让人惊叹的全新计算水转印刷技术

最近，一段酷炫视频在国外著名视频网站上火了：一个刚刚三维打印成型的白色猎豹模型，缓缓浸入漂着彩色薄膜的水池，当它再次浮出水面，身上便“长”出色彩逼真的皮毛、眼睛、耳朵、尾巴，处处栩栩如生。视频至今点击量已超过50万次，众多科技媒体称赞：这是一项“疯狂的”“不可思议”的发明。

这段视频展示的，是浙江大学计算机辅助设计与图形学国家重点实验室周昆教授团队最新成果：在一项和美国哥伦比亚大学合作的课题中，该团队对传统水转印技术进行了革新，提出了全新的计算水转印刷技术，解决了为三维物体进行精确上色的难题。这项研究成果的相关论文已被国际计算机图形学界的顶级会议录用。

简单地说，这是一种新型印刷术——点对点“瞄准”三维物体精确上色。主持该项研究的浙江大学长江学者周昆说，三维打印技术要打印生产出具有复杂图案的全彩色三维物体仍然相当困难。这使得本来面向个性化定制的三维打印，在花纹、颜色实现方面始终“个性”不起来，十分单调。这一直是工业界，也是科学界的一个难题。

尽管目前一些工业级三维打印机能够支持彩色打印，但打印成本高、速度慢，而且只限于塑料和石膏等极少的材料。“我们希望能通过计算的手段，去解决三维打印生产环节中的瓶颈问题。让原来很困难的事情，变得简单。”

“水转印是当前在工业上被广泛应用的曲面上色技术，但只能用于对精确性没有要求的上色任务，比如迷彩、大理石等纹理。”周昆说，“我们通过计算机图形学和计算机视觉技术，让水转印能够‘瞄准’，为三维物体穿上任意设计的彩色‘外衣’”。

课题组利用软件，将三维设计稿“降维”成一个二维的“展开图”，在国际上首次对水转印过程中水转印薄膜的形变进行了物理建模，精确模拟计算水转印膜的形变。之后，课题组用普通喷墨打印机打印出印有“展开图”的水转印薄膜，将薄膜放在静止的水面上，薄膜在水中包裹住模型并着色。“通俗地说，这像是一种精确的自动‘贴膜’。”周昆说。