3D打印設(shè)備與色彩視覺傳達的自動對接控制方法

劉澤梅

（平頂山學院，平頂山 467000）

0 引言

視覺傳達常以視覺記憶作為媒介，向觀眾傳達藝術(shù)作品的設(shè)計思想，能夠清晰展現(xiàn)時代特征圖形的內(nèi)在含義。數(shù)字化多媒體的出現(xiàn)不僅對傳統(tǒng)視覺傳達方式進行了挑戰(zhàn)，也在一定程度上外延了當代視覺傳達設(shè)計思想。以往的視覺傳達設(shè)計過多的局限在靜態(tài)化與平面化方面，不能兼顧綜合化、動態(tài)化等多方面的內(nèi)容，形式上也只能遵從單一媒體的發(fā)展需求，而忽略了多媒體制度的追求目標[1]。隨著新型視覺傳達思想的產(chǎn)生，圖形、圖像等元素的設(shè)計開始從二維平面向著三維立體空間不斷延伸，這也意味著傳統(tǒng)印刷產(chǎn)品開始將設(shè)計重點轉(zhuǎn)移到虛擬信息形象的傳達之上。隨著3D打印設(shè)備的應(yīng)用，傳統(tǒng)色彩視覺傳達思想的所涉范疇也在不斷增大，為更好適應(yīng)這種變化趨勢，針對融合3D打印設(shè)備與色彩視覺傳達思想的自動對接控制方法展開研究。

1 3D打印中色彩視覺傳達設(shè)計的特性分析

色彩視覺傳達的設(shè)計特性由語言特征、傳播特征、認知與審美心理特征三部分共同組成，在3D打印技術(shù)支持下，其具體研究方法如下。

1.1 語言特征

色彩視覺傳達設(shè)計的語言特征注重對維度概念的體現(xiàn)，所謂維度是一種立體化的表達方式，通常情況下，3D打印中所需闡述的語言特征越多，色彩視覺傳達設(shè)計的維度表現(xiàn)也就越立體，反之則越平面。在信息時代背景下，3D打印設(shè)備的應(yīng)用注重從物質(zhì)存在形態(tài)到非物質(zhì)存在形態(tài)的轉(zhuǎn)變，而非物質(zhì)型色彩視覺傳達設(shè)計也注定是3D打印技術(shù)的未來發(fā)展方向。隨著數(shù)字信息時代的到來，3D打印技術(shù)必須與色彩視覺傳達思想緊密結(jié)合，特別是在自動對接控制的應(yīng)用過程中，豐富的維度條件不僅能夠帶來豐富的視覺化呈現(xiàn)效果，也可使打印出來的數(shù)字圖像具備異質(zhì)性的設(shè)計風格[2]。因此，色彩視覺傳達思想能夠為3D打印設(shè)計提供更為廣闊的思考空間，在視覺符號方面前者豐富了后者的應(yīng)用內(nèi)涵，而后者則為前者提供了更加廣闊的對接詞匯發(fā)展空間。設(shè)B1代表3D打印技術(shù)的視覺化呈現(xiàn)條件，X1代表色彩視覺傳達理論下的對接控制系數(shù)，聯(lián)立上述物理量，可將3D打印中的色彩視覺傳達設(shè)計語言特征定義為：

其中，μ、δ分別代表兩個不同的色彩視覺語言信息行為量。

1.2 傳播特征

相較于傳統(tǒng)的紙質(zhì)印刷與影視傳播媒介，色彩視覺傳達具有更強的交互性優(yōu)勢。在面向3D打印受眾群體時，色彩視覺傳達技術(shù)能夠積極吸引對接信息的承載對象，通過主動拉出3D打印信息數(shù)據(jù)的方式，改變傳統(tǒng)的視覺傳達接受思想，一方面在打印設(shè)計層面中增加色彩視覺傳達的實踐可行性，另一方面也可將更多的用戶邀請到設(shè)計創(chuàng)造的執(zhí)行過程中，從而使得3D打印設(shè)備與色彩視覺傳達之間的自動化對接控制成為可能[3]。接受色彩視覺傳達設(shè)計思想，不但能夠維護3D打印設(shè)備的傳播特征，也可在面向?qū)涌刂迫后w的同時，通過交流與溝通的方式，使原有設(shè)計思想得到清晰的表達與闡述。設(shè)B2代表3D打印設(shè)備的自動化應(yīng)用條件，X2代表色彩視覺傳達設(shè)計的標準對接應(yīng)用系數(shù)，聯(lián)立上述物理量，可將3D打印中的色彩視覺傳達設(shè)計傳播特征定義為：

