專利名稱：一種狹縫光柵立體畫的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)顯示技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種狹縫光柵立體畫的制作方法。
狹縫光柵立體畫由垂直狹縫板和它后面的抽樣圖組成，抽樣圖是把多幅具有一定視差的圖象交替抽取合成一幅圖象，抽樣條的寬約等于狹縫板的縫寬。狹縫的作用在于遮擋或透射抽樣細(xì)條，使左眼視差圖象進(jìn)入人的左眼，右眼視差圖象進(jìn)入人的右眼，通過大腦綜合形成立體圖象。
狹縫光柵立體畫是一種早期的方案，在大越孝敬〔日〕所著的《三維成象技術(shù)》中有較完整的敘述。由兩幅視差圖象合成的立體畫稱為視差圖，由多幅視差圖合成的立體畫稱為全景圖，在全景圖上，狹縫板的縫寬與節(jié)距的比率要比視差圖小得多，典型的比率為1/10，而在視差圖上則為1/2。比較而言，全景圖有較寬的視角和更連續(xù)的空間感，視差圖分辨率、清晰度、亮度較高但觀看方向上自由度非常小，狹縫光柵立體畫常由3～6幅視差圖合成，即縫寬節(jié)距比為1/3～1/6。狹縫光柵立體畫有一些基本的缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用第一個(gè)缺點(diǎn)是象較暗；第二，狹縫必須做得較細(xì)，以至在觀察距離內(nèi)不為人所見，但細(xì)狹縫會(huì)因衍射而使光束擴(kuò)散；第三，細(xì)狹縫做在玻璃板上，玻璃前后表面的反射常產(chǎn)生干擾。近年來透射式狹縫光柵立體畫得到很大發(fā)展，并已在燈箱廣告中得到一些應(yīng)用，這種畫的抽樣圖是透射型的，背后用燈箱照明，畫面顏色艷麗，立體感強(qiáng)。狹縫光柵立體畫的第一、第三個(gè)缺點(diǎn)在透射型立體畫中不再存在，第二個(gè)缺點(diǎn)在狹縫不是極細(xì)時(shí)并不明顯。
目前，制作狹縫光柵立體畫的過程，一般是先通過立體照相獲得具有視差的底片，然后在特制的放大機(jī)上進(jìn)行放大，感光相紙由正面貼有狹縫、背面涂有感光藥膜的透明平板組成。經(jīng)曝光、顯影、定影、烘干后貼上保護(hù)膜，再放在照明燈箱前即獲得生動(dòng)的立體圖象，象質(zhì)優(yōu)良。這種采用照相放大方式獲得的立體畫十分昂貴，其缺點(diǎn)在于制作成本高，生產(chǎn)效率低下。
本發(fā)明的目的在于提供一種制作狹縫光柵立體畫的方法，按該方法可以低成本、高效率、大批量制作狹縫光柵立體畫。
狹縫光柵立體畫的制作方法包括如下步驟制作視差圖象，制作狹縫圖(1)，由視差圖象合成抽樣圖(4)，狹縫圖(1)和抽樣圖(4)制版印刷或打印，狹縫圖(1)和抽樣圖(4)對位并固定。
首先，根據(jù)要表現(xiàn)的立體畫內(nèi)容設(shè)計(jì)視差圖象。視差圖象由立體攝影獲得，也可以通過計(jì)算機(jī)的3D類軟件制作。例如可用Autodesk公司的3D Studio軟件，設(shè)計(jì)出三維立體模型，然后三維立體模型擺放在場景的理想位置，并把材料敷貼在三維體表面，布置光源，架設(shè)好攝像機(jī)進(jìn)行渲染，生成第一幅圖象，然后平移攝像機(jī)，渲染生成第二幅圖象，再平移攝像機(jī)渲染出第三幅圖象，直至生成要求的圖象幅數(shù)，攝像機(jī)平移時(shí)可稍稍偏轉(zhuǎn)，使鏡頭軸線方向始終對著主體上某一點(diǎn)。3D Studio軟件能設(shè)計(jì)出現(xiàn)實(shí)生活中不存在的物體，可以豐富狹縫光柵立體畫的表現(xiàn)內(nèi)容。
