立體印刷原理及工藝技術(shù)

在包裝印刷領(lǐng)域，三維空間再現(xiàn)物體立體圖像的印刷——立體印刷，已成為特種印刷行業(yè)中一個重要的內(nèi)容。今天，中國紙業(yè)網(wǎng)編輯給大家談?wù)勥@方面的技術(shù)特點及發(fā)展前景。

立體印刷的原理和特性

立體印刷原理就是模擬人兩眼間距，從不同角度拍攝，將左、右像素記錄在感光材料上，觀看時，左眼看到左像素、右眼看到右像素，按照這一原理制作出的印刷品稱為立體印刷。

立體印刷具有如下特點：（1）能逼真地再現(xiàn)物體，具有很強的立體感。產(chǎn)品圖像清晰、層次豐富、形象逼真、意境深邃；（2）立體印刷的原稿往往是造型設(shè)計或景物拍攝而成，而印刷品一般選擇為優(yōu)質(zhì)的銅版紙和耐高溫油墨印刷，所以光澤度好，顏色鮮艷，不易褪色；（3）印刷產(chǎn)品表面覆蓋一層凹凸柱鏡狀光柵板，可以直接觀看全景畫面的立體效果。從人們對物體產(chǎn)生立體視覺上來說，對物體產(chǎn)生的立體視覺主要是從人的生理因素、經(jīng)驗和心理因素等方面而來的。實際上，立體視覺是人在視覺過程中把上訴這些復(fù)雜因素綜合在一起而形成的立體信息。從生理因素上來說，有視差（兩眼視差和單眼運動視差）、輻輳、調(diào)節(jié)等。具體地說，兩眼視差是人們獲得立體視覺的根本因素，就是在日常生活中，人們觀察物體時由于兩眼間的視角等原因，左右兩眼所看到的物體圖像就會產(chǎn)生差異，即視差，它給予人們立體感。

立體圖像的效果必須由顯示技術(shù)來體現(xiàn)。這里所說的立體顯示是指對圖像三維空間的立體信息進(jìn)行再現(xiàn)，這是獲得立體視覺的又一基本條件。實現(xiàn)立體顯示主要有兩種方法，即兩向顯示法和多向顯示法。

（1）兩向顯示法。可分為立體鏡法、雙色濾色片法、偏光濾色鏡法及交替分割法。無論采取哪種方法，都是利用兩眼視差左右眼分別觀察圖像而獲得立體視覺的。立體鏡法：立體鏡法的基本原理是使用立體鏡來觀察左、右的圖形而形成的立體感。這種方法自19世紀(jì)出現(xiàn)以來一直被廣泛采用，但必須使用特殊的立體鏡，否則就沒有立體視覺。雙色濾色片法：將左、右圖像分別用紅、藍(lán)油墨印刷在同一平面內(nèi)，通過紅、藍(lán)濾色片觀察印刷圖像的方法。由于濾色片與油墨互為補色關(guān)系，所以通過濾色片觀察的圖像不是紅色和藍(lán)色而是黑色。因此，這種方法僅限于黑白照片，不適于彩色印刷物。再加上不同波長的光分別進(jìn)入兩眼，容易使眼疲勞。所以，這種方法除了制作航空地圖使用外，一般很少使用。偏光濾色鏡法：將左、右圖像分別通過相互直交的偏光濾色鏡投影在同一平面上，左、右眼也用同樣的偏光濾色鏡進(jìn)行觀察。這種方法雖然需要專用眼鏡，但是在立體電影和立體電視中已得到廣泛應(yīng)用。交替分割法：將左、右圖像交替呈現(xiàn)在同一平面上并將同期不必要的部分進(jìn)行遮蔽，從而產(chǎn)生立體感。由于殘像效果會引起閃光，遮蔽用的眼鏡價格較高，所以，這種方法至今未能普及。

