關(guān)主 奧秘精靈
闖關(guān)小先鋒 小好問 小粗心 小靈通
“最近爸爸媽媽帶我去電影院看電影,絕大部分影片都是3D版本,就連《泰坦尼克號》這樣的老電影去年也推出了3D版?!毙『脝柛袊@說。
他身旁的小靈通附和說:“是啊,最近‘3D可是熱門詞匯?!?/p>
“可不是嘛,除了3D電影,還有3D電視、3D游戲、3D眼鏡等。奧秘精靈,這‘3D真有這么好嗎?為什么科學(xué)家都熱衷于研究這項(xiàng)科技呢?”小粗心轉(zhuǎn)頭看向奧秘精靈。
“既然你們大家都有興趣,不妨今天我們來了解了解下3D技術(shù)吧!”
第一關(guān) 三維世界
“要了解3D技術(shù),首先要知道什么叫3D,你們清楚嗎?”
小靈通首先回答:“3D的中文意思是三維空間,由長、寬、高三個(gè)坐標(biāo)構(gòu)成?!?/p>
小粗心補(bǔ)充說:“3D是針對2D而言的,2D是平面,3D是立體的,就如數(shù)學(xué)里的平面幾何和立體幾何?!?/p>
小好問:“他們把我知道的都說了,就我看3D電影的感受來說,跟一般的電影相比,3D技術(shù)讓電影里的場景顯得更加真實(shí)生動,戴上眼鏡之后,仿佛一切就發(fā)生在眼前。”
[關(guān)主釋答]
沒錯(cuò),小靈通和小粗心回答得很好,而小好問則是通過自己的親身體會來作答,也很好。
3D,其實(shí)是英文“Three Dimensions”的簡稱,是指三維、三個(gè)維度、三個(gè)坐標(biāo),即有長、有寬、有高,換句話說,就是立體的,是相對于只有長和寬的平面而言。我們的眼睛和身體感知到的這個(gè)世界都是三維立體的,并且具有豐富的色彩、光澤、表面、材質(zhì)等外觀質(zhì)感,以及巧妙而錯(cuò)綜復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和時(shí)空動態(tài)的運(yùn)動關(guān)系;我們對這世界的任何發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的原始沖動都是三維的。
但是在人類漫長的歷史進(jìn)程中,局于技術(shù)條件的限制,無法簡便、直接、快捷地用直觀三維的方式來描述這個(gè)三維的世界,只能在二維平面上表達(dá)和傳遞對這個(gè)世界的認(rèn)識和創(chuàng)造。直到上個(gè)世紀(jì)電腦與網(wǎng)絡(luò)的誕生,基于電腦和互聯(lián)網(wǎng)的三維數(shù)字化技術(shù),終于使人們對現(xiàn)實(shí)三維世界的認(rèn)識重新回歸到了原始的直觀立體的境界。
第二關(guān) 空中的畫筆
奧秘精靈從工作室里拿出一樣?xùn)|西,沖小先鋒們說:“你們看,這是最新研發(fā)的3D筆?!彼吒吲e起手中的3D筆展示著,“下面,讓你們見識一下它的神奇之處。”說完,奧秘精靈開始在桌面上涂涂畫畫,不一會兒,一個(gè)四四方方的正方體出現(xiàn)在大家眼前,又一會兒,一根類似于彈簧的曲線立在了桌子上。
小先鋒們立刻被關(guān)主創(chuàng)作的神奇作品所吸引,瞪大了雙眼觀察著。
“怎么樣,很神奇吧,它能在空中或物體表面作畫哦,你們知道它其中的奧秘嗎?”