第二，設(shè)計(jì)狹縫圖。狹縫光柵由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，或者由精密機(jī)械加工制成，狹縫圖的幅面大小與立體畫一致，其中節(jié)距、縫寬節(jié)距比是兩個(gè)重要的參數(shù)。幅面大小、觀看距離、節(jié)距三者相互制約，一般來說，節(jié)距在0.1毫米到1.5毫米之間，節(jié)距越小，立體畫面越精細(xì)，但制作難度越高，大幅面的立體畫因觀看距離稍遠(yuǎn)，狹縫節(jié)距可以較大?？p寬節(jié)距比不能大于視差圖象幅數(shù)的倒數(shù)，否則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的重影。
第三，由視差圖象合成抽樣圖。抽樣圖的合成方式主要有三種數(shù)字圖象的象素合成、底片放大狹縫遮擋合成、狹縫掩模印相合成。數(shù)字圖象的象素合成步驟為將N幅視差圖象按同樣的象素點(diǎn)和長寬比掃描輸入計(jì)算機(jī)，保持相同的長寬比縮放圖象，使橫向象點(diǎn)數(shù)等于狹縫圖柵線數(shù)的N倍，然后單獨(dú)壓縮圖象的橫向象點(diǎn)數(shù)，使其與狹縫圖柵線的個(gè)數(shù)相等；抽樣圖的每行由視差

圖1對應(yīng)行第一象點(diǎn)值，視差圖2對應(yīng)行第一象點(diǎn)值，……，視差圖N對應(yīng)行第一象點(diǎn)值；視差圖1對應(yīng)行第二象點(diǎn)值，視差圖2對應(yīng)行第二象點(diǎn)值，……，視差圖N對應(yīng)行第二象點(diǎn)值；……；視差圖1對應(yīng)行最后象點(diǎn)值，視差圖2對應(yīng)行最后象點(diǎn)值，……，視差圖N對應(yīng)行最后象點(diǎn)值排列而成；對于彩色圖象，象點(diǎn)值由三個(gè)字節(jié)組成，紅、綠、藍(lán)色各占一個(gè)字節(jié)，從數(shù)碼像機(jī)、3D軟件獲得的視差數(shù)字圖象，這種合成非常方便。底片放大狹縫遮擋合成步驟與目前制作狹縫光柵立體畫的過程相同，視差底片通過立體放大機(jī)對感光相紙曝光，狹縫板在感光相紙的前方擋光，感光相紙與狹縫板之間隔著透明平板，感光相紙沖洗晾干即為抽樣圖。狹縫掩模印相合成是將視差圖的負(fù)片隔著狹縫平面對相紙印相，更換負(fù)片時(shí)把狹縫平移一個(gè)縫寬，直到視差圖負(fù)片全部印完，印相相紙沖洗晾干即得抽樣圖。
第四，狹縫圖和抽樣圖的復(fù)制。狹縫圖復(fù)制可采用激光打印機(jī)打印、無網(wǎng)凸版印刷、凹版印刷、平版膠印的方式，承印材料為透明膠片或透明平板；抽樣圖復(fù)制可采用彩色打印、彩色噴繪、照相放大、印相、PS版膠印、照相凹版印刷、無版數(shù)碼印刷的方式，按透射式燈箱片的要求，承印材料應(yīng)選用透明、半透明的塑料薄膜，也可用120克左右的銅版紙、玻璃卡紙等，另外，還要求狹縫圖和抽樣圖的承印材料材質(zhì)均勻，機(jī)械變形、熱變形要小。
狹縫圖的激光打印不用制版，只需提供設(shè)計(jì)好的圖形文件即可，適合小幅面、小批量制作；無網(wǎng)凸版印刷適合8開或8開以下幅面批量印刷；凹版印刷制版較貴，凹版印刷、平版膠印適合大幅面、大批量印刷。
