在3D打印領(lǐng)域里，除了速度之外，顏色算得上是阻礙該技術(shù)在許多制造和原型領(lǐng)域里應(yīng)用的最大障礙了。目前能夠已經(jīng)確認(rèn)可以實(shí)現(xiàn)全彩色效果的3D打印技術(shù)一個(gè)是McorTechnologies公司使用噴墨打印和辦公用紙剪切的辦法；另外一個(gè)是Stratasys公司使用噴墨技術(shù)打印光敏樹(shù)脂，可以實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)像素的真彩色打印。不過(guò)這兩種技術(shù)要么適用范圍有限，要么極為昂貴，而且都有各自的缺陷。

近日，來(lái)自德國(guó)Fraunhofer計(jì)算機(jī)圖形研究所的研究人員AlanBrunton及其同事發(fā)表了一篇題為《推進(jìn)3D彩色打印的邊界：誤差擴(kuò)散與半透明材質(zhì)（PushingtheLimitsof3-DColorPrinting:ErrorDiffusionwithTranslucentMaterials）》的論文，描述了一種能夠生成高度清晰和相當(dāng)準(zhǔn)確的彩色3D打印對(duì)象的算法過(guò)程，根據(jù)這種算法3D打印出來(lái)的對(duì)象相當(dāng)?shù)谋普妗?/p>

“在本文中，我們充分利用了幾十年來(lái)學(xué)術(shù)界對(duì)于彩色成像、色彩管理和2D彩色打印的知識(shí)成果，以最大限度地提高質(zhì)量和充分挖掘高分辨率多材料3D打印機(jī)的功能，并將其變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。”研究人員寫(xiě)道。

他們的研究專(zhuān)注于“體素化”的噴墨三維打印。如果您不太了解體素這個(gè)詞的話，可以將其理解為由單個(gè)噴墨液滴來(lái)表示的一個(gè)3D像素。對(duì)于噴墨技術(shù)來(lái)說(shuō)，全彩3D打印的難度在于，就算只有1立方厘米大小的一個(gè)3D打印對(duì)象，也包括了大約1800萬(wàn)滴的樹(shù)脂。所以對(duì)于控制算法來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)非常巨大的體素?cái)?shù)量，因此對(duì)于大多數(shù)彩色噴墨的3D打印來(lái)說(shuō)，它們的色彩精度并不是最佳的。

而這些德國(guó)科學(xué)家們的研究則通過(guò)非常精準(zhǔn)地控制體素的顏色把技術(shù)向前推進(jìn)了一步，他們?cè)谶@一過(guò)程中把樹(shù)脂的透明度也考慮了進(jìn)去。這是很有必要的，因?yàn)楝F(xiàn)在大多數(shù)的樹(shù)脂都具有一定程度的透光性。這也意味著，在3D打印時(shí)，從對(duì)象物體內(nèi)部的顏色也將對(duì)其表面呈現(xiàn)出來(lái)的色彩產(chǎn)生重要的影響。在論文中，他們提出了一種幾何自適應(yīng)性誤差擴(kuò)散半色調(diào)算法（geometry-adaptiveerrordiffusionhalftoningalgorithm），它會(huì)在技術(shù)上發(fā)揮以下作用：

一種表面體素展現(xiàn)的遍歷算法，它會(huì)將2D各向異性誤差擴(kuò)散過(guò)濾器以一個(gè)一致化的方式映射在表面，而且只需要局部信息即可做到。

一種分層半色調(diào)算法，它將遍歷算法與任意2D誤差擴(kuò)散算法結(jié)合了起來(lái)，并能適應(yīng)的材料的半透明性或通過(guò)改變層數(shù)來(lái)增加色域。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，這些研究人員所做的就是，他們創(chuàng)造了一種算法，這種算法能夠使一臺(tái)3D打印機(jī)（比如Stratasys公司的Objet500Connex3）直接使用一種分層半色調(diào)方法控制每個(gè)體素的顏色和材質(zhì)。所謂的半色調(diào)，是利用網(wǎng)點(diǎn)來(lái)模型一個(gè)對(duì)象的連續(xù)色調(diào)變化。

您可能知道，作為當(dāng)前最先進(jìn)的彩色3D打印機(jī)，Objet500目前只支持3種主色的混合以及一種支持材料。但是，研究人員決定把支持樹(shù)脂染成了黃色，相當(dāng)于在其調(diào)色板上又增加了一種額外的顏色。正如您可以在其論文中提供的圖片上看到的那樣，他們的方法表現(xiàn)得相當(dāng)不錯(cuò)。更加令人振奮的是，他們認(rèn)為這種方法在過(guò)一段時(shí)間后還會(huì)進(jìn)一步改進(jìn)。他們寫(xiě)道：
“更不透明彩色材料的引入將讓我們的算法使用較少的層即可打印出較大的色域，從而提高性能。更好地利用并行計(jì)算技術(shù)是我們?cè)谔嵘?D打印機(jī)分辨率、和打印體積的關(guān)鍵研究方向。隨著3D打印使用材料數(shù)量的增加，根據(jù)3D打印機(jī)的特性以及計(jì)算能力考慮打印模型變得更加重要。”