光柵板立體圖的制作比較
發(fā)布時(shí)間：2024-07-04 點(diǎn)擊：143
摘要
光柵板立體印刷具有呈現(xiàn)立體的功能，使觀看者能夠觀看物體時(shí)，由觀看的角度不同，能夠看到物體的變化，借此得到對(duì)物體的立體感，但應(yīng)用於光柵板立體印刷之前處理，則必須仰賴人工對(duì)物體不同角度拍攝，制作上耗時(shí)費(fèi)力，而且成果不一定合乎要求。本文的目的在利用光柵板可呈現(xiàn)立體效果之特性，將其對(duì)於制作建物立體印刷，藉由電腦軟體之輔助，就能夠減少人工拍攝時(shí)會(huì)遇到的困難，提高成品的成果與一致性，并提升處理效率。
一、前言
目前市面上常見(jiàn)的立體彩圖印刷，一般指的是光柵板立體印刷，當(dāng)前此立體成像技術(shù)多朝向商業(yè)用途發(fā)展，并結(jié)合印刷、藝術(shù)及科技等領(lǐng)域創(chuàng)作成品，被廣泛應(yīng)用於包裝裝潢、商品廣告、室內(nèi)裝飾及明信片等，尼泊爾還曾使用此種技術(shù)制作過(guò)立體郵票。立體印刷與傳統(tǒng)印刷相較，具有以下特點(diǎn)：
1．立體印刷能逼真地重現(xiàn)物體的立體感，層次豐富，形像逼真。
2．立體印刷原稿多是造型設(shè)計(jì)或景物拍攝而成，印刷材料多為銅版紙和耐高溫油墨，所以光澤度好，顏色鮮艷不易褪色。
3．立體印刷表面覆蓋一層具凹凸柱狀棱鏡般的光柵板，可以直接看到全幅畫(huà)面的立體效果。
4．不需配戴輔具的立體顯示系統(tǒng)，不會(huì)因?yàn)槌４鬏o具而產(chǎn)生不適咸：而且可供多人同時(shí)觀賞。
隨著電腦直接制版ctp技術(shù)出現(xiàn)，采用調(diào)頻網(wǎng)點(diǎn)高精度多色印刷。uv技術(shù)應(yīng)用不斷成熟，許多設(shè)備制造廠商推出了各種型號(hào)的uv膠印機(jī)。海德堡、曼羅蘭、高寶、小森及利優(yōu)比等均已推出具有此功能的橡印機(jī)。用橡印機(jī)直接印刷塑膠光柵材料也不再是難題，立體印刷品質(zhì)有了保證，使得光柵板立體印刷得到飛速發(fā)展。近幾年，國(guó)內(nèi)立體印刷得到了很大的發(fā)展。印刷廠開(kāi)始運(yùn)用光柵板立體印刷技術(shù)來(lái)生產(chǎn)較為復(fù)雜的產(chǎn)品。從標(biāo)簽、海報(bào)到包裝產(chǎn)品，甚至是塑膠杯都有其應(yīng)用之實(shí)例。雖然光柵板立體印刷的產(chǎn)品上看到的并非真正意義上的立體視覺(jué)效果，但光柵立體印刷并非只是宣傳品或美工制品。與傳統(tǒng)的立體照片制作技術(shù)相比，在經(jīng)濟(jì)性及使用靈活性等方面都顯示出其特有的優(yōu)勢(shì)。例如，光柵板印刷應(yīng)用於立體地圖之制作，除了有攜帶方便，易於儲(chǔ)存的優(yōu)點(diǎn)，還能獲得實(shí)體立體地圖之觀視效果，若結(jié)合航照或衛(wèi)照影像，更可提供豐富的地景視覺(jué)，有利於地形、地物之研判。
傳統(tǒng)單張風(fēng)景或人物照片之立體印刷，雖然可以使用單張相片的假3d立體成像原理制作，但對(duì)於照片內(nèi)容物體之遠(yuǎn)近是由制作人員主觀判定，再根據(jù)此種判斷結(jié)果，使用影像處理軟體以人工描繪方式分層，完成分層後再使用光柵板印刷前處理軟體，制作成原稿。此種處理方式之成果，改變了地物之間真實(shí)的高度差異，人工分層處理過(guò)程也相當(dāng)耗時(shí)費(fèi)力，而且制作成果因人而異，缺乏產(chǎn)品的一致性。
平面立體地圖或影像因具有座標(biāo)，可與本島已測(cè)制之?dāng)?shù)值地型模型(digital terrain model，dtm)套合，因此提供影像分層之客觀依據(jù)。本文之目的，乃利用光柵板可呈現(xiàn)立體效果之特性，將其應(yīng)用於制作平面立體地圖，藉由數(shù)值地型模型之輔助，設(shè)計(jì)一套使用地理資訊系統(tǒng)軟體的分層方法，以減少人工判斷，提高產(chǎn)品的一致性及客觀性，并提升處理效率。由於分層數(shù)目過(guò)少在觀視時(shí)可能產(chǎn)生立體模型不連續(xù)或不明顯的現(xiàn)象，過(guò)多分層則需增加制作時(shí)間，因此本文亦采用不同分層方式，比較其成果，以了解適合之制作方式。
二、立體成像技術(shù)
人類兩眼之間的距離(眼距)約為6．3—6．9公分，使我們不論用哪一只眼睛去看一個(gè)近的物體，都會(huì)得到不同的遠(yuǎn)背景。左右眼所見(jiàn)不同影像的現(xiàn)象，稱為雙眼視差(binocular parallax)。當(dāng)雙眼注視於同一點(diǎn)時(shí)，兩眼的視線軸交會(huì)於該點(diǎn)形成交會(huì)角，稱為視差角(parallactic angle)，視差角愈小物體愈遠(yuǎn)，視差角愈大物體越大(wolf and dewitt，2001)，如圖1，腦神經(jīng)以該二點(diǎn)視角之差異分辨這點(diǎn)點(diǎn)之遠(yuǎn)近，并在大腦中融合成視覺(jué)影像空間。因此透過(guò)雙眼分別觀視兩張不同攝影位置所拍攝出之連續(xù)影像，就可看出三維立體影像。
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目前立體成像技術(shù)有以下幾種方法
1．兩張式立體照片(stereoscopic pictures)兩面反射鏡放入兩張不同的圖畫(huà)，使兩眼看到不同的影像，在使兩張圖畫(huà)融合在腦中形成立體圖像。