抽樣圖的細(xì)節(jié)和階調(diào)十分豐富，小幅面、小批量復(fù)制可采用高質(zhì)量彩色打印完成，制作成本較高；彩色噴繪適合大幅面、小批量制作；采用照相放大方式，必須先制作抽樣圖的負(fù)片，然后在普通放大機(jī)上放大；采用印相方式，先制作抽樣圖的大幅負(fù)片，再按1∶1比例印相，適合小幅面、小批量、高質(zhì)量畫面的制作；采用PS版膠印方式，必須先進(jìn)行制版，可用電子分色對抽樣圖制作分色片，對于由數(shù)字圖象合成的抽樣圖，直接由數(shù)字設(shè)備輸出分色片，分色片的網(wǎng)屏線數(shù)選在200線以上，該方式適合較大幅面、大批量制作，制作成本很低，但質(zhì)量稍差；采用照相凹版印刷方式，先制作抽樣圖分色片的照相凹版，再套色印刷，適合較大幅面、大批量制作。
第五，狹縫圖和抽樣圖對位固定。狹縫圖節(jié)距、縫寬、抽樣圖樣條寬度、透明平板的厚度及折射率、觀察距離等參數(shù)必須滿足設(shè)計(jì)要求，才能完成對位操作。對位好的狹縫圖、透明平板、抽樣圖粘接固定，即可完成立體畫的制作。
計(jì)算表明，在最佳觀看距離處看，立體畫的視場角小于40°時(shí)，抽樣圖的樣條寬度滿足均勻性要求，即當(dāng)狹縫節(jié)距相等時(shí)，抽樣圖的節(jié)距也基本相等。設(shè)P為狹縫節(jié)距，F(xiàn)為狹縫縫寬，N為視差圖幅數(shù)，T、n分別為透明平板或隔層空氣的厚度、折射率，H為最佳觀看距離，P’為抽樣圖節(jié)距，P’/N為樣條寬度，各參數(shù)之間由下列條件制約P/H≤3×10-4眼睛的分辨率要求，在觀察距離處看不到狹縫。
F≤P/N縫寬越小，有效觀看范圍越大，且對位越容易，但要求背后照明較亮。
P’/P＝1+T/(H×n)這是狹縫圖和抽樣圖的對位要求，在狹縫圖和抽樣圖上設(shè)置的對位線或其它對位標(biāo)記，其位置關(guān)系滿足這種比例要求時(shí)，可達(dá)到最佳效果；實(shí)際上取P’＝P也能達(dá)到可接受的立體效果。
H＝65×N×T/(n×P’)隔板厚度、樣條寬度和最佳觀看距離應(yīng)滿足的要求；該公式不是必須滿足的，實(shí)際上觀看范圍H很大。
按各參數(shù)之間的制約關(guān)系，一個(gè)最佳設(shè)計(jì)的例子是P＝0.6毫米，F(xiàn)＝0.08毫米，N＝5，T＝5.7毫米，n＝1.53，H＝2014毫米，P’＝0.6011毫米。
狹縫圖和抽樣圖的對位是狹縫光柵立體畫制作過程中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，一些機(jī)械和熱變形容易引起對位困難，狹縫平面、隔層、抽樣圖平面之間必須保證一定的平行度。為了方便對位，在狹縫圖和抽樣圖的左右邊界上設(shè)置了對位標(biāo)記，狹縫圖上的左右對位線平行于狹縫且距狹縫區(qū)左右邊界均有數(shù)個(gè)狹縫節(jié)距，抽樣圖上的左右對位線平行于樣條且距抽樣區(qū)左右邊界均有同樣數(shù)量的抽樣圖節(jié)距。通過對位裝置觀察和調(diào)節(jié)，讓左右對位線盡可能重合，然后膠合固定好立體畫，如果左右對位線完全重合，立體畫的質(zhì)量就很高；當(dāng)狹縫圖和抽樣圖的左右對位線不能重合時(shí)，保證其相互平行，也能得到好的立體畫。把抽樣圖印制成小塊，在狹縫圖后面拼接對位，也能部分消除變形對對位的影響，拼縫由于狹縫的遮擋并不為人所見，但對位效率較低，在制作大幅面的立體畫時(shí)可用這種方法。對位標(biāo)記還可是十字形的，分布在狹縫圖和抽樣圖的周邊上，對位的目的首先是滿足狹縫和樣條之間的平行性，然后才是滿足重合性。
燈箱廣告、居室裝飾、櫥窗展示等對立體畫有大量的需求，目前狹縫光柵立體畫、柱鏡板光柵立體畫的制作方法具有批量小、成本高的限制。本發(fā)明所提供的立體畫制作方法優(yōu)點(diǎn)在于復(fù)合大批量、低成本、高效率的生產(chǎn)要求，可以作為大眾化的展示品出現(xiàn)在居室、櫥窗、展廳及燈箱廣告中。