式(2)中，β代表色彩視覺的傳播信息行為量，Smax代表最大的傳播控制系數(shù)，Smin代表最小的傳播控制系數(shù)。

1.3 認知與審美心理特征

隨著色彩視覺傳達設(shè)計認知載體形式的改變，3D打印受眾群體對于視覺語言的審美心理也會發(fā)生變化。在數(shù)字化媒體的傳播環(huán)境中，3D打印受眾群體的認知與審美心理才是色彩視覺傳達設(shè)計的核心依據(jù)條件。認知心理學認為色彩視覺的認知過程基本等同于打印信息從接受、編碼到提取、使用的過程，打印設(shè)備的對接活動也就是色彩視覺信息的完整加工與處理，通過視覺信息搜集的方式，能夠?qū)ι蕚鬟_思想加以分析、轉(zhuǎn)換、存儲與利用，且這些對接處理活動被統(tǒng)稱為信息加工過程[4]。在數(shù)字媒體的傳播過程中，色彩視覺傳達設(shè)計的表現(xiàn)方式在接受、表現(xiàn)等多個方面都與傳統(tǒng)媒介有著明顯區(qū)別，這也是這種設(shè)計方式會對3D打印受眾群體的認知與審美心理特征產(chǎn)生直接影響的主要原因。設(shè)B3代表色彩視覺設(shè)計的自動化傳達系數(shù)，X3代表色彩視覺傳達設(shè)計中的3D打印設(shè)備實時控制參量，聯(lián)立上述物理量，可將3D打印中的色彩視覺傳達設(shè)計認知與審美心理特征定義為：

2 3D打印設(shè)備與色彩視覺傳達的自動對接控制

按照3D打印中色彩視覺傳達設(shè)計的特性分析條件，按照3D打印系統(tǒng)構(gòu)成分析、對接控制需求確定、自動化函數(shù)建立的處理流程，完成新型自動對接控制方法的設(shè)計與應(yīng)用。

2.1 3D打印系統(tǒng)構(gòu)成

3D打印系統(tǒng)以Arduino MEGA2560型控制器作為核心應(yīng)用設(shè)備，可在上機位、對接控制接口等多個物理結(jié)構(gòu)的作用下，實現(xiàn)對3D打印設(shè)備的有效控制。由于處理電路、處理電器等多類型控制結(jié)構(gòu)的存在，驅(qū)動模塊可將Arduino MEGA2560型控制器中的色彩視覺信息轉(zhuǎn)存至下級對接設(shè)備中，從而滿足3D打印設(shè)備的實際應(yīng)用需求。Arduino MEGA2560型控制器具備較強的連接適應(yīng)性，能夠按照實際應(yīng)用需求對3D打印設(shè)備進行驅(qū)動，從而實現(xiàn)色彩視覺傳達技術(shù)的實際設(shè)計目標[5]。上機位作為色彩視覺傳達信息的傳輸通路，能夠與對接控制接口聯(lián)合，更改3D打印設(shè)備的現(xiàn)有連接狀態(tài)，從而更好維護色彩視覺傳達思想的設(shè)計與應(yīng)用環(huán)境。

圖1 3D打印系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

2.2 對接控制需求

現(xiàn)階段，在3D打印設(shè)備的使用過程中，為更好適應(yīng)色彩視覺傳達思想的設(shè)計需求，單機設(shè)備往往與專用清砂裝置配套出線，因此，在使用自動對接控制方法方面的處理技術(shù)相對較為欠缺。然而隨著3D打印技術(shù)的規(guī)模化發(fā)展，色彩視覺傳達設(shè)計的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用步伐也在不斷推進，越來越多的3D打印設(shè)備開始被投入批量化使用當中[6]。為全面適應(yīng)色彩視覺傳達的設(shè)計思想，3D 打印設(shè)備的使用必須對所有零散打印產(chǎn)品進行集中化處理，但隨之而來的是一個個打印產(chǎn)品都被投放至完全獨立的使用環(huán)境之中，而自動對接控制方法的出現(xiàn)，則恰好解決了此類型問題。隨著自動對接控制方法的應(yīng)用，3D打印設(shè)備與色彩視覺傳達思想實現(xiàn)了無縫對接，為減少人為干預對最終控制結(jié)果的影響，在應(yīng)用3D打印設(shè)備的同時，也需要對色彩視覺傳達設(shè)計思想進行適當改進。設(shè)a0代表與3D打印設(shè)備匹配的下限出線參量，an代表與3D打印設(shè)備匹配的上限出線參量，n代表對接系數(shù)項，聯(lián)立式(1)～式(3)，可將3D打印設(shè)備與色彩視覺傳達的對接控制需求定義為：