2．紅藍(lán)眼鏡立體法(anaglyph)利用紅色和藍(lán)色兩種顏色融合的影像，配合紅藍(lán)眼鏡觀看立體成像。
3．視差遮障立體法(parallax barrier)如圖2所示。
4．隨機(jī)點(diǎn)立體圖(sirds)將一張隨機(jī)點(diǎn)的立體圖和另一張隱藏的立體圖疊合成一張圖。
5．光柵板立體印刷(lenticularprinting)把a(bǔ)b兩張不同的影像分成好幾各部份後，將a圖的第一各部分和b的第一各份依順序排列於光柵板的透鏡中，如圖3。
6．立體疊紋法(hologravure)利用疊紋的效果去觀看立體。
7．堆疊立體法(integral method)將不同影像疊合處理後的影像放在球狀透鏡下，去觀看立體成像。
8．立體全像術(shù)(holography)利用雷射光，經(jīng)由分光鏡，擋板，面鏡，空間濾波器，將光線傳送給觀察者去觀看立體成像。
三、光柵板立體印刷
（一）、光柵板的結(jié)構(gòu)和特性
光柵板由一串柱狀透鏡依序排列，透過(guò)光線折射成像，而透鏡的焦距、半徑焦距、視角都會(huì)影響成像效果。
光柵板本身材質(zhì)的比重、熱變形溫度、透明度、折射率等都會(huì)影響立體制作效果及後制加工。光柵板是以每一英寸有多少個(gè)柱狀透鏡(lenticules-per-inch，lpl)區(qū)分其規(guī)格。由於每種光柵板有不同的線數(shù)、材料折射率、厚度及視角，因此可表現(xiàn)的效果均不同，而光柵板的材質(zhì)有pet(聚酯)、pp(聚丙烯)、pvc(聚氯乙烯)及ps(聚苯乙烯）與壓克力等幾種。
光柵板線數(shù)(lpi)的選擇對(duì)於印刷所得之立體顯像也非常重要，目前世界上生產(chǎn)之光柵板線數(shù)從10lpi(約3mm)到200lpi(0．2mm)，而其尺寸規(guī)格大多為20”x28”英寸。常用到的光柵板材料規(guī)格與用途則有以下幾種(吳文和，2005a)：
1．厚度0．25mm，線數(shù)141 lpi之pet(poly ethylene terephthalate)光柵板，其應(yīng)用在手機(jī)面板、郵票、dvd光碟等商品。
2．厚度0．35mm，線數(shù)100 lpi之pet光柵板，其應(yīng)用在精品包裝盒、酒盒、vcd光碟、標(biāo)簽等商品。
3．厚度0．46mm，線數(shù)75lpi之pet光柵板，其應(yīng)用在卡片、藥盒、信用卡、文具用品、書(shū)籍等商品。
4．厚度0．68mm，線數(shù)62lpi之pet光柵板，其應(yīng)用在海報(bào)、展示牌、吊牌，明信片等商品。
光柵板亦因不同視角的差異，而有不同用途，寬視角適合變圖效果，窄視角則適合立體圖效果。通常會(huì)依需求價(jià)格及立體表現(xiàn)效果與應(yīng)用等來(lái)做決定。[next]
（二）、光柵板文體效果與立體地圖制作
光柵板立體印刷的表現(xiàn)效果相當(dāng)廣泛，大體而言可分為3d立體效果、變圖效果、變大變小效果、連續(xù)動(dòng)感效果、morph(類似變臉效果以漸進(jìn)方式的變化)，立體疊紋效果或?qū)⑸鲜鰩追N效果結(jié)合的展現(xiàn)方式(吳文和，2005)。其中3d立體效果為可以直接應(yīng)用於立體地圖制作的一種方法。3d立體效果又分為假3d(layer 3d)及真3d(true 3d)兩種方式。假3d立體效果系使用單張相片或影像，依作者之主觀判斷物體的景深，將其前後層次分離，再使用軟體產(chǎn)生位移圖像後，再分割組合成可用光柵板獲得立體視覺(jué)之影像：真3d立體效果則使用專業(yè)立體相機(jī)同時(shí)拍攝不同角度影像，或利用3d動(dòng)畫(huà)軟體模擬多張不同角度圖像後，經(jīng)專業(yè)立體制作軟體合成產(chǎn)生前後位移圖像，經(jīng)印制在光柵板後產(chǎn)生圖像有前後層次深淺效果。在立體地圖制作時(shí)，雖然可以取得符合立體攝影性質(zhì)的航照或影像像對(duì)，但其幾何關(guān)系與現(xiàn)有的軟體未必能配合，因此以單張相片或影像結(jié)合數(shù)值地形資料制作立體地圖較為方便。
（三）、光柵板立體成像原理
光柵板立體成像原理是將不同視角的影像融合在同一張圖像中，再利用柱狀透鏡陣列的幾何光學(xué)成像的特性，讓左右眼看到不同視角的影像，而達(dá)到立體的成像效果，如圖4所示。亦即讓平面圖像中的景物有前後位置不同，或左右眼觀看物體時(shí)會(huì)有位移的效果。我們利用此效果制作圖像底稿，并將處理過(guò)後的圖像底稿貼合於柱狀透鏡陣列板，產(chǎn)生有景深的立體圖像(gottfried，2001)。
以圖5為例，假設(shè)有五個(gè)物體分別排列在一直線上，而人眼的觀看位置分別於位置a、b和c上，看到的圖像會(huì)因?yàn)橐暡罱嵌鹊牟煌吹饺绺鱾€(gè)位置上的圖像。位置a看到的圖像是由右向左排列；位置c看到的圖像是由左向右排列；位置b是因?yàn)閯偤迷谡虚g，所以影像為數(shù)字全部疊加在一起。
圖5中各觀看位置的圖像還原至平面時(shí)，當(dāng)以物體3為中心點(diǎn)時(shí)，物體1、2在中心點(diǎn)之前，而物體4、5在中心點(diǎn)之後，而觀察位置a往觀察位置c移動(dòng)時(shí)，物體在中心點(diǎn)之前的會(huì)往左做位移，而物體在中心點(diǎn)之後的則往右移，如圖6。所以，在制作平面立體影像時(shí)，除了中心點(diǎn)的影像不動(dòng)外，需將前景或是後景的影像做適當(dāng)?shù)奈灰疲领断蜃笪灰苹蚴窍蛴椅灰疲瑒t需對(duì)應(yīng)柱狀透鏡陣列的圖像擺放位置。
