光栅立体印刷的工艺原理及流程
3D光栅立体印刷的发展与应用
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。
立体印刷的工艺技术和操作要领
中国包装报/2008年/1月/7日/第003版技术立体印刷的工艺技术和操作要领林其水立体印刷通常的印刷方式有两种方法。
第一种是用普通机器在纸张或合成纸表面印刷，纸张表面的油墨干燥以后，使用与图像相匹配的光栅片与纸张对裱。
通常，在纸张上使用溶剂型油墨印刷时，油墨通过渗透和氧化结膜方式进行干燥。
立体印刷要求的加网线数高，一般来说，网点扩大和网点的周长成反比。
也就是说，加网线数越高，网点越小，印刷过程和干燥过程中网点扩大越严重。
所以，在纸张上采用高线数印刷时，图像的暗调部分很容易出现糊版，造成图像暗调层次丢失。
同时，光栅对裱一般是手工操作，由于立体印刷对材料和图像的匹配度要求很高，所以如果工艺控制不得当，产品废品率很高。
第二种方法是在光栅背面直接印刷，由于光栅材质为高分子材料，为非吸收性表面，普通油墨印在光栅材料上不会发生渗透干燥，所以我们使用UV 油墨印刷机在光栅背面直接印刷，利用紫外干燥原理使油墨产生光化学反应，瞬间干燥。
同时，应该注意在出胶片时药膜面方向朝上，与第一种方法的胶片药膜面相反。
立体印刷一般工艺流程为原稿制作(主要是图像摄影)—→制版—→印刷+光栅合成(或直接印刷)。
摄影方法与工艺如前面所述，柱面透镜法立体印刷，需要有从各个方向看到的被照物体的图像。
摄影方法有圆弧移动法、平行移动法和直线摇动法。
使用柱面透镜的方法可在有效角度内连续地摄影。
一次可得立体图像，只是摄影后想放大非常困难，而且曝光时间长，不能拍摄移动的物体，且照相机体积较大，不宜搬运。
此外，摄影时不使用柱面透镜的方法，与普通相机一样，边移动边摄影，然后把各方向图像通过柱面透镜合成。
因而各个方向(6张～9张)的图像不能是连续的。
它主要有瞬间摄影法。
但这种方法若不经过后期制作，就不能形成立体效果。
目前常用于拍摄立体印刷原稿的方法有圆弧立体摄影法和快门移动法。
圆弧立体摄影法：把柱面透镜板直接加装在感光片的前面，用一台照相机进行拍照，照相机的光轴始终对着被摄物的中心。
立体印刷工艺流程
立体印刷工艺流程立体，是在图象上覆盖柱面光栅板，利用人的左右眼视差，获得有立体感图象的印刷方法，也叫光栅板法。
立体印刷图片，制作精美，可用做广告宣传，也有很高的欣赏价值。
立体印刷的主要工艺流程为：拍摄立体照片→分色加网制版→印刷→光栅板贴合成型一、立体照片的拍摄立体印刷，必须以立体照片为原稿，因此，要进行立体摄影。
立体摄影，常用的方法是：将柱面光栅板直接加装在照相机的感光片前面，在一定的视野内移动照相机，把被摄物连续地拍摄下来。
拍摄前要对被摄物的位置、角度、中心点以及光栅板的间距等作精确的计算。
二、分色加网制版将立体照片进行分色、加网并制出四块印版。
制版方法和平版制版相同，一般使用PS 版印刷。
因为柱面光栅板有放大作用，故要采用高网点线数制版，用电子分色机分色时，扫描线数在400线/cm以上，加网线数在120线/cm以上。
柱面光栅板是平行的直线条，容易和网点产生闪动的光晕，因此，要避开使用45°和90°的网点角度，根据光栅板栅距的不同改变网目角度。
