Cоздание лентикулярных изображений с эффектом движения

С использованием линзового растра (лентикулярного материала) возможно создавать изображения с эффектом 3D и с эффектом изменения изображения.
Эффект изменения изображения (называемый также варио) можно разделять по типам изменений, происходящих в кадре: варио (смена двух кадров), движение (перемещение объектов), зум (изменение размеров объектов), морфинг (плавное изменение — превращение одного объекта в другой) и т.д. — в английском варианте названия flip, motion, morphing, zoom.
Будем называть обобщенно такой тип изображений «анимированными» — с эффектом изменения.
Изменение изображения наблюдается при смене угла наблюдения (Рис.1). Для небольших изображений, которые смотрят поворачивая в руках, обычно используют горизонтальное расположение линз. Для изображений большого формата — вертикальное положение и наблюдают при прохождении мимо изделия.

Рис. 1. Принцип работы варио изображения (красным цветом обозначен первый кадр, бирюзовым — второй).

Рассмотрим создание анимированного изображения из серии кадров (Рис. 2).

Рис. 2. Набор кадров, любезно предоставлен Guillaume d’Hubert — 3dgh.fr

На компьютере движение выглядит замечательно (Рис.3).

Рис. 3 — Последовательность кадров, объединена в одно gif-изображение.

Изготовим лентикулярное изображение на основе этих кадров.
Возьмем линзовый растр 50 lpi c широким углом обзора — специально для анимации.
Для печати используем принтер Canon с разрешением 600 PPI (пикселов на дюйм, не путать с точками на дюйм).
Теоретически в него можно было бы закодировать 12 кадров, чтобы каждый кадр получил хотя бы один полноценный пиксел (600/50=12).

Далее исследуем, что же происходит при печати.
Используем USB-камеру-микроскоп для того чтобы разглядеть в деталях, как выглядит напечатанное закодированное изображение на бумаге и оценить работу линзового растра.
Рассмотрим питч-тест 50LPI в микроскоп (Рис.4).

Рис. 4. Используем цифровой USB-микроскоп, чтобы рассмотреть отпечаток.

При наблюдении кодовых полос питч-теста через растр под разными углами мы видим разные полосы кодированного изображения (Рис.5). Таким же образом работает линзовый растр при выделении разных кадров из закодированного изображения.

Рис. 5 При изменении угла наблюдения через линзу видны разные полоски кодового изображения.

Посмотрим теперь, что происходит при печати кодированных изображений с разным количеством исходных кадров — видео 1.

Видео 1. Исследование печати анимированного изображения с использованием растра 50 LPI и струйного принтера с разрешением 600 PPI.

Увеличенные фрагменты напечатанных на принтере кодированных изображений с разным количеством кадров показаны на Рис. 6. Видно, что при 12 исходных кадрах изображение хоть и присутствует, но кодовая полоска единственного кадра отпечатана слабо — при просмотре через линзу её изображение едва заметно. При 6 кадрах ситуация чуть получше, при 2-х кадрах — уже видно полноценную смену двух изображений.

Рис.6. Увеличенные фрагменты отпечатков закодированного изображения с разным числом кадров. Печать 600 PPI, принтер Canon, бумага фото глянцевая, кодирование 50 LPI.

Вывод такой, что разрешение печати (не только заявленное в характеристиках принтера, но и реальное — на бумаге) должно быть намного выше, чем LPI растра (количество линз на дюйм), для того, чтобы получить четкое разделение кадров. Это означает, что надо использовать растр с бо’льшим шагом.
Вот пример печати анимированного (морфинг — меняются контуры и цвет объекта) изображения на линзовом растре 20 LPI и принтере Mimaki с разрешением 720 PPI (видео 2).

Видео 2. Печать лентикулярного изображения с эффектом морфинга на растре 20 LPI, разрешение 720 PPI.

При создании этого морфинг изображения было использовано 15 отдельных кадров, сформированных в серию из 30 кадров (с 1 по 15 и с 15 до 1). Надо отметить также, высокую точность печати на этом принтере. Печать выполняется прямо по пластику и нет впитывания/растекания чернил в поры бумаги. В результате получили качественное изображение.

Анимация — это сложный вид изделия, требующий высокого разрешения печати и качества линз.
При печати на принтере по бумаге и растру, например, 75 LPI не получится хорошего результата просто потому, что чернила растекаются, бумага имеет волокна и четкого разделения между кадрами внутри кодовой полосы не добиться.

Для получения качественной анимации нужно выполнить условия:

1. Шаг растра должен существенно (в 30-40 раз) превосходить разрешение печати.
2. Желательно использовать растр с широким углом обзора (40 и более градусов), предназначенный для создания анимации (flip).
3. В дизайне исходных изображений желательно избежать перемещения контрастных деталей, например, черного предмета на белом фоне.