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圖像底稿透過(guò)電腦軟體完成如圖6之位移後，遺需將每個(gè)圖像分解成多條長(zhǎng)條狀的圖像，再依不同圖像的位置，依順序結(jié)合起來(lái)。以便於并透過(guò)柱狀透鏡陣列，在同一個(gè)位置看到不一樣的視角影像(如圖7)。由於兩眼看到不同位置的圖像，并根據(jù)視差原理，由視神經(jīng)咸測(cè)後透過(guò)大腦的將這些不同圖像組合立體圖像。此種分割影像及貼合光柵板之處理流程如圖8。
（四）、光柵板立體印刷流程
光柵板立體印刷就是根據(jù)前述原理及處理，利用具有透鏡成像效果的光柵板(柱狀透鏡陣列)，將經(jīng)過(guò)特別處理景物之圖像產(chǎn)生立體咸覺(jué)的一種印刷。該技術(shù)結(jié)合電腦科技和印刷技術(shù)及藝術(shù)美學(xué)設(shè)計(jì)，使柱狀透式光柵板表現(xiàn)出不同特殊效果。其主要制作流程為：設(shè)計(jì)構(gòu)圖——立體攝影或動(dòng)畫(huà)輸出及制作立體圖層——專業(yè)軟體制作合成立體圖——分色制版——光柵板材料——印刷方式——後制加工——成品包裝(吳文和，2005a)。
在上述過(guò)程中應(yīng)用於立體地圖制作的主要差異在於立體攝影步驟。傳統(tǒng)立體印刷原稿系透過(guò)立體攝影去建立共軛像點(diǎn)間之視差關(guān)系，該種關(guān)系可推算物體間之高程差，亦即可以了解物體景深之差異，以進(jìn)行影像之分層與合并處理，但對(duì)於單一圖像之地圖與影像則需使用該區(qū)已測(cè)制之?dāng)?shù)值地型模型，以了解地物間之高程與景深關(guān)系，再進(jìn)行分層與合并處理。此種處理過(guò)程，在傳統(tǒng)上采用人工標(biāo)繪分層處理，非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
四、3d雷射數(shù)位掃描儀介紹
本文所使用的optech ilris-3d(intelligent laser ranging and lmaging system) ，ilris-3d使用快速的方式，將掃描資料轉(zhuǎn)換成cad軟體使用的格式，以供平面／高程的選取、快速的設(shè)計(jì)。所有的詳盡資料，例如電桿、道路中心線以及路邊的護(hù)欄等資料，都會(huì)被詳盡精準(zhǔn)的定位記錄。一些附屬資料也會(huì)一并被搜集，例如植被型態(tài)、樹(shù)冠的尺寸以及帳棚體積等。ilris-3d配備了六百萬(wàn)畫(huà)素的數(shù)位相機(jī)以及大尺寸的lcd顯示幕，ilris-3d擁有和一般數(shù)位相機(jī)一般簡(jiǎn)單的操作介面，每秒2000點(diǎn)高速大量的資料搜集，以及3m—1500m長(zhǎng)距離的測(cè)距能力使的野外作業(yè)變的格外的簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，在任何測(cè)量模式下。360％x360％全方位視野的能力，配備了一組可旋轉(zhuǎn)傾斜的基座，基座與掃描儀本身一體動(dòng)作，并且一并由控制器軟體控制。
照片與模組成果比對(duì)
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五、3d雷射數(shù)位掃瞄儀的建模
建立
本次使用3d雷射數(shù)位掃瞄儀一秒可以獲得2000個(gè)點(diǎn)位，現(xiàn)在的儀器可以一秒可得12萬(wàn)個(gè)點(diǎn)位。儀器使用時(shí)應(yīng)先將儀器架設(shè)好，儀器本的拍攝角度為左右各20度，上下15度，加上腳架後可旋轉(zhuǎn)360度，下上90度，儀器可以轉(zhuǎn)用自由模式，旋轉(zhuǎn)要的角度去選取拍攝影影像。在確定拍攝目標(biāo)後，先做環(huán)境評(píng)估，如行車路線，是否有建筑物遮蔽，掃描站數(shù)，儀器使用時(shí)間，決定要掃描范圍及掃描密度，依據(jù)所需精度去決定點(diǎn)云密度等。在掃描前要先決定儀器的架設(shè)位置，需要幾個(gè)掃描站，各站的掃描影像要互相有重疊，才能點(diǎn)選特徵點(diǎn)，進(jìn)行點(diǎn)云結(jié)合，掃描後的點(diǎn)云利用realwork surveyn軟體去做濾除不要的雜訊，做點(diǎn)云切割，點(diǎn)云結(jié)合，完成點(diǎn)輸出。
將點(diǎn)云資料轉(zhuǎn)成x，y、z檔使用rapidform取讀資料，進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)量減少，面分析，網(wǎng)面修補(bǔ)，多邊形的建立和編輯，點(diǎn)云資料輸出，可以利用其他轉(zhuǎn)體去貼圖、修圖，如3dmax或其他3d繪圖軟體。須先拍攝目標(biāo)物的高精度相片，才能使貼圖時(shí)能建立好美的影像，以利建模的完成。
六、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