三、印刷一般选用多色平版印刷机印刷，套印精度应该小于0.01mm，使用质地较好的铜版纸印刷，否则会影响图象的清晰度和立体感。
四、光栅板贴合成型柱面光栅板与印刷品的贴合成型，是立体印刷的关键性工序。
柱面光栅板每厘米一般有48条凹凸线，每条下面有6个象素，光栅起到把象素分别映入左右眼的作用，看到的是各自相对应的图象，由于左右眼视角不同，重合的图象通过视觉神经便产生了立体感觉，如图6－4所示。
图6－4立体印刷品的视觉效果光栅板贴合成型的方法是在印刷好的成品上涂布一层亮光胶，同时将透明度高的热塑性材料加热溶解，压成柱面型光栅板，将该版贴合到印刷好的成品上，光栅线和印刷品上的光栅线应精确地对准，便显示出立体的效果。
(广州汉鼎印务有限公司： )。
光栅立体
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。
立体光栅印刷的主要工艺技术
立体光栅印刷的主要工艺技术立体印刷有两大类型：一类是传统立体印刷即先印刷立体图片，再与光栅复合；另一类是直接在光栅背面印刷。
传统立体印刷的工艺在原稿获取上有两种：立体拍摄和软件设计合成。
立体拍摄得到立体照片作为印刷原稿，立体照片可以通过摄影及合成同时进行的方法得到，也可以用多镜头立体照相机或用单镜头平面照相机配上定位导轨拍摄一组左右景的平面影像，底片再经过后期光学投影方式合成方法得到。
软件合成原稿是目前的主流方式，使用专业的技术和软件，将多幅平面影像分解、压缩成条纹状，以左、右景顺序将来自于不同图像的条纹交替排列组合，每个组合都对应于每个透镜的宽度，立体图像制作软件可以将其排列过程自动进行处理。
传统立体印刷的关键之一在于制版。
从印版的形态上考虑，用珂罗版印刷出来的效果最好，因为它没有网点的干扰。
但由于印量有限，目前一般都采用胶印，其制版方法与平印制版的分色加网工艺基本相同。
由于立体图像像素细腻和柱镜光栅板的放大作用，要强调使用细网屏。
制版网线数一般要求在120lpi以上，如能用300lpi的网屏进行加网照相制成阳图分色片，印出的效果更好。
但这样做会给印刷带来套印的困难。
立体印刷的质量好坏，对立体图片的直观效果有着明显的影响。
立体印刷所选用的印刷方式要符合不因印刷而损失立体感、套印精度好、宜大量印刷的要求。
立体印刷工艺与一般印刷大致相同，但由于光栅的聚焦和阻碍作用，要求网线清晰、套印准确，套色误差要求在0.02mm 以内，否则，就会影响图像的清晰度和立体感。
柱面光栅板与印刷品的贴合成型，是立体印刷的最后一道关键性工序，要求光栅线与印刷品上的光栅线要精确地对准，才能显示出立体的效果。
柱面透镜复合之前必须事先根据参数制作一个柱面透镜阴模板，然后边层压边成型。
要求光栅模具的凸起部分，也即光栅板的凹陷部分必须尖锐，而模具的凹下部分应接近为球面，平整光滑。
光栅板贴合的方法有平压贴合法、滚筒贴合法、后贴法。
其中平压贴合方法制成的柱面透镜阴膜的再现性良好，复制质量高，主要适用于中、小批量的生产；滚筒贴合柱面透镜成型方法生产效率高，适用于大批量生产，但与平压贴合法相比，阴膜的再现性稍差；而后贴法一般用于柱面透镜大而厚的场合，但成本较高，需用大的压力才能制作出立体印刷品。
北京印刷厂对立体印刷常识介绍.
