2021年1月23日 星期六

3DP : 彩色的 Lithophane 相片

2021年1月23日 星期六
每次跟別人介紹 3D printer 時,總會被問到一個問題:「那可以印彩色(多色)的嗎?」。之前玩過兩個擠出機加上一個 Y 字接頭,兩種不同的料共用一個噴頭的方式來列出雙色混合的物件,不過這種「二進一出」的方式並不好控制,雖然可以自動換料,但是列的時間就更久了。玩了幾次,最後還是放棄了。

前幾天看到有人做了彩色的 Lithophane 相片,不過作者都沒有分享詳細的做法,網路上也找不到相關的資料,不過這可又把我的好奇心給燃燒了。混出各種顏色的方法,不外乎就是 RGB 或是 CMYK 分多色,然後加在一起。初步的想法就是將原始相片分色列印成薄片,然後套疊在一起,以光學的方式混色。既然是光學的方式混色,直覺就認為該採用 RGB 來分色列印,也就是將相片分別提取出紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的部份,分開存成三個不同的檔案。把三個圖檔轉成 3D 模型,最後用對應顏色的料印出來。

花了不少時間的等待,RGB三色的照片印好了,的確能呈現出多種顏色,但卻有嚴重的色差。本來以為只是厚薄影響顏色的表現,不過試了幾組不同厚薄,顏色還是差太多。

之後和朋友討論了一下,決定來試一下 CMYK 混色的方式,不過我沒有青色(Cyan)、洋紅色(Mageta)的料,只好先以紅色、藍色和黃色的料來實驗,雖不準,應該也不會差太多吧!

底下是同事家小狗的照片和以 CMYK 原理分色 3D 列印的結果:

CMY三色列印LED燈泡打光混色結果

原始照片長這樣 :

原始相片

將相片依 CMYK 四色分解

用 GIMP 2.10.18 上方主選單 [顏色] 的 [構成要素] 中的 [提取成分],將 CMYK 的 C, M , Y 單獨分解後存檔


記得在「提取成分」的對話框中要勾選「Invert component」:


將 CMY 三色都單獨存檔



補充說明:

上述的CMYK 分解的方法在 GIMP 2.10.20 以後就不適用,詳見:

以 Cura 製作相片模型

在 Cura 中,如果開啟的檔案是圖片檔,可以將圖片轉為 3D 模型,模型的高度就是各點的明暗度,所以可以用來將前面 CMY 三色的圖檔轉為 3D 模型,然後用 3D printer 來輸出。



轉換相片為模型時,可以設定模型的大小跟高度,上面的設定圖的部份會有 0.5mm,另外底部有 0.2mm, 所以模型的總高應該是 0.5 + 0.2 = 0.7 mm。(可能還要再觀察一下總高度的算法,後來發現有的是 0.5 + 0.2 * 2 = 0.9,不知道是不是新版 Cura 的問題)

3D printer 輸出的相片如果太厚,光源如果又夠亮,勢必會影響到混色的效果;但是如果太薄,顏色的層次又有可能打折扣,所以厚、薄的拿捏,可能還是要自己去試。

3D printer 輸出結果

每一個相片模型以 0.1mm 層高來進行切片,底下是 CMY 三色製作完模型,以 3D printer 輸出後,並在後面打燈的結果,注意兩兩交疊的部份,顏色有變化:


三色前後順序不同,也會製造出不同的效果:



前述 CMY 三色的相片模型放到 Thingiverse 網站中:

ps. 這篇從 2020.02.11 放到現在,總算把它整理了。

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