富士施樂(lè)要刮起3D打印數(shù)據(jù)格式的小方塊風(fēng)？

關(guān)于3D打印數(shù)據(jù)格式，2015年4月底，微軟主導(dǎo)創(chuàng)立了3MF聯(lián)盟，制定了新的3D打印文件格式3MF，由于一改原有的三角網(wǎng)格的計(jì)算方式，3MF模型采用了一個(gè)文件不同精度的算法，這將幫助3D打印精度上實(shí)現(xiàn)很大程度的改觀。同時(shí)，3MF還包含了材料、顏色等不同信息，可以促使越來(lái)越多的復(fù)合3D打印技術(shù)的發(fā)展。而且自Windows 8.1起后的所有Windows系統(tǒng)都預(yù)裝了3D打印應(yīng)用3D Builder,而2016年3D Builder的電腦端裝機(jī)量將超過(guò)15億臺(tái)，這意味著在很多人接觸到3D打印之前，其設(shè)備里就已經(jīng)預(yù)裝了可以被3D打印機(jī)讀取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式。
正當(dāng)我們感覺(jué)3MF大有取代STL而一統(tǒng)天下的勢(shì)頭，來(lái)自日本富士施樂(lè)和日本慶應(yīng)大學(xué)宣布共同開(kāi)發(fā)出了可比以往格式提高打印表現(xiàn)力的3D打印數(shù)據(jù)格式式“FAV”（FAbricatable Voxel）。那么這種數(shù)據(jù)格式其原理是什么？應(yīng)用特點(diǎn)是什么？是否將與3MF形成競(jìng)爭(zhēng)的態(tài)勢(shì)還是會(huì)局限在小眾而特殊的應(yīng)用？

小方塊記錄的色彩和材料信息

FAbricatable Voxel中的 Voxel是體素化的意思，將現(xiàn)有三維物體的表面表示形式轉(zhuǎn)換成最接近該物體的體素表示形式, 獲取支持體三維顯示的體數(shù)據(jù)，這個(gè)過(guò)程稱為體素化。體素化是面圖形學(xué)通向體圖形學(xué)的橋梁，目前的體素化主要通過(guò)兩種方式：BCC柵格或笛卡爾柵格進(jìn)行進(jìn)行離散采樣。
FAV格式不僅具有3D模型的表面信息，而且還具有內(nèi)部構(gòu)造、顏色、材料及接合強(qiáng)度等信息，不經(jīng)過(guò)復(fù)雜工序即可輸出建模結(jié)果。正如下圖所示，左邊是目前的3D打印數(shù)據(jù)格式，通過(guò)三角形的方式表現(xiàn)建模信息，右邊是體素化方式，通過(guò)小方塊來(lái)記錄建模信息。

而據(jù)富士施樂(lè)介紹在當(dāng)前的三角形格式數(shù)據(jù)表達(dá)方式下，如果要想用3D打印機(jī)輸出在內(nèi)部復(fù)雜嵌入不同顏色及材料的造型物時(shí)，不僅要分別設(shè)計(jì)構(gòu)造，而且還要使用其他專業(yè)軟件，此外，就STL語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，還會(huì)產(chǎn)生切片過(guò)程中的數(shù)據(jù)損壞，從而還需要對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施修復(fù)的工作。

軟硬相間且內(nèi)部負(fù)責(zé)的結(jié)構(gòu)建模通過(guò)體素化來(lái)反應(yīng)仿真結(jié)構(gòu)

就FAV格式的適用性來(lái)說(shuō)，我們感覺(jué)到這種格式并不是為了取代3MF或STL格式而研發(fā)的，這種格式的應(yīng)用場(chǎng)景是建模復(fù)雜、多材料、多彩色的情況。
而對(duì)于體素化的研究，我國(guó)的南京航空航天大學(xué)和北京大學(xué)在這個(gè)領(lǐng)域也多有建樹(shù)，這并不是全新的或者是另類的技術(shù)。而至于富士施樂(lè)是采取的BCC柵格或笛卡爾柵格進(jìn)行進(jìn)行離散采樣，這一點(diǎn)我們不得而知。
在色彩的表現(xiàn)能力上，3D打印領(lǐng)域的權(quán)威機(jī)構(gòu)，德國(guó)Fraunhofer研究所的研究人員Alan Brunton及其同事在2015年6月就發(fā)表過(guò)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)（Pushing the Limits of 3-D Color Printing: Error Diffusion with Translucent Materials）》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。據(jù)3D科學(xué)谷了解，根據(jù)這種算法3D打印出來(lái)的對(duì)象相當(dāng)?shù)谋普妗?br />

Fraunhofer研究所

而有趣的是，F(xiàn)raunhofer研究所的研究正是專注于“體素化”的噴墨三維打印。并且針對(duì)樹(shù)脂打印的半透明性，F(xiàn)raunhofer研究所還提出了分層半色調(diào)算法，它將遍歷算法與任意陣列二維測(cè)向的快速子空間算法結(jié)合了起來(lái)，并能通過(guò)改變層數(shù)來(lái)增加色域，從而表達(dá)材料的半透明性。
不過(guò)，就富士施樂(lè)刮起的小方塊風(fēng)來(lái)說(shuō)，無(wú)獨(dú)有偶，3D科學(xué)谷在基于云的三維建模軟件平臺(tái)GeekCAD.com上也發(fā)現(xiàn)了極客們的小方塊大作，3D科學(xué)谷行業(yè)分析師不由得為創(chuàng)客們的巧合會(huì)心一笑。親愛(ài)的谷友，通過(guò)下圖這個(gè)帥酷的建模表現(xiàn)形式，你或許會(huì)對(duì)FAV格式如何表達(dá)建模的不同位置不同材料和顏色的方法有了更加直觀的感受。

來(lái)源：3d科學(xué)谷

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