光柵板立體印刷與原稿有很大的關(guān)系，因?yàn)樾枰褂玫轿矬w的照片，而照片的取得就格外重要，有兩個(gè)方法去取得照片：(一)是對(duì)一個(gè)靜止物體進(jìn)行各方面的拍攝，將所得之照片進(jìn)行軟體的處理，即可成圖，(二)使用3d雷射掃描儀擷取點(diǎn)云數(shù)位檔格式，并透過(guò)逆向工程軟體rapidform快速處理點(diǎn)云并建置實(shí)體3d模型，再由相關(guān)參數(shù)化軟體完整保留3d實(shí)體模型，建置數(shù)位資料進(jìn)行編輯。藉由模型的建立，在利用截圖程式進(jìn)行圖片取得，即可完成光柵板立體成圖。以一地標(biāo)為例介紹兩種方法。
(一)一地標(biāo)的拍攝，則需要準(zhǔn)備相機(jī)和腳架，先找到拍攝的地點(diǎn)，對(duì)正後，接著進(jìn)行架設(shè)腳架，逐步進(jìn)行架站與拍攝之動(dòng)作，此方法會(huì)有以下問(wèn)題。
1．要逐步地進(jìn)行拍攝，則需要考慮到外在的因素，如天候狀況、與人為因素，在天氣不佳的情況，采光與拍攝結(jié)果都要列入思考，畢竟在雨天時(shí)，無(wú)法使用相機(jī)進(jìn)行拍攝。
2．拍攝時(shí)需要花費(fèi)大量的時(shí)間在於架站，每一次的架站，都是時(shí)間與力氣的花費(fèi)。
3．架站時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高地的偶然誤差與人為誤差，使得拍攝的高度大不相同，并且換站時(shí)的角度也會(huì)產(chǎn)生相同的事情，所以在制作立體影像時(shí)，會(huì)產(chǎn)生出位移過(guò)大、不均與高地交錯(cuò)的情形。
(二)使用3d雷射掃描儀擷取點(diǎn)云數(shù)位檔格式，并透過(guò)逆向工程軟體rapidform快速處理點(diǎn)云并建置實(shí)體3d模型，再由相關(guān)參數(shù)化軟體完整保留3d實(shí)體模型，建置數(shù)位資料進(jìn)行編輯。藉由模型的建立，在利用截圖程式進(jìn)行圖片取得，在利用此完成。此方能夠改善(一)造成2、3項(xiàng)問(wèn)題。但是由於3d雷射掃描儀的進(jìn)行，并不能夠在雨天使用，內(nèi)業(yè)處理較為繁復(fù)，因此花費(fèi)的工作時(shí)間也會(huì)增加。針對(duì)3d雷射掃瞄儀的優(yōu)點(diǎn)可以建立一個(gè)實(shí)地的完整建模，而建模具有x、y、z座標(biāo)，精度較高，我們可以運(yùn)用其建立完整的精細(xì)的建模，自由選取我們要的建模圖，利用軟體的旋轉(zhuǎn)功能可以在同一軸上，不會(huì)有人工拍攝而產(chǎn)生高低差造成影像有部分立體成像模糊。搭配gps測(cè)量點(diǎn)位後可與航照?qǐng)D結(jié)合建構(gòu)一個(gè)具有經(jīng)緯度座標(biāo)的立體圖。[next]
兩種做法的比較：
七、結(jié)論與建議
在實(shí)際測(cè)量的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生重復(fù)性的工作，那就是架站與拍攝，傳統(tǒng)上的方法，會(huì)產(chǎn)生的許多的誤差，以至於成品上的許多缺陷，這為不可避免的，本文所提出的方法是為了減少重復(fù)性的工作，并且增進(jìn)其成果，其為數(shù)位化的處理，雖然有部分問(wèn)題需要解決及注意，若能夠去克服，必能提高成品的質(zhì)量，以下為實(shí)際操作時(shí)所遇到的問(wèn)題：
(1)掃描程序
3d雷射儀掃描過(guò)程中，需考空間、環(huán)境、氣候及設(shè)備等因素。
1．如果目標(biāo)遮蔽物太多需標(biāo)示重要特徵并加上照相，來(lái)進(jìn)行後續(xù)修補(bǔ)建模工作。
2．目標(biāo)的屋頂不易拍攝掃描，需尋找高處拍攝，又需考慮距離會(huì)影響精度。
3．外業(yè)時(shí)間需考慮電腦和掃瞄儀的電量及儀器掃描時(shí)間和站數(shù)。
4．點(diǎn)云結(jié)合選取特徵點(diǎn)最少三點(diǎn)，能提高點(diǎn)云的精確度，配合軟體提供的三種方式進(jìn)行組合的動(dòng)作，包含2d、3d及照片的方式。
(2)數(shù)位化建構(gòu)程序
1．rapidform v2006內(nèi)建的自動(dòng)曲面建立功能，若3d數(shù)位點(diǎn)云資料不夠完整，需人工建立曲面。
2．點(diǎn)云圖的原始密度會(huì)影響數(shù)位化模型的精攀度。rapidform v2006的點(diǎn)云資料密度不夠，會(huì)影響面的分析精度降低。
3．建物點(diǎn)云資料不夠會(huì)有破面產(chǎn)生，需人工進(jìn)行補(bǔ)面。
4．貼圖時(shí)需注意面的完整性，相片的完整性，2d及3d面的轉(zhuǎn)換。[next]
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生產(chǎn)完美印刷品的七個(gè)訣竅
調(diào)頻加網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用
我國(guó)印刷服務(wù)出口收入預(yù)計(jì)2015達(dá)千億元
金屬油墨應(yīng)用注意這些，效果才能更好
營(yíng)銷案例|土雞蛋銷售包裝設(shè)計(jì)：綠色化、智能化
鍍鋁薄膜包裝印刷故障與處理方法
