、B为特征相同的两个点，如果A点发出的光线只能到达左眼，而B点发出的光线只能到达右眼，人眼凭这两条光线就会形成一种错觉，认为这两点是一个点C，C点在平面M以下，即形成远景。

如果A点发出的光线只能到达右眼，而B点发出的光线只能到达左眼，如图三，人眼就会认为C点浮出在平面M上，既形成近景。

图23．柱镜光栅原理：柱镜光栅使得平面上不同点的像，出射光线的方向在一个特定范围以内。

如图四所示，O 为柱面轴心,A 点的像只能沿AOA’出射，偏离AO 方向的光线因柱面的折射而不能进入人眼，D 点的像只能沿DOD’出射。

这样可使进入左、右眼的像不同。

图34．狭缝光栅原理：狭缝光栅立体图的基本原理是把画面按奇偶列分成两个相互交错的左右眼图像显示像素区，光栅的狭缝与图像列像素平行且按一定比例周期排布。

图像被照明后，由于光栅的阻隔作用，使得人的左右眼通过狭缝只能分别看到对应的“象素组”，从而产生立体的视觉效果。

右 右 右 左 左 左图45. 光栅变换图光栅变换图采用柱面光栅或狭缝光栅均可，其原理光路分别如图3、图4 所示。

光栅立体印刷的工艺原理及流程
1.设计和制作模板：首先，根据需要的立体效果设计图案，并将其转
换成数字化信息。

然后，利用计算机辅助设计软件将图案按照一定的规则
进行编码，生成光栅图案模板。

最后，将模板制作成激光刻版或者光栅胶版。

2.制作压印模具：将制作好的模版放置在压印模具上，利用激光或者
其他高精度加工设备进行刻蚀，将模版图案刻蚀到模具表面，制作成压印
模具。

3.印刷准备：将需要印刷的基材准备好，如纸张、塑料薄膜等。

并将
印刷机调整好，确保需要印刷的图案位置准确。

4.印刷：将准备好的基材放置在印刷机上，利用压印模具进行印刷。

印刷时，压印模具里的图案会通过压力将所需的颜料或油墨转移到基材上，形成印刷图案。

5.脱模：印刷完成后，将印刷好的基材从印刷机中取出，经过一定的
处理来彻底干燥，并将压印模具从基材上取下。

6.光栅立体效果制作：印刷好的基材上会出现两种或多种不同颜色的
图案，利用光的折射、反射和干涉效应，这些不同颜色的图案会形成类似
于凹凸纹理的立体效果。

7.后续处理：对印刷好的基材进行后续处理，如修整、裁切、贴合等。

光栅立体印刷工艺的优点是能够实现立体效果，使图案更加生动鲜明；而且印刷的图案具有尺寸稳定性好、光泽度高等特点。

然而，该工艺也有
一些挑战，如对模板的要求较高，需要高精度的制作设备和技术，同时制作周期较长，成本也较高。

总之，光栅立体印刷是一种创新的印刷工艺，能够为印刷品赋予独特的立体效果，提升印刷品的视觉效果和美感。

随着技术的进步和应用的推广，光栅立体印刷在包装、广告等领域将会有更广泛的应用。