在天橋小攤上看到的那些立體畫,是怎麼做出來的?

2021-01-10 中科院物理所

我打小就對這種酷炫的立體畫超感興趣，比較常見的偶遇就是在天橋上看老爺爺擺攤，總有賣的那幾種，有虎虎生威型，虎毛在翻轉中纖毫畢現的；也有那種轉一轉就變幻個動作，老虎從「潛伏爪牙忍受」的靜態圖，瞬間張牙舞爪...只要在天橋遇見這攤兒，總是忍不住停下來翻看有沒有進新貨...

這次在又找了 N 久的製造視頻和各種文獻資料後，感覺我們終於能解釋清楚了！那這種立體畫卡到底是怎麼做出來的呢？

立體原理

先說下結構：這種 3D 光柵卡的表面，其實覆蓋了一層柱狀的透鏡，就是在我們用手摸表面時，那個凹凸不平感的來源。當這層柱狀透鏡結合到平面畫上之後，才有了畫面立體的效果。

再來看為啥會立體，注意看下圖每一個小柱狀透鏡底下的平面畫：是由左邊（淺灰色塊）圖像和右邊（深灰色塊）圖像的切片組合而成的。

原理就是利用透鏡對光線的折射，我們左眼能看到左邊的圖像，右眼能看到右邊的圖像，這就產生了一個視差，也就出來了 3D 光柵卡的立體效果~

多圖原理

當我們想產生「橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同」的效果，也就是那個「轉一轉能變圖」的多圖效果，那就得再去控制光線的折射和聚焦。比如讓我們在直視時，只能看到下圖深色切片的畫，再轉一轉卡片換個角度，我們就只能看到淺色切片的畫，而看不到深色切片的畫。

理一下邏輯：先是我們看畫面的視點移動了，看到了透鏡下不同的畫面，才有了畫面內容的改變——變畫效果！這個光柵卡是製作出來以後的結構就一直是固定的了。

搞清楚了結構和原理後，那麼我們接下來就要進入製造環節啦~

光柵卡原料

光柵卡的原料很簡單，就是塑膠粒，製造的關鍵點全在於怎麼做結構...

模具壓面

先把塑膠粒熔到半液狀，接著就上模具，在這個精細的模具裡，讓塑料板的一個面去被擠壓成柱狀線條，另一面則是保持平面。

這個柱狀表面的光柵，大概長下圖這樣...（我覺得靈魂手繪的挺好看的 = =）

切割成片

接著把成卷的光柵板抻開鋪平，去測量各個部分的光柵厚度。這一步非常重要，因為後面成變幻圖是需要光線折射進入的，如果各部厚度不一致，那折射角度也會各處對不上。

確認之後就可以將形成的光柵板，給切割成單獨的片狀待用了。

測試光柵板

現在需要把製造出來的光柵板進行對線，來確認光柵板的尺寸，以及怎麼個對齊聚焦。忍不住就回憶起小時候看《小虎隊冒險記》時，用解密卡在紙張上移來移去找答案的童年往事...

對齊之後，還需要對單片的光柵卡進行抽樣檢測透鏡厚度，以免到時候無法聚焦。需要用到下圖的精細機器，之前只測了剛製作出來的塑料板厚度，是沒法像現在這樣看到每個柱子的精細尺寸的。

這之後還需要做些韌性測試、斷裂測試啥的，用來確認穩定的產品壽命。

平面圖設計

在原理部分我們講解了一張平面圖能達到立體或動畫的效果，是因為這張圖並不是普通的一張圖，而是由幾張圖各自切成非常狹小的條子，再按照順序交替組合而成的，可以說是經過了「編碼」處理的。

雖然一般來說兩張圖就能看到立體效果，但現在電腦做圖已經非常快速了，所以為了獲得更好的效果，往往會使用一組序列的連續若干張圖，去組合起來展示。

這樣合起來之下，根據觀察的角度不同，只要同時看到這個序列中的幾幅圖像，就會感受到立體效果。比如下面用了小十張，多角度看看，還能看到動畫的效果。

我們放大已經做好的圖看看，就會發現畫面的模糊部分是由許多不同的圖組合而成的，這部分到時候通過透鏡的折射，就會聚焦在不同的視點上，就能產生動感的效果了~

打樣測試

接著鋪設彩膜片和細布，再一起裝進墨箱，我們來列印一個樣本測試下效果！

列印完，此時還是看起來平平無奇，甚至不太高清的 2D 圖片...

但是把光柵板放在上面，你就發現一切都變了！瞬間成為最閃耀最動感的立體動畫！移動一下光柵，聖誕老人的飛機螺旋槳就一直在轉，而禮物也開始緩緩下落。

組合成品

批量的把塑料層和畫面層都製作完成後，就要進行組裝了！畢竟這光柵要和處理過的平面圖雙劍合璧，珠聯璧合，才能達到完美的觀賞效果...

首先負壓把光柵板送去印刷，畫面是被印在光滑層的，要是被印在透鏡面，那就....毫無效果了。

飯要一口一口吃，顏色也要一種一種地上，把顏料逐層上好後，就可以利用過塑機，在畫面層上再粘附一層保護層，以防止畫面脫落。

最後把 3D 畫給切成一片一片的獨立包裝，就大功告成完成了！回到開頭的酷炫到沒朋友的三張展示畫面，我們也能知道切分的何止三張，只是做了三個主畫面的呈現，還有非常多的過程幀夾雜其中。

等等！小編還有話說

小時候還有一種 3D 立體畫，那是真的純裸眼無道具！那時候代表著先進科（huan）學（xiang）力的《科幻世界》，在某幾期封底刊登了 3D 立體畫，說是看著看著，就會有物體從畫中浮現...然而不管我怎么正對、側對、靠近、遠離看，都只是一片普通的畫面，困惑多年。

到昨晚小可愛 Nancy 在後臺發來一個圖，並告訴我能看到一輛浮在空中的滑板車...我鼓起勇氣，再次花了若干分鐘看圖，最終發現需要讓自己雙目不聚焦的失神呆滯狀，才行！這可真的是，要麼改變環境，要麼改變自己了...

嘗試一下就可以了，我剛失焦的有點久，現在有點頭暈...

校對：Cast + 江小喪

截圖：陽哥

文中 Gif 主要截取自 Discovery《How it's Made-3D lenticular card》以及專利文獻CN103419321A 和散落四方的忘記從哪裡存下來的資料...

來源：有趣的製造

編輯：lwk

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