圖1是狹縫光柵示意圖，其中包括狹縫圖(1)、狹縫區(qū)(2)、對位線條(3)。
圖2是抽樣示意圖，其中包括抽樣圖(4)、抽樣區(qū)(5)、對位線條(3)。
圖3是狹縫光柵立體畫的橫斷面示意圖，其中包括照明燈箱(6)、抽樣圖(4)、透明平板(7)、狹縫圖(1)，抽樣圖(4)、透明平板(7)、狹縫圖(1)膠合成一塊整體，擱置在照明燈箱(6)的前窗口上。
圖4是狹縫板和抽樣圖的幾種組合方式示意圖。如圖4a所示，狹縫圖(1)和抽樣圖(4)印制在透明平板(7)的前后表面上，這種方式只能印制一些簡單、粗糙的立體畫；如圖4b所示，印制在透明膠片上的狹縫圖(1)粘貼在透明平板(7)的前表面，與印制在承印材料(8)上的抽樣圖(4)對位后粘接在一起，是最常用的組合方式；如圖4c所示，粘貼在薄透明平板(7)后表面的狹縫圖(1)隔開一定距離，與粘貼在透明或半透明板(8)上的抽樣圖(4)對位固定，這種組合方式可用在大幅面立體畫的制作中；如圖4d所示，印制在透明膠片上的狹縫圖(1)被兩片薄玻璃(7)夾緊固定形成狹縫板，印制在承印材料上的抽樣圖(4)被兩片薄玻璃(7)夾緊固定形成抽樣圖板，二者隔開一定距離對位并固定；如圖4e所示，狹縫圖(1)印制在透明膠片上，抽樣圖(4)印制在較薄的承印材料上，二者對位平貼在厚透明平板(7)的前后表面，然后用兩片薄透明平板夾緊固定。在以上五種組合方式中，4b、4c具有實(shí)用性。
圖5是狹縫板和抽樣圖的膠合對位裝置示意圖，望遠(yuǎn)鏡(10)的支點(diǎn)(11)、平面鏡(12)、狹縫板(1)的位置固定不變，抽樣圖板(4)可以通過調(diào)節(jié)螺釘(9)進(jìn)行微調(diào)，望遠(yuǎn)鏡(10)的觀察方向可以調(diào)節(jié)，支點(diǎn)(11)的位置相當(dāng)于立體畫的最佳觀看點(diǎn)，調(diào)節(jié)螺釘(9)直到在望遠(yuǎn)鏡(10)中觀察到左右對位線(3)的上下方均最大程度重合為止。按對位裝置示意圖組合的立體畫具有很高的對位精度，但并不是必須的，在立體畫組裝過程中，直接用眼睛觀察對位也可滿足要求。
下面結(jié)合圖示給出兩個(gè)實(shí)施例。
實(shí)施案例一通過平移像機(jī)法，用反轉(zhuǎn)片拍攝靜物，獲取5幅視差圖象，掃描輸入計(jì)算機(jī)，利用Adobe公司的Photoshop軟件調(diào)整數(shù)字圖象的大小，例如2200象素×1550象素，然后壓縮橫向象素點(diǎn)個(gè)數(shù)，圖象變?yōu)?40象素×1550象素，按前述數(shù)字圖象的象素合成方法編制軟件合成抽樣圖(4)，抽樣圖(4)的大小重新變?yōu)?200象素×1550象素，將抽樣圖(4)在彩色噴墨打印機(jī)上以A4幅面，200dpi的分辨率打印出來，或者在蘋果機(jī)制作分色片，然后制版印刷；狹縫圖(1)為黑白二值圖象，利用軟件設(shè)計(jì)狹縫圖(1)，黑白象素個(gè)數(shù)比為4∶1，圖象大小為2200象素×1550象素，通過激光打印機(jī)以A4幅面，200dpi的分辨率打印在透明膠片上，或者制作印版印刷在透明片上；按圖4b、圖5所示的方法對位，粘接固定，安裝在照明燈箱前窗口上。
實(shí)施案例二拍攝或用3D Studio軟件制作5幅視差圖象，輸入計(jì)算機(jī)合成抽樣圖(4)，將抽樣圖(4)制成1∶1負(fù)片印相復(fù)制，或者制成小負(fù)片，在放大機(jī)上放大復(fù)制；設(shè)計(jì)狹縫圖(1)，制無網(wǎng)線凸版，印制在透明片上；按圖4b、圖5所示的方法對位固定，安裝在照明燈箱前窗口上。