（2）多向顯示法。主要有視差屏蔽法和柱面透鏡法。視差屏蔽法：視差屏蔽法也稱視差狹縫法，是由F.E.Lves于1930年發(fā)明的，其工作原理是將左眼圖像和右眼圖像由狹縫進(jìn)行分割并在軟片上曝光，然后進(jìn)行顯影、曬版和印刷。若將其放置在攝影時相同的位置，兩眼也分別置于放置圖像的位置，就可看到立體圖像。應(yīng)用視差狹縫法，若將兩個圖像進(jìn)行合成，就能得到視差立體圖像。如果降低狹縫的開口比，可完成多個圖像的合成，就可獲得視差全景圖像。視差狹縫法從本質(zhì)上講，光量的遞減是不可避免的。因此，現(xiàn)在除了在柱面透鏡法的攝影中使用外，一般很少使用。柱面透鏡法:柱面透鏡可以看成由許多凸透鏡片并排構(gòu)成的透鏡板，它具有分像作用。此鏡片的背面與焦點平面相重合。由于鏡片的分像作用，可將各方向的圖像A、B、C、D分離成a、b、c、d并在焦點平面上記錄下來，只要將左、右兩眼置于B、C的位置，就可看到立體圖像。

立體印刷的工藝和要點

立體印刷的攝影方法

如前面所述，柱面透鏡法立體印刷，需要有從各個方向看到的被照物體的圖像。攝影方法有（1）圓弧移動法。這種方法以被攝景物上某一點為圓心，從此點到照相機的距離為半徑作圓弧，照相機沿此弧移動，連續(xù)或間斷地進(jìn)行拍攝；（2）平行移動法。將鏡頭圍繞物體的中心線作平行移動。這種方法拍攝時，精度不易掌握；（3）直線搖動法。拍攝圖像會有些走樣。但如不要求較高精度時，這是一種簡便的方法。

此外，攝影時不使用柱面透鏡的方法，與普通相機一樣，邊移動邊攝影，然后把各方向圖像通過柱面透鏡合成。因而各個方向（6——9張）的像不能是連續(xù)的。它主要有瞬間攝影法。帶有多個（6——9個）透鏡的照相機，由于攜帶方便，最適于戶外攝影，特別是移動物體的攝影。只是若不經(jīng)后期合成則不能形成立體照片，在圖像合成時，具有可放大尺寸的優(yōu)點。普通相機移動法：將普通相機裝上電動滑槽，邊滑動邊攝影。這與上述瞬間攝影法相比，沒有什么突出的優(yōu)點，只是無需特殊的相機。而攝影時使用柱面透鏡的方法可在有效角度內(nèi)連續(xù)地攝影。一次可得立體圖像，只是攝影后想放大非常困難，而且曝光時間長，不能拍攝移動的物體，且照相機體積較大，不宜搬運。被攝體移動法與移動相機相反，是使被照物體旋轉(zhuǎn)并直線移動。

大型轉(zhuǎn)盤中心與被攝物體中心相一致，轉(zhuǎn)盤移動的同時進(jìn)行攝影。要使用室內(nèi)專用照相機，不能拍攝行動的物體；照相機平行移動法：用平行移動式相機的方法對被攝物體進(jìn)行等距攝影，隨著平行移動，相機總是對準(zhǔn)被攝體的中心，可以獲得良好的圖像。但相機的制作非常困難，并由于構(gòu)造上的限制，只為室內(nèi)攝影所采用；照相機直線搖動法：這是比上述平行移動法稍簡化的方法。照相機作直線左右移動，鏡頭反復(fù)搖動對準(zhǔn)被攝體的中心。此方法室內(nèi)及戶外攝影均可；快門移動法：這種拍攝方法只限于室內(nèi)近距離攝影的相機�？扉T移動法使用大口徑鏡頭，隨著鏡頭內(nèi)快門的移動可攝制各方向的立體圖像。這種方法鏡頭移動距離少，可在短時間內(nèi)曝光，同時近距離攝影不會損傷立體感，特別適于肖像攝影。

目前常用于拍攝立體印刷原稿的方法有兩種，即圓弧立體攝影法和快門移動法。圓弧移動拍攝：把柱面透鏡板直接加裝在感光片的前面，用一臺照相機進(jìn)行拍攝，照相機的光軸始終對著被攝物的中心。照相機運動的總距離以滿足再現(xiàn)圖像的要求為準(zhǔn)，一般控制在夾角3°——10°。照相機感光片前的光柵板與感光片隨機同步移動。每次曝光都會在光柵板的每個半圓柱下聚焦成一條像素。當(dāng)相機完成預(yù)定距離拍攝，像素則布滿整個柵距。經(jīng)沖洗可得立體照片。快門移動拍攝：拍攝時，快門從鏡頭一頭移到另一頭的距離為60mm，相當(dāng)于人兩眼的間距。同時緊貼于感光片前的柵板也相應(yīng)移動，移動的距離為一個柵距即0.6mm。

