50 оттенков серого, или Субпиксельное сглаживание на проекторных 3D-принтерах

Подписаться на 3Dtoday
news3dtoday
Идет загрузка
Загрузка
16.08.16
5046
7
Новости
5
Компания Autodesk объяснила, как пользователи могут добиться субпиксельного разрешения при печати на DLP-принтерах. Метод использует принцип сглаживания слоев за счет регулируемой яркости пикселей.
PREVIEW
DLP-принтеры создают объемные объекты, последовательно засвечивая тонкие слои фотополимерной смолы с помощью цифрового проектора. Как правило, точность исполнения напрямую зависит от разрешения самого проектора. Как подсказывает Autodesk, разрешение DLP-печати можно повысить, используя технику сглаживания за счет засветки переменной яркости.
2.jpg
При работе с проекторными 3D-принтерами область печати разделяется на воксели – кубики, из которых выстраивается физический объект. Если пиксель (то есть горизонтальная проекция вокселя) яркий, проектор засвечивает фотополимерную смолу в соответствующей точке, выстраивая очередной воксель. Если же пиксель на проекторе темный, то и смола в точке остается жидкой. В своем эксперименте сотрудники Autodesk решили выяснить что будет, если смолу засветить пикселями переменной яркости, то есть «серыми» тонами. Можно ли получить половинку вокселя? А если да, то где в пределах обычного кубика образуется эта половинка и как она будет распределена?
3.jpg
Ричард Грин провел эксперимент по печати непрерывного ряда вокселей с засветкой переменной яркости. Предсказуемо, при яркости ниже определенного порога эффект был нулевым. При определенном уровне интенсивности света на уже напечатанном слое начали формироваться полусферические капли. Чем ярче засветка, тем выше получается нарост, а если яркость пикселей продолжать повышать, то капельки начинают расти и в горизонтальной плоскости. Получается, что размером вокселя можно управлять за счет яркости соответствующего пикселя.
4.jpg
Используя варьируемую засветку, Грину удалось печатать «кубики» там, где хотелось – даже на стыке пикселей. Самый интересный момент заключается в возможности выравнивания слоев. В одном из экспериментов Грин напечатал вертикальный столбик, но внешний слой одной из сторон выполнил с помощью градируемой засветки – от максимальной яркости до минимальной с 32 промежуточными значениями. В итоге ему удалось добиться достаточно гладкой наклонной поверхности: каждый последующий слой был примерно на полтора микрона уже, чем предыдущий. В пределах одного 50-микронного пикселя удалось добиться плавного наклона 32 слоев под углом 3,6 градусов.
5.jpg
Эксперименты проводились на фирменном принтере Ember, но методика теоретически применима к любому DLP-принтеру. «Все эти трюки с использованием оттенков серого не позволят волшебным образом печатать детализированные элементы в субпиксельном диапазоне, но они позволят сгладить поверхности и устранить определенные артефакты», – поясняет сотрудник Autodesk Стив Кранц.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.
Подписаться на 3Dtoday
5
Комментарии к статье

Комментарии

16.08.16 в 13:50
0
Есть такая штука Antialias...
17.08.16 в 08:38
0
Это, видимо, оно и есть.
17.08.16 в 19:32
0
Он не даст такого эффекта, такой эффект возможен при интеллектуальной аппроксимации векторных слоев, а в идеале по всем 3м осям по 3D модели т.е. подобное сглаживание должно закаладываться непосредственно при нарезке, довольно сложный алгоритм. Антиалиас обычной пиксельной картинки не даст такого эффекта.
17.08.16 в 19:37
0
Это понятно, что надо учитывать предыдущий и последующий слои...
17.08.16 в 19:44
0
Не только слои, пиксельная картинка не дает понятия образуют ли 3 угловых пиксела часть контура, который в исходной модели находится на кривой(дуге) или прямой под наклоном или это реальный угол детали исходной 3д модели, поэтму необходимы именно векторы(или 3д модель). Вообщем это далеко не обычный антиалиас, который по моему опыту не дает улучшения в качестве.
18.08.16 в 08:31
0
Нужно просто подобрать хорошую линзу с изменяемым фокусным расстоянием и не играть в кошки-мышки с пикселями... Свет леко сжать в пучок и обеспечить достаточную дискретность изображения...
18.11.18 в 13:51
0
ПРОБЛЕМА ЛЕСЕНОК ПО ПРЕЖНЕМУ ОСТАЁТСЯ ПРИ НАЛИЧИИ СУБПИКСЕЛЬНОГО СГЛАЖИВАНИЯ - ПОЧЕМУ?


