德科学家发明逆天彩色喷墨3D打印技术

在3D打印领域里，除了速度之外，颜色算得上是阻碍该技术在许多制造和原型领域里应用的最大障碍了。目前能够已经确认可以实现全彩色效果的3D打印技术一个是Mcor Technologies公司使用喷墨打印和办公用纸剪切的办法；另外一个是Stratasys公司使用喷墨技术打印光敏树脂，可以实现百万像素的真彩色打印。不过这两种技术要么适用范围有限，要么极为昂贵，而且都有各自的缺陷。

近日，来自德国Fraunhofer计算机图形研究所的研究人员Alan Brunton及其同事发表了一篇题为《推进3D彩色打印的边界：误差扩散与半透明材质（Pushing the Limits of 3-D Color Printing: Error Diffusion with Translucent Materials）》的论文，描述了一种能够生成高度清晰和相当准确的彩色3D打印对象的算法过程，根据这种算法3D打印出来的对象相当的逼真。

他们的研究专注于“体素化”的喷墨三维打印。所谓”体素“，可以将其理解为由单个喷墨液滴来表示的一个3D像素。对于喷墨技术来说，全彩3D打印的难度在于，就算只有1立方厘米大小的一个3D打印对象，也包括了大约1800万滴的树脂。所以对于控制算法来说，这是一个非常巨大的体素数量，因此对于大多数彩色喷墨的3D打印来说，它们的色彩精度并不是最佳的。

而这些德国科学家们的研究则通过非常精准地控制体素的颜色把技术向前推进了一步，他们在这一过程中把树脂的透明度也考虑了进去。在论文中，他们提出了一种几何自适应性误差扩散半色调算法（geometry-adaptive error diffusion halftoning algorithm），它会在技术上发挥以下作用：

• 一种表面体素展现的遍历算法，它会将2D各向异性误差扩散过滤器以一个一致化的方式映射在表面，而且只需要局部信息即可做到。

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• 一种分层半色调算法，它将遍历算法与任意2D误差扩散算法结合了起来，并能适应的材料的半透明性或通过改变层数来增加色域。

简单地说，这些研究人员所做的就是，他们创造了一种算法，这种算法能够使一台3D打印机（比如Stratasys公司的Objet 500 Connex 3）直接使用一种分层半色调方法控制每个体素的颜色和材质。所谓的半色调，是利用网点来模型一个对象的连续色调变化。

研究人员决定把支持树脂染成了黄色，相当于在其调色板上又增加了一种额外的颜色。他们认为这种方法在过一段时间后还会进一步改进。