光柵板立體印刷具有呈現(xiàn)立體的功能，使觀看者能夠觀看物體時(shí)，由觀看的角度不同，能夠看到物體的變化，借此得到對(duì)物體的立體感，但應(yīng)用於光柵板立體印刷之前處理，則必須仰賴人工對(duì)物體不同角度拍攝，制作上耗時(shí)費(fèi)力，而且成果不一定合乎要求。本文的目的在利用光柵板可呈現(xiàn)立體效果之特性，將其對(duì)於制作建物立體印刷，藉由電腦軟體之輔助，就能夠減少人工拍攝時(shí)會(huì)遇到的困難，提高成品的成果與一致性，并提升處理效率。
一、前言
目前市面上常見(jiàn)的立體彩圖印刷，一般指的是光柵板立體印刷，當(dāng)前此立體成像技術(shù)多朝向商業(yè)用途發(fā)展，并結(jié)合印刷、藝術(shù)及科技等領(lǐng)域創(chuàng)作成品，被廣泛應(yīng)用於包裝裝潢、商品廣告、室內(nèi)裝飾及明信片等，尼泊爾還曾使用此種技術(shù)制作過(guò)立體郵票。立體印刷與傳統(tǒng)印刷相較，具有以下特點(diǎn)：
1．立體印刷能逼真地重現(xiàn)物體的立體感，層次豐富，形像逼真。
2．立體印刷原稿多是造型設(shè)計(jì)或景物拍攝而成，印刷材料多為銅版紙和耐高溫油墨，所以光澤度好，顏色鮮艷不易褪色。
3．立體印刷表面覆蓋一層具凹凸柱狀棱鏡般的光柵板，可以直接看到全幅畫(huà)面的立體效果。
4．不需配戴輔具的立體顯示系統(tǒng)，不會(huì)因?yàn)槌４鬏o具而產(chǎn)生不適咸：而且可供多人同時(shí)觀賞。
隨著電腦直接制版ctp技術(shù)出現(xiàn)，采用調(diào)頻網(wǎng)點(diǎn)高精度多色印刷。uv技術(shù)應(yīng)用不斷成熟，許多設(shè)備制造廠商推出了各種型號(hào)的uv膠印機(jī)。海德堡、曼羅蘭、高寶、小森及利優(yōu)比等均已推出具有此功能的橡印機(jī)。用橡印機(jī)直接印刷塑膠光柵材料也不再是難題，立體印刷品質(zhì)有了保證，使得光柵板立體印刷得到飛速發(fā)展。近幾年，國(guó)內(nèi)立體印刷得到了很大的發(fā)展。印刷廠開(kāi)始運(yùn)用光柵板立體印刷技術(shù)來(lái)生產(chǎn)較為復(fù)雜的產(chǎn)品。從標(biāo)簽、海報(bào)到包裝產(chǎn)品，甚至是塑膠杯都有其應(yīng)用之實(shí)例。雖然光柵板立體印刷的產(chǎn)品上看到的并非真正意義上的立體視覺(jué)效果，但光柵立體印刷并非只是宣傳品或美工制品。與傳統(tǒng)的立體照片制作技術(shù)相比，在經(jīng)濟(jì)性及使用靈活性等方面都顯示出其特有的優(yōu)勢(shì)。例如，光柵板印刷應(yīng)用於立體地圖之制作，除了有攜帶方便，易於儲(chǔ)存的優(yōu)點(diǎn)，還能獲得實(shí)體立體地圖之觀視效果，若結(jié)合航照或衛(wèi)照影像，更可提供豐富的地景視覺(jué)，有利於地形、地物之研判。
傳統(tǒng)單張風(fēng)景或人物照片之立體印刷，雖然可以使用單張相片的假3d立體成像原理制作，但對(duì)於照片內(nèi)容物體之遠(yuǎn)近是由制作人員主觀判定，再根據(jù)此種判斷結(jié)果，使用影像處理軟體以人工描繪方式分層，完成分層後再使用光柵板印刷前處理軟體，制作成原稿。此種處理方式之成果，改變了地物之間真實(shí)的高度差異，人工分層處理過(guò)程也相當(dāng)耗時(shí)費(fèi)力，而且制作成果因人而異，缺乏產(chǎn)品的一致性。
平面立體地圖或影像因具有座標(biāo)，可與本島已測(cè)制之?dāng)?shù)值地型模型(digital terrain model，dtm)套合，因此提供影像分層之客觀依據(jù)。本文之目的，乃利用光柵板可呈現(xiàn)立體效果之特性，將其應(yīng)用於制作平面立體地圖，藉由數(shù)值地型模型之輔助，設(shè)計(jì)一套使用地理資訊系統(tǒng)軟體的分層方法，以減少人工判斷，提高產(chǎn)品的一致性及客觀性，并提升處理效率。由於分層數(shù)目過(guò)少在觀視時(shí)可能產(chǎn)生立體模型不連續(xù)或不明顯的現(xiàn)象，過(guò)多分層則需增加制作時(shí)間，因此本文亦采用不同分層方式，比較其成果，以了解適合之制作方式。
二、立體成像技術(shù)
人類兩眼之間的距離(眼距)約為6．3—6．9公分，使我們不論用哪一只眼睛去看一個(gè)近的物體，都會(huì)得到不同的遠(yuǎn)背景。左右眼所見(jiàn)不同影像的現(xiàn)象，稱為雙眼視差(binocular parallax)。當(dāng)雙眼注視於同一點(diǎn)時(shí)，兩眼的視線軸交會(huì)於該點(diǎn)形成交會(huì)角，稱為視差角(parallactic angle)，視差角愈小物體愈遠(yuǎn)，視差角愈大物體越大(wolf and dewitt，2001)，如圖1，腦神經(jīng)以該二點(diǎn)視角之差異分辨這點(diǎn)點(diǎn)之遠(yuǎn)近，并在大腦中融合成視覺(jué)影像空間。因此透過(guò)雙眼分別觀視兩張不同攝影位置所拍攝出之連續(xù)影像，就可看出三維立體影像。
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目前立體成像技術(shù)有以下幾種方法
1．兩張式立體照片(stereoscopic pictures)兩面反射鏡放入兩張不同的圖畫(huà)，使兩眼看到不同的影像，在使兩張圖畫(huà)融合在腦中形成立體圖像。
2．紅藍(lán)眼鏡立體法(anaglyph)利用紅色和藍(lán)色兩種顏色融合的影像，配合紅藍(lán)眼鏡觀看立體成像。
3．視差遮障立體法(parallax barrier)如圖2所示。
