1. 像素纹的概述
像素纹主要由于DLP/LCD光固化3D打印机的物理结构所致。DLP依靠光机内部的DMD芯片来反射光源显示像素,而LCD则依靠光源透过屏幕来显示像素。虽然原理不同,但本质上二者都是通过像素阵列作为动态掩膜,来控制每层的曝光图案,因此像素纹无法避免,只能设法改善。在实际使用过程中二者类似,为方便说明,下文均以LCD光固化3D打印进行举例。
2. 像素纹的形成
在LCD光固化中,屏幕上的像素在通电时可以透光,而光源透过每个"像素"可将树脂曝光形成一个带有厚度的"矩形块"。多个"矩形块"可阵列组成"面","面"逐层叠加变成"模型"。
而像素纹就是因为"面"最外层的"矩形块"边角锯齿过于锐利,经过逐层叠加,最后在侧面形成了像素纹。
3. 什么是抗锯齿
抗锯齿是一种改善DLP/LCD光固化3D打印像素纹的功能。实现方式一共有两种,分别是抗锯齿级别和灰度级别+模糊范围。它们原理不同,但最终目标一致。均使每层模型的边缘不完全固化,形成"半体素"与邻近"体素"融合。
例如,一个不完全曝光的像素可生成25µm宽的固化区(而全曝光为50µm),从而在斜面或曲面上填补阶梯间隙,形成光滑连续的表面效果,达到改善像素纹的目的。
4. 抗锯齿方式
4.1 抗锯齿级别
抗锯齿级别又名闪烁抗锯齿,这是一种早期的抗锯齿方案,部分DLP光机与以往的LCD屏幕不支持灰度显示,一个像素只有开/关两种状态,通过在同一层切片中使用多张切图进行曝光,以此减少边缘像素的曝光时间来使树脂不完全固化,实现抗锯齿目的。
这些级别决定了边缘像素的曝光时间。选择的级别越高,曝光时间就越长,树脂固化程度越高,这将导致边缘更加锐利,从而降低抗锯齿效果。
4.2 灰度级别+模糊范围
开启灰度级别后,切片边缘会调整和增加灰色像素,并根据算法从白到黑过渡,而灰色像素会降低光源的穿透强度,从而使边缘树脂不完全固化,形成柔和的过渡边缘,实现抗锯齿。
灰度范围 0~255:
- 0代表黑色,255代表白色
- 灰度值越高则灰色像素的透光率越高,相同曝光时间内树脂固化程度越高
- 灰度值越低则相反,直至不固化
当灰度低于特定阈值时,光敏树脂将不会发生固化反应。Ember团队通过实验证明:只有当灰度达到一定值后,树脂才开始出现固化反应。因此,开始发生固化反应的灰度值便为最低有效固化灰度阈值。
模糊范围:可用值2~8,这是搭配灰度级别控制抗锯齿强度的功能。在已设定的灰度级别范围内,此功能会在切片边缘的内外两侧继续生成灰色像素,选择的级别越高,生成灰色像素越多,边缘过渡越柔和,抗锯齿效果就越强烈,类似于 Photoshop 中的羽化功能。
5. 该选择哪种抗锯齿方式
首先需要咨询机器厂商确定你的打印机支持哪种抗锯齿方式,目前可以确定的是:
- 抗锯齿级别兼容但不仅限于早期.cbddlp切片格式
- 灰度级别+模糊范围兼容但不仅限于.ctb切片格式
现在绝大部分LCD机器仅支持灰度级别+模糊范围这种抗锯齿方式,若你使用抗锯齿级别,将不生效。
6. 如何正确设置抗锯齿参数
6.1 抗锯齿级别
这是一种旧模式,适配机型少,不是目前的主流选择,测试相对简单。抗锯齿级别的可调参数不多,可直接使用2、4、8三个等级,分别打印如球体、椭圆、斜面等带弧面,坡度的模型进行测试,随后观察哪个等级下的抗锯齿效果最好即可。
6.2 灰度级别+模糊范围
其核心目标在于找到最低有效固化灰度阈值,即左侧红框下限参数,而右侧上限255保持不变,此阈值并非固定值,会因不同打印机、光强、树脂、层高、曝光等参数而变化,需要通过测试来确定。
1. 移除平台打印50,100,150,200图片灰度的测试件
2. 通过观察其成型状态,找到灰度大概值
3. 对应大概值选取精确值的测试范围
4. 重复测试确定最终精确值
5. 最后按需开启模糊范围