制版與印刷工藝

由于立體圖像像素細(xì)膩和柱鏡光柵的放大作用，制版網(wǎng)線數(shù)必須在120線/cm以上。立體印刷和普通彩色印刷加網(wǎng)角度不同，而且青、黑色版要采用相同的網(wǎng)目角度。另外，不同柵距的立體印刷要有不同的黃、品紅、青、黑四塊版的網(wǎng)線組合角度，以避免干涉條紋的產(chǎn)生。如今國內(nèi)外一般廠家使用的加網(wǎng)角度為：0.6柵距/cm，100線/cm的分色，則加網(wǎng)角度的度數(shù)為Y81，M36，C66，K66；0.44柵距/cm，58線/cm的分色，則加網(wǎng)角度的度數(shù)為Y50，M20，C65，K65；0.31柵距/cm，81線/cm的分色，則加網(wǎng)角度的度數(shù)為Y66，M22，C51，K51。

由于立體原稿是由一條條緊密排列的像素組成的，經(jīng)制版、印刷后還要復(fù)合柱鏡板，所以選擇網(wǎng)線角度時，除了要考慮網(wǎng)版之間形成的龜紋外，還要注意各網(wǎng)屏角度與像素線、柱鏡板線形成的龜紋。

例如立體印刷就不宜選擇0度，因為橫向的網(wǎng)線最明顯，且0度與像素線、柱鏡線正交，干擾了圖像的清晰度和深度感。立體印刷中青、黑版加網(wǎng)角度一致，是由它本身的特點決定的。由于立體印刷品最終要與塑料板復(fù)合，而該柱鏡板大都帶有一定的灰度，又因立體印刷使用的是極精細(xì)的300線網(wǎng)屏，在曬版時只需曬到8.5成或9成點，否則印刷時易糊版，這樣就需加大暗調(diào)區(qū)域的色量，以達(dá)到9——9.5成點的效果。所以立體印刷比平面四色印刷的彩色印墨實地密度要高。一般為：平版膠�。篩:1——1.1，M:1.4-1.5，C:1.5-1.6；立體印刷：Y:1.33-1.35，M:1.31-1.33，C:2。如果三色印墨疊印后接近中性灰，為減少第四次套印帶來的誤差，就不必再印黑版，可將黑版與青版取同樣的角度以便靈活掌握。在小幅面連曬時，由于曝光光源的溫度會引起底片收縮，造成前后幅的柵距變化，影響印刷方位精度，因此將分色片連制成整張底片進(jìn)行曬版最為理想。

在拷貝陽圖時，需在底片與感光片之間密合與柵距等寬的線片。曬制印版應(yīng)使用層次表現(xiàn)力較好的PS版。立體印刷所選用的印刷方式要保證不因印刷而損失立體感、套印精度好、宜大量印刷。平版膠�。褐瓢�、印刷套印精度、耐印力都比較好，印品立體感較佳，制版穩(wěn)定，并可大量生產(chǎn)；照相凹版：制版、印刷套印精度都不好，耐印力較好，印品立體效果良好，但多色印刷效果不好；珂羅版：制版調(diào)制不穩(wěn)定，耐印力低，印品的印刷精度較好，立體感較佳，但不宜大量生產(chǎn)。立體印刷一般采用平版膠印工藝印刷。立體印刷的質(zhì)量好壞，對立體圖片的直觀效果有著明顯的影響。由于光柵的聚焦和阻礙作用，要求網(wǎng)線清晰、套印準(zhǔn)確，套色誤差不允許超過0.02mm，要求印墨光潔不褪色。采用高精度的四色印刷機印刷，規(guī)矩線要嚴(yán)格會合，并且車間要具備恒溫、恒濕條件。就上述條件比較，立體照片通常采用膠印制版方法。所拍攝的立體圖像底片，用電子分色或直接加網(wǎng)照相工藝進(jìn)行分色。

立體印刷材料和技術(shù)

（1）紙張。印刷用紙張要求具有緊密、光潔、平整、伸縮性小的特點；通常使用銅版紙或卡紙。

（2）光柵片材料。主要有硬塑立體光柵片。采用聚苯乙烯原料經(jīng)過注塑加工成為凹凸柱鏡狀光柵片。聚苯乙烯無色透明（透明度達(dá)88％——92％），折射率為1.59——1.6，無延展性、易燃。由于這樣高的折射率使它有良好的光澤。對透明的塑料加工就產(chǎn)生雙折射應(yīng)力——光學(xué)效應(yīng)。它的拉伸強