4．隨機(jī)點(diǎn)立體圖(sirds)將一張隨機(jī)點(diǎn)的立體圖和另一張隱藏的立體圖疊合成一張圖。
5．光柵板立體印刷(lenticularprinting)把a(bǔ)b兩張不同的影像分成好幾各部份後，將a圖的第一各部分和b的第一各份依順序排列於光柵板的透鏡中，如圖3。
6．立體疊紋法(hologravure)利用疊紋的效果去觀看立體。
7．堆疊立體法(integral method)將不同影像疊合處理後的影像放在球狀透鏡下，去觀看立體成像。
8．立體全像術(shù)(holography)利用雷射光，經(jīng)由分光鏡，擋板，面鏡，空間濾波器，將光線傳送給觀察者去觀看立體成像。
三、光柵板立體印刷
（一）、光柵板的結(jié)構(gòu)和特性
光柵板由一串柱狀透鏡依序排列，透過(guò)光線折射成像，而透鏡的焦距、半徑焦距、視角都會(huì)影響成像效果。
光柵板本身材質(zhì)的比重、熱變形溫度、透明度、折射率等都會(huì)影響立體制作效果及後制加工。光柵板是以每一英寸有多少個(gè)柱狀透鏡(lenticules-per-inch，lpl)區(qū)分其規(guī)格。由於每種光柵板有不同的線數(shù)、材料折射率、厚度及視角，因此可表現(xiàn)的效果均不同，而光柵板的材質(zhì)有pet(聚酯)、pp(聚丙烯)、pvc(聚氯乙烯)及ps(聚苯乙烯）與壓克力等幾種。
光柵板線數(shù)(lpi)的選擇對(duì)於印刷所得之立體顯像也非常重要，目前世界上生產(chǎn)之光柵板線數(shù)從10lpi(約3mm)到200lpi(0．2mm)，而其尺寸規(guī)格大多為20”x28”英寸。常用到的光柵板材料規(guī)格與用途則有以下幾種(吳文和，2005a)：
1．厚度0．25mm，線數(shù)141 lpi之pet(poly ethylene terephthalate)光柵板，其應(yīng)用在手機(jī)面板、郵票、dvd光碟等商品。
2．厚度0．35mm，線數(shù)100 lpi之pet光柵板，其應(yīng)用在精品包裝盒、酒盒、vcd光碟、標(biāo)簽等商品。
3．厚度0．46mm，線數(shù)75lpi之pet光柵板，其應(yīng)用在卡片、藥盒、信用卡、文具用品、書(shū)籍等商品。
4．厚度0．68mm，線數(shù)62lpi之pet光柵板，其應(yīng)用在海報(bào)、展示牌、吊牌，明信片等商品。
光柵板亦因不同視角的差異，而有不同用途，寬視角適合變圖效果，窄視角則適合立體圖效果。通常會(huì)依需求價(jià)格及立體表現(xiàn)效果與應(yīng)用等來(lái)做決定。[next]
（二）、光柵板文體效果與立體地圖制作
光柵板立體印刷的表現(xiàn)效果相當(dāng)廣泛，大體而言可分為3d立體效果、變圖效果、變大變小效果、連續(xù)動(dòng)感效果、morph(類似變臉效果以漸進(jìn)方式的變化)，立體疊紋效果或?qū)⑸鲜鰩追N效果結(jié)合的展現(xiàn)方式(吳文和，2005)。其中3d立體效果為可以直接應(yīng)用於立體地圖制作的一種方法。3d立體效果又分為假3d(layer 3d)及真3d(true 3d)兩種方式。假3d立體效果系使用單張相片或影像，依作者之主觀判斷物體的景深，將其前後層次分離，再使用軟體產(chǎn)生位移圖像後，再分割組合成可用光柵板獲得立體視覺(jué)之影像：真3d立體效果則使用專業(yè)立體相機(jī)同時(shí)拍攝不同角度影像，或利用3d動(dòng)畫(huà)軟體模擬多張不同角度圖像後，經(jīng)專業(yè)立體制作軟體合成產(chǎn)生前後位移圖像，經(jīng)印制在光柵板後產(chǎn)生圖像有前後層次深淺效果。在立體地圖制作時(shí)，雖然可以取得符合立體攝影性質(zhì)的航照或影像像對(duì)，但其幾何關(guān)系與現(xiàn)有的軟體未必能配合，因此以單張相片或影像結(jié)合數(shù)值地形資料制作立體地圖較為方便。
（三）、光柵板立體成像原理
光柵板立體成像原理是將不同視角的影像融合在同一張圖像中，再利用柱狀透鏡陣列的幾何光學(xué)成像的特性，讓左右眼看到不同視角的影像，而達(dá)到立體的成像效果，如圖4所示。亦即讓平面圖像中的景物有前後位置不同，或左右眼觀看物體時(shí)會(huì)有位移的效果。我們利用此效果制作圖像底稿，并將處理過(guò)後的圖像底稿貼合於柱狀透鏡陣列板，產(chǎn)生有景深的立體圖像(gottfried，2001)。
以圖5為例，假設(shè)有五個(gè)物體分別排列在一直線上，而人眼的觀看位置分別於位置a、b和c上，看到的圖像會(huì)因?yàn)橐暡罱嵌鹊牟煌吹饺绺鱾€(gè)位置上的圖像。位置a看到的圖像是由右向左排列；位置c看到的圖像是由左向右排列；位置b是因?yàn)閯偤迷谡虚g，所以影像為數(shù)字全部疊加在一起。
圖5中各觀看位置的圖像還原至平面時(shí)，當(dāng)以物體3為中心點(diǎn)時(shí)，物體1、2在中心點(diǎn)之前，而物體4、5在中心點(diǎn)之後，而觀察位置a往觀察位置c移動(dòng)時(shí)，物體在中心點(diǎn)之前的會(huì)往左做位移，而物體在中心點(diǎn)之後的則往右移，如圖6。所以，在制作平面立體影像時(shí)，除了中心點(diǎn)的影像不動(dòng)外，需將前景或是後景的影像做適當(dāng)?shù)奈灰疲领断蜃笪灰苹蚴窍蛴椅灰疲瑒t需對(duì)應(yīng)柱狀透鏡陣列的圖像擺放位置。