Печатал ящик с гладкими стенками близкими к вертикали, а получил - гофрированный!

2bc3f3933b67f7800716da888c17bb44.png



5550f1d7e2ef613d3da7bdb8713cce52.jpg



7517a0ebca7670e90c1fcc98be8a93e6.jpg



Суть состоит в том, что при освещении UV полимеризация начинается не с нуля освещения, а с некого порога. Если свет по интенсивности ниже порога, то полимеризация не пойдёт, сколько бы Вы не светили. Выведите на экран градиентную картинку как тест, где квадратики будут иметь интенсивность от максимума (255) до 0 с шагом, скажем 16. И больше половины квадратиков вы не найдёте даже на дне ванны. Проблема "Лесниц" при фотопечати наклонных и диагональных поверхностей, в принципе, решена. Только не для LCD а для DLP принтеров. Поясню. У DLP принтеров освещённость ультрафиолетом пикселя на порядки выше, поскольку там используют ртутную лампу и интенсивность УФ там не идёт ни в какое сравнение с ней от светодиодного освещения. И, поэтому, отношение пороговой интенсивности к интенсивности от полностью открытого пикселя там больше порядка. Посему, Описанное по этой ссылке субпиксельное сглаживание там работает лучше чем на LCD принтерах. Хотя на некоторых медленных, или, наоборот, сверхбыстрых смолах и некоторых приборах проблема лестниц на критических уклонах всё же может иметь место! Далее, я изучил свой штатный слайсер от FlyingBear Shine. Выводил туда картинку моей заготовки, и смотрел на её край на LCD в микроскоп. Вышеописанное субпиксельное сглаживание там сделано корректно, всё как в статье. Но тем не менее, лесенка возникает! А почему? А потому что субпиксельное сглаживание там сделано без учёта порога. А что делать тогда нам? Корректнее было бы учитывать порог. То есть интенсивность пикселя в субпикесельном сглаживании должна быть скорректирована согласно формуле: J= Threshold + [1-threshold/100 ]*S (percents) или J = T + ((255 - T)/255)*S (in case of bytes ). Если вдаваться ещё глубже, то можно ввести верхний и нижний пороги, поскольку линейный участок зависимости % полимеризации от интенсивности света лежит в некой зоне. Далее, если вы имеете конкретную смолу - вы заливаете её, и делаете тест из 16 или 16 на 16 наклонов/диагоналей где порог или 2 порога меняются с дискретой в 16 (вполне достаточно и в пределах погрешности неравномерности) и выбираете ту клеточку, где лесенки нет, ставите пороги в слайсер, и наслаждаетесь работой. Только для того, чтобы это сделать, в команде нужно иметь программиста, который помог бы допилить существующие слайсеры, или сделать заплатку постобработки "контрастирования" слайсов.


Что вы думаете на этот счёт?

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Экструдер 1

4+1+Москва!

Prusa i3 PRO Long - прюша–лимузин на рельсах от компании Гералком-3Д (обзор «на коленках»)

Подведение итогов масштабного конкурса обзоров и рассказов!

Ярославская компания «Спецавиа» продемонстрировала напечатанную на 3D-принтере часовню

Запасаемся спиртом и спичками. Компания eSun представила новые пластики.