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.

shema

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

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

Laura

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

На компьютере движение выглядит замечательно (Рис.3).

Анимация кадров

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).

Микроскоп

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.

Наблюдение работы линзы через микроскоп

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.

Увеличенные фрагменты печати кодированного изображения при разном N кадров

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 шаг растра, 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.

Советы по дизайну

1. Количество кадров анимации надо подбирать с учетом требуемой плавности перемещения.
Можно воспользоваться формулой N=R/L
R — разрешение печати, L — LPI растра.
Однако, надо учитывать и сказанное выше, — принимать во внимание реальное качество печати.

2. Для создания циклического движения (без «перескока») можно использовать такой прием:
Создать (взять нарезки из кино) N/2 кадров, а затем составить кодовую последовательность в порядке от 0 до N/2 и снова до 0.
Например. N=18. Берем 9 кадров ( 0-8 ).
формируем серию (список кадров на кодирование)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 8 7 6 5 4 3 2 1 0

3. Если не получается качественного разделения изображений — уменьшайте количество кадров.
Пусть лучше анимированное изображение будет из двух кадров, но переключается четко — это позволит сделать более качественное изделие.

4. Используйте морфинг. Как правило на морфинг-изображениях происходит плавное изменение формы, это позволяет получить лучший визуальный эффект.