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圖像底稿透過(guò)電腦軟體完成如圖6之位移後，遺需將每個(gè)圖像分解成多條長(zhǎng)條狀的圖像，再依不同圖像的位置，依順序結(jié)合起來(lái)。以便於并透過(guò)柱狀透鏡陣列，在同一個(gè)位置看到不一樣的視角影像(如圖7)。由於兩眼看到不同位置的圖像，并根據(jù)視差原理，由視神經(jīng)咸測(cè)後透過(guò)大腦的將這些不同圖像組合立體圖像。此種分割影像及貼合光柵板之處理流程如圖8。
（四）、光柵板立體印刷流程
光柵板立體印刷就是根據(jù)前述原理及處理，利用具有透鏡成像效果的光柵板(柱狀透鏡陣列)，將經(jīng)過(guò)特別處理景物之圖像產(chǎn)生立體咸覺(jué)的一種印刷。該技術(shù)結(jié)合電腦科技和印刷技術(shù)及藝術(shù)美學(xué)設(shè)計(jì)，使柱狀透式光柵板表現(xiàn)出不同特殊效果。其主要制作流程為：設(shè)計(jì)構(gòu)圖——立體攝影或動(dòng)畫(huà)輸出及制作立體圖層——專業(yè)軟體制作合成立體圖——分色制版——光柵板材料——印刷方式——後制加工——成品包裝(吳文和，2005a)。
在上述過(guò)程中應(yīng)用於立體地圖制作的主要差異在於立體攝影步驟。傳統(tǒng)立體印刷原稿系透過(guò)立體攝影去建立共軛像點(diǎn)間之視差關(guān)系，該種關(guān)系可推算物體間之高程差，亦即可以了解物體景深之差異，以進(jìn)行影像之分層與合并處理，但對(duì)於單一圖像之地圖與影像則需使用該區(qū)已測(cè)制之?dāng)?shù)值地型模型，以了解地物間之高程與景深關(guān)系，再進(jìn)行分層與合并處理。此種處理過(guò)程，在傳統(tǒng)上采用人工標(biāo)繪分層處理，非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
四、3d雷射數(shù)位掃描儀介紹
本文所使用的optech ilris-3d(intelligent laser ranging and lmaging system) ，ilris-3d使用快速的方式，將掃描資料轉(zhuǎn)換成cad軟體使用的格式，以供平面／高程的選取、快速的設(shè)計(jì)。所有的詳盡資料，例如電桿、道路中心線以及路邊的護(hù)欄等資料，都會(huì)被詳盡精準(zhǔn)的定位記錄。一些附屬資料也會(huì)一并被搜集，例如植被型態(tài)、樹(shù)冠的尺寸以及帳棚體積等。ilris-3d配備了六百萬(wàn)畫(huà)素的數(shù)位相機(jī)以及大尺寸的lcd顯示幕，ilris-3d擁有和一般數(shù)位相機(jī)一般簡(jiǎn)單的操作介面，每秒2000點(diǎn)高速大量的資料搜集，以及3m—1500m長(zhǎng)距離的測(cè)距能力使的野外作業(yè)變的格外的簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，在任何測(cè)量模式下。360％x360％全方位視野的能力，配備了一組可旋轉(zhuǎn)傾斜的基座，基座與掃描儀本身一體動(dòng)作，并且一并由控制器軟體控制。
照片與模組成果比對(duì)
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五、3d雷射數(shù)位掃瞄儀的建模
建立
本次使用3d雷射數(shù)位掃瞄儀一秒可以獲得2000個(gè)點(diǎn)位，現(xiàn)在的儀器可以一秒可得12萬(wàn)個(gè)點(diǎn)位。儀器使用時(shí)應(yīng)先將儀器架設(shè)好，儀器本的拍攝角度為左右各20度，上下15度，加上腳架後可旋轉(zhuǎn)360度，下上90度，儀器可以轉(zhuǎn)用自由模式，旋轉(zhuǎn)要的角度去選取拍攝影影像。在確定拍攝目標(biāo)後，先做環(huán)境評(píng)估，如行車路線，是否有建筑物遮蔽，掃描站數(shù)，儀器使用時(shí)間，決定要掃描范圍及掃描密度，依據(jù)所需精度去決定點(diǎn)云密度等。在掃描前要先決定儀器的架設(shè)位置，需要幾個(gè)掃描站，各站的掃描影像要互相有重疊，才能點(diǎn)選特徵點(diǎn)，進(jìn)行點(diǎn)云結(jié)合，掃描後的點(diǎn)云利用realwork surveyn軟體去做濾除不要的雜訊，做點(diǎn)云切割，點(diǎn)云結(jié)合，完成點(diǎn)輸出。
將點(diǎn)云資料轉(zhuǎn)成x，y、z檔使用rapidform取讀資料，進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)量減少，面分析，網(wǎng)面修補(bǔ)，多邊形的建立和編輯，點(diǎn)云資料輸出，可以利用其他轉(zhuǎn)體去貼圖、修圖，如3dmax或其他3d繪圖軟體。須先拍攝目標(biāo)物的高精度相片，才能使貼圖時(shí)能建立好美的影像，以利建模的完成。
六、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
光柵板立體印刷與原稿有很大的關(guān)系，因?yàn)樾枰褂玫轿矬w的照片，而照片的取得就格外重要，有兩個(gè)方法去取得照片：(一)是對(duì)一個(gè)靜止物體進(jìn)行各方面的拍攝，將所得之照片進(jìn)行軟體的處理，即可成圖，(二)使用3d雷射掃描儀擷取點(diǎn)云數(shù)位檔格式，并透過(guò)逆向工程軟體rapidform快速處理點(diǎn)云并建置實(shí)體3d模型，再由相關(guān)參數(shù)化軟體完整保留3d實(shí)體模型，建置數(shù)位資料進(jìn)行編輯。藉由模型的建立，在利用截圖程式進(jìn)行圖片取得，即可完成光柵板立體成圖。以一地標(biāo)為例介紹兩種方法。