立体印刷常识人们在观察物体时，由于两眼之间有一定的距离，两眼对同一景物的观察角度是不一样的，形成了两个不完全相同的像，便产生了有远近感和立体感的图像。
立体印刷正是根据人们视觉反应的这一特点，在二维的平面图像上，利用柱面透镜光栅板实现立体显示、观察出三维立体图像。
由于立体印刷的特殊立体效果，主要用于各种产品的包装、高级宣传品以及各类卡片等表面装潢印刷。
(一)柱面透镜光栅板的成像原理柱面透镜光栅板是一块由许多柱面并列组成的透镜板，它的背面与焦点面相一致。
当分别在A、B、C、D四个位置对景物L拍摄时，由于受光角度不同，景物L在A位置看为L1，在B位置看为L2，在c位置看为L3，在D位置看为L4。
在底片的四个位置a、b、c、d上分别产生了四个像L1’、L2’、L3’、L4’，经分色制版、印刷后，在印品表面覆盖一张与拍摄时所用柱面透镜光栅板类似的柱面透明光栅板，a、b、e、d四个位置的图像L1’、L2’、L3’、L4’便分别在A、B、c、D四个位置上还原为L1、L2、L3、L4。
由于左右两眼视觉不同，就可以看到一个立体图像了。
(二)制作立体图片的工艺流程及方法制作立体图片的工艺过程主要包括以下几个步骤：造型设计和选景物—，立体照相—，分色制版—_印刷—一覆盖透明柱面光栅板—，成品。
1．立体照相立体照相的方法分为直接法和间接法。
(1)直接法。
就是直接将柱面透镜光栅板加装在感光片的前面，在有效角范围内拍摄出连续的图像。
经一次拍摄就可以得到立体像，画面质量良好，但拍摄后的放大非常困难，另外，曝光时间较长，不能对运动的物体进行拍摄。
最常用的方法是转机式立体摄影，即在拍摄时，以被摄景物上的某一点为圆心，以此点到照相机的距离作半径呈圆弧移动，连续或间断地进行拍摄。
也可以采用照相机固定不动，被摄体回转的拍摄方式。
将被摄体的中心与大型回转工作台的中心相重合安装，回转工作台旋转的同时，彩色胶片也进行移动完成拍摄过程。
它属于室内专用照相机，不能对运动的物体进行拍摄。
立体印刷
立体印刷原理
（4）交替分割法 将左右图像交替呈现在同一平面上并将同期不必要的部分进行遮蔽。 由于残像效果会引起闪光，遮蔽用的眼镜造价高，此种方法未能普及。 2、多向显示法 两种类型：视差屏蔽法和柱面透镜法，多采用柱面透镜法 （1）视差屏蔽法（视差狭缝法）
将左眼图像和右眼图像由狭缝进行分割并 在软片上曝光，进行显影、晒版和印刷。 左眼看到的图像显示时，不透明的条纹会 遮挡右眼;同理，由右眼看到的图像显示时， 不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左眼和右 眼的可视画面分开，使观者看到立体影像。 缺陷：由于光线视差障壁的阻挡，所以亮 度也会随之降低，要看到高亮度的画面比较 困难。
立体印刷工艺
（2）辊式贴合法 将卷筒式聚氯乙烯薄膜充分加热，让其与承印物重叠，从冷却阴模 与压辊间通过，在柱面透镜成型的同时进行加压贴合。这种方法生产效 率高，但是与平压贴合法相比，阴模再现性稍差。
（3）后贴法 先将聚氯乙烯用阴模压成柱面透镜，在用平压机将柱面透镜膜片用 黏合剂贴附在印刷品表面。
立体印刷工艺
立体印刷工艺
2、印后加工 经过印刷的印刷品记录了物体的立体信息，但是还没有进行显示，看上 去还不是立体视觉效果，需要经过印后加工才能实现。 印后加工是将聚氯乙烯膜贴附在印刷品表面，用阴模压制出柱面透镜的 过程。压制方式有三种：平压贴合法、辊式贴合法、后贴法。 （1）平压贴合法 平压机，将聚氯乙烯薄膜贴附在承印物上，同时柱面透镜成型。压 后随即冷却，柱面透镜阴模的再现性良好。
立体印刷工艺
3、晒版 最好采用PS版，晒到8.5成或9成网点，避免印刷时糊版。 为避免曝光光源引起软片变形，影响套准精度，小幅面分色片可制成整 张底片进行晒版，一般规格的立体印刷品，采用多面密附进行晒版，提 高立体印刷精度。 （三）印刷与印后加工 1、印刷： 要求套准精度较高，为一般印刷的10倍，采用四色印刷机进行套印； 纸张：选用表面平滑度高、伸缩性小的纸张； 印刷环境：严格控制温湿度； 采用比平面印刷高的实地密度； 可采用多种印刷方式，平版胶印印刷质量最好；
光栅立体印刷图像的制作方法
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。
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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。