權(quán)利要求
1.一種狹縫光柵立體畫的制作方法，其特征在于，通過激光打印方式或制版印刷工藝復(fù)制狹縫圖(1)，采用彩色打印、印刷或印相放大方式復(fù)制抽樣圖(4)，然后將抽樣圖(4)平行置于狹縫圖(1)之后，狹縫圖(1)和抽樣圖(4)隔開一定距離對位并固定，形成狹縫光柵立體畫。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于，狹縫圖(1)和抽樣圖(4)周邊上印有對位標(biāo)記。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征還在于，狹縫圖(1)和抽樣圖(4)通過由望遠(yuǎn)鏡(10)、平面鏡(12)及微調(diào)機(jī)構(gòu)組成的對位裝置進(jìn)行對位。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征還在于，抽樣圖(4)分塊印制成小圖，在狹縫圖后面拼接對位。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于，抽樣圖(4)由視差圖象通過數(shù)字圖象象素合成，然后制成分色片制版，或制成1∶1的負(fù)片。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于，抽樣圖(4)由視差圖象底片放大狹縫遮擋法合成，然后通過電子分色制成分色片制版，或制成1∶1的負(fù)片。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于，抽樣圖(4)由視差圖象狹縫掩模印相合成，然后通過電子分色制成分色片制版，或制成1∶1的負(fù)片。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征還在于，抽樣圖(4)通過彩色打印機(jī)輸出，或由彩色噴繪機(jī)輸出。
9.如權(quán)利要求5或6或7所述的方法，其特征還在于，抽樣圖(4)由1∶1負(fù)片印相制成。
10.如權(quán)利要求5或6或7所述的方法，其特征還在于，抽樣圖(4)采用PS版膠印工藝復(fù)制，分色片的網(wǎng)線不低于200線。
11.如權(quán)利要求5或6或7所述的方法，其特征還在于，抽樣圖(4)采用照相凹版印刷工藝復(fù)制。
12.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征還在于，抽樣圖(4)的承印材料為塑料薄膜或銅版紙。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于，視差圖象通過三維圖形軟件設(shè)計(jì)制作。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制作狹縫光柵立體畫的方法,包括制作視差圖象,設(shè)計(jì)狹縫圖(1),由視差圖象合成抽樣圖(4),狹縫圖(1)和抽樣圖(4)的復(fù)制,狹縫圖(1)和抽樣圖(4)對位固定等步驟。按該方案可以低成本、高效率、大批量制作狹縫光柵立體畫,能滿足居室裝飾、展廳展示、燈箱廣告等對立體畫的需求。
文檔編號G09F19/12GK1248758SQ9811936
公開日2000年3月29日 申請日期1998年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月23日
發(fā)明者鄧興峰, 李燕勇 申請人:鄧興峰, 李燕勇