式(4)中，D代表色彩視覺傳達設(shè)計的關(guān)鍵定義項系數(shù)，T1、T2分別代表兩個不同的對接控制時長。

2.3 自動化函數(shù)

自動化函數(shù)建立是3D打印設(shè)備與色彩視覺傳達自動對接控制方法應(yīng)用的末尾處理環(huán)節(jié)，在已知對接控制需求的情況下，自動化函數(shù)的應(yīng)用范圍能夠直接決定傳達設(shè)計理論的實際作用能力。規(guī)定代表色彩視覺傳達設(shè)計理念的極小值約束條件，代表色彩視覺傳達設(shè)計理念的極大值約束條件，在由上述兩項物理值決定的系數(shù)值區(qū)間內(nèi)，3D打印設(shè)備所負載的印刷工作量越大，自動化函數(shù)的控制作用能力也就越強。在上述物理量的支持下，聯(lián)立式(4)，可將自動化函數(shù)定義條件表示為：

3 實驗結(jié)果分析

以Makerbot SKETCH型3D打印設(shè)備作為實驗對象，將其分別與不同的印刷控制主機相連，其中實驗組主機搭載自動對接控制方法，對照組主機搭載AGV型對接方法。在相同實驗環(huán)境下，記錄各項實驗指標數(shù)值的具體變化情況。

KSR指標、KPR指標都能反映打印機設(shè)備對于色彩視覺印刷任務(wù)的處理能力，通常情況下，KSR指標與KPR指標數(shù)值越大，打印機設(shè)備對于色彩視覺印刷任務(wù)的處理能力也就越強，代表色彩視覺傳達技術(shù)在3D打印處理中的控制能力也就越強。表1記錄了實驗組、對照組指標數(shù)值的具體變化情況。

表1 實驗環(huán)境及參數(shù)設(shè)置

分析表2可知，隨著印刷對接任務(wù)處理量的增大，實驗組KSR指標始終維持相對穩(wěn)定的波動性數(shù)值變化趨勢，而對照組KSR指標則保持先上升、再下降的數(shù)值變化趨勢。從極限值的角度來看，實驗組最大值74.5%與對照組最大值47.5%相比，上升了27.0%。

表2 KSR指標數(shù)值對比

分析表3可知，隨著印刷對接任務(wù)處理量的增大，實驗組KPR指標始終保持不斷上升的數(shù)值變化趨勢，但實驗后期的上升幅度明顯低于實驗前期，而對照組KPR指標則保持先穩(wěn)定、再持續(xù)下降的數(shù)值變化趨勢。從極限值角度來看，實驗組最大值70.9%與對照組最大值43.1%相比，上升了27.8%。

表3 KPR指標數(shù)值對比

綜上可知，隨著自動對接控制方法的應(yīng)用，KSR指標、KPR指標均出現(xiàn)了明顯增大的數(shù)值變化趨勢，不但能夠加強打印機設(shè)備對于色彩視覺印刷任務(wù)的處理能力，也可以實現(xiàn)色彩視覺傳達技術(shù)對于3D打印處理進程的有效控制。

4 結(jié)語

自動對接控制方法在語言特征、傳播特征、認知與審美心理特征三方面，對3D打印設(shè)計的應(yīng)用能力進行了定向性分析，隨著對接控制需求的逐漸明朗，自動化函數(shù)也可實現(xiàn)對3D打印系統(tǒng)的有效控制，與傳統(tǒng)AGV型對接方法相比，這種新型控制方法確實具備更強的實際應(yīng)用與處理能力。