(一)一地標(biāo)的拍攝，則需要準(zhǔn)備相機(jī)和腳架，先找到拍攝的地點(diǎn)，對(duì)正後，接著進(jìn)行架設(shè)腳架，逐步進(jìn)行架站與拍攝之動(dòng)作，此方法會(huì)有以下問(wèn)題。
1．要逐步地進(jìn)行拍攝，則需要考慮到外在的因素，如天候狀況、與人為因素，在天氣不佳的情況，采光與拍攝結(jié)果都要列入思考，畢竟在雨天時(shí)，無(wú)法使用相機(jī)進(jìn)行拍攝。
2．拍攝時(shí)需要花費(fèi)大量的時(shí)間在於架站，每一次的架站，都是時(shí)間與力氣的花費(fèi)。
3．架站時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高地的偶然誤差與人為誤差，使得拍攝的高度大不相同，并且換站時(shí)的角度也會(huì)產(chǎn)生相同的事情，所以在制作立體影像時(shí)，會(huì)產(chǎn)生出位移過(guò)大、不均與高地交錯(cuò)的情形。
(二)使用3d雷射掃描儀擷取點(diǎn)云數(shù)位檔格式，并透過(guò)逆向工程軟體rapidform快速處理點(diǎn)云并建置實(shí)體3d模型，再由相關(guān)參數(shù)化軟體完整保留3d實(shí)體模型，建置數(shù)位資料進(jìn)行編輯。藉由模型的建立，在利用截圖程式進(jìn)行圖片取得，在利用此完成。此方能夠改善(一)造成2、3項(xiàng)問(wèn)題。但是由於3d雷射掃描儀的進(jìn)行，并不能夠在雨天使用，內(nèi)業(yè)處理較為繁復(fù)，因此花費(fèi)的工作時(shí)間也會(huì)增加。針對(duì)3d雷射掃瞄儀的優(yōu)點(diǎn)可以建立一個(gè)實(shí)地的完整建模，而建模具有x、y、z座標(biāo)，精度較高，我們可以運(yùn)用其建立完整的精細(xì)的建模，自由選取我們要的建模圖，利用軟體的旋轉(zhuǎn)功能可以在同一軸上，不會(huì)有人工拍攝而產(chǎn)生高低差造成影像有部分立體成像模糊。搭配gps測(cè)量點(diǎn)位後可與航照?qǐng)D結(jié)合建構(gòu)一個(gè)具有經(jīng)緯度座標(biāo)的立體圖。[next]
兩種做法的比較：
七、結(jié)論與建議
在實(shí)際測(cè)量的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生重復(fù)性的工作，那就是架站與拍攝，傳統(tǒng)上的方法，會(huì)產(chǎn)生的許多的誤差，以至於成品上的許多缺陷，這為不可避免的，本文所提出的方法是為了減少重復(fù)性的工作，并且增進(jìn)其成果，其為數(shù)位化的處理，雖然有部分問(wèn)題需要解決及注意，若能夠去克服，必能提高成品的質(zhì)量，以下為實(shí)際操作時(shí)所遇到的問(wèn)題：
(1)掃描程序
3d雷射儀掃描過(guò)程中，需考空間、環(huán)境、氣候及設(shè)備等因素。
1．如果目標(biāo)遮蔽物太多需標(biāo)示重要特徵并加上照相，來(lái)進(jìn)行後續(xù)修補(bǔ)建模工作。
2．目標(biāo)的屋頂不易拍攝掃描，需尋找高處拍攝，又需考慮距離會(huì)影響精度。
3．外業(yè)時(shí)間需考慮電腦和掃瞄儀的電量及儀器掃描時(shí)間和站數(shù)。
4．點(diǎn)云結(jié)合選取特徵點(diǎn)最少三點(diǎn)，能提高點(diǎn)云的精確度，配合軟體提供的三種方式進(jìn)行組合的動(dòng)作，包含2d、3d及照片的方式。
(2)數(shù)位化建構(gòu)程序
1．rapidform v2006內(nèi)建的自動(dòng)曲面建立功能，若3d數(shù)位點(diǎn)云資料不夠完整，需人工建立曲面。
2．點(diǎn)云圖的原始密度會(huì)影響數(shù)位化模型的精攀度。rapidform v2006的點(diǎn)云資料密度不夠，會(huì)影響面的分析精度降低。
3．建物點(diǎn)云資料不夠會(huì)有破面產(chǎn)生，需人工進(jìn)行補(bǔ)面。
4．貼圖時(shí)需注意面的完整性，相片的完整性，2d及3d面的轉(zhuǎn)換。[next]
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介
1．李俊擇(jun-ze li)，國(guó)防大學(xué)理工學(xué)院測(cè)繪工程學(xué)系學(xué)生。
2．莊濬懋(jun-mao zhuang)，國(guó)防大學(xué)理工學(xué)院測(cè)繪工程學(xué)系學(xué)生。
3．葉十瑋(shi-wei ye)，國(guó)防大學(xué)理工學(xué)院測(cè)繪工程學(xué)系學(xué)生。
4．吳文和(wen-ho wu)，世新大學(xué)圖文傳播暨數(shù)位出版學(xué)系碩士，山水印刷公司廠長(zhǎng)。
5．李興緯(hsing-wei lee)，美國(guó)伊利諾大學(xué)博士，國(guó)防大學(xué)理工學(xué)院環(huán)資學(xué)系文職教師。
河南省將大力發(fā)展文化產(chǎn)業(yè)
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