小粗心:“這支筆畫出來的線條是硬的,所以能立起來。”
小好問嘗試著用手指碰了碰奧秘精靈的“作品”:“它們摸起來像是塑料,畫筆里出來的應(yīng)該是塑料線條。”
小靈通仔細(xì)觀察了一番說:“我也覺得像是塑料,應(yīng)該是把塑料加熱到一定程度讓它能夠從筆尖出來,然后在空中能夠立起來。”
[關(guān)主釋答]
哈哈,看來你們也看出了幾分門道。沒錯(cuò),這款3D筆采用的就是塑料加熱速凍的方法。它用起來十分方便,研發(fā)者號稱“只要會拿筆,就能在空中隨意涂鴉”,從簡單的線條到復(fù)雜的恐龍,都能用它描述出來。使用者不需要借助任何軟件或電腦,只需插上電源,等上幾分鐘就能作畫了。目前筆內(nèi)使用的特殊“墨水”是各種顏色的塑料線,當(dāng)用筆在空中畫圖形時(shí),涌出塑料線在筆中風(fēng)扇的作用下會立即冷卻,隨后出現(xiàn)一個(gè)3D結(jié)構(gòu)模型。
3D筆畫出來的大部分物體都可以在幾分鐘內(nèi)完成,但一些精細(xì)化物體耗時(shí)可能較長,如埃菲爾鐵塔模型,經(jīng)過一系列的連接和組裝45分鐘就能“畫”出來。使用者可以根據(jù)藝術(shù)家事先設(shè)計(jì)的圖形畫出立體模型,也可以即興創(chuàng)作,畫戒指、畫手表、畫車、畫房子,實(shí)現(xiàn)奇思妙想。
第三關(guān) 魔法打印機(jī)
這一次,奧秘精靈把小先鋒們帶到工作室的一臺機(jī)器前:“這一關(guān),咱們來看看更厲害的3D技術(shù)??蓜e小看了眼前這臺機(jī)器,它是一臺3D打印機(jī)?!敝?,奧秘精靈在機(jī)器旁的電腦上搗鼓起來,顯示屏上出現(xiàn)了一個(gè)小男孩的立體形象。奧秘精靈按照確認(rèn)鍵后,機(jī)器就開始動起來,不久之后一個(gè)小巧的小男孩模型就出現(xiàn)了。
“看看是不是跟圖片上的小男孩一模一樣?這一關(guān)你們要試著分析一下3D打印機(jī)的原理?!?/p>
小粗心:“哇,太神奇了,以后我想要什么玩具直接打印就行了,再也不用求著爸爸媽媽幫我買了?!?/p>
小靈通:“小粗心別盡想著玩,咱們這可是在闖關(guān)呢。我覺得應(yīng)該是先利用電腦制作出小男孩的立體圖像,再把立體圖像的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱蛴C(jī)中,打印機(jī)利用從點(diǎn)到面的方法,一點(diǎn)點(diǎn)地把物體噴制出來的?!?/p>
小好問:“其實(shí)我覺得3D筆跟這臺3D打印機(jī)有異曲同工之妙,采用都是用塑料之類的原材料,只是3D打印機(jī)要根據(jù)提前建立的數(shù)據(jù)來制造出人們想要的物品。”
[關(guān)主釋答]
這一關(guān)小靈通和小好問表現(xiàn)不錯(cuò)。3D打印機(jī)就是可以“打印”出真實(shí)3D物體的一種設(shè)備,功能上與激光成型技術(shù)一樣,采用分層加工、迭加成形,即通過逐層增加材料來生成3D實(shí)體。每一層的打印過程分為兩步:首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水,膠水液滴本身很小,且不易擴(kuò)散。然后是噴灑一層均勻的粉末,粉末遇到膠水會迅速固化黏結(jié),而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替噴灑下,實(shí)體模型將會被“打印”成型,打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型,而剩余粉末還可循環(huán)利用。
目前的3D打印機(jī)可以使用塑料、樹脂、石膏等各種原材料。這項(xiàng)技術(shù)也已經(jīng)被運(yùn)用于航天和國防、醫(yī)療設(shè)備、高科技、教育業(yè)以及制造業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。相信在不久的將來,3D技術(shù)將有更好的發(fā)展,造福于我們生活的方方面面。
(責(zé)任編校:湯文培)