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OCMFP | 微纳结构的色彩呈现

作者:
苏州印象
来源:
www.gzlaser.com
2021/09/26 14:53

作为CMF色彩、材质和工艺为核心的外延,光学(Optics)图案(Pattern) 的融入,将静态的CMF美学传播,拓宽到变色、动态和立体化的新高地。

 

上期苏州印象给大家介绍了关于OCMFP中的

Optics——光学

 

本期苏州印象将继续为大家讲解关于第二部分

Color——光学色彩方面的知识

 

 

颜色的定义是什么?

颜色(Color)是一种视觉效应,是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的效应,对色彩的辨认是肉眼受到电磁波辐射能刺激后所引起的一种视觉神经的感觉。

 

色彩是一种语言,一种情感共鸣,人类自诞生以来,就对色彩充满了喜爱。早在公元前4万多年,祖先们就开始用加热黄土,研磨有色矿石或植物等原始方法,制成五颜六色的颜料绘制壁画。那么~色彩在设计中为何如此重要?

 

色彩具有关联功能、标识功能、对产品有直接的影响、以及有心理暗示等功能。

 

色彩是和心理学挂钩的,在自然欣赏、社会活动方面,色彩在客观上是对人们的一种刺激和象征;在主观上又是一种反应与行为。色彩心理透过视觉开始,从知觉、感情而到记忆、思想、意志、象征等,其反应与变化是极为复杂的。

 

所以,色彩是具有感情的,能让人产生联想,让人感到冷暖。

 

在色彩搭配中,设计师把握好色彩的冷暖对比,明暗对比,面积对比,混合调和,明暗调和等,就能够保持画面的均衡和色彩的条理性,在生物体系中,主要的颜色来源有两大类。

 

色素色和结构色

 

色素色

色素色又称化学色,在日常生活中非常常见,

 

 

在大自然中我们常见的颜色,都是由物体的性质决定的,就是对光线的选择性吸收的能力。没有被吸收的光线到达观察者,我们就看到这个物体的颜色。

 

结构色

结构色又称物理色。结构色现象在自然界中并不少见,比如蓝色的天空源自瑞利散射,水面上油渍的颜色源自薄膜干涉,彩虹源自折射等等。

 

 

很多颜色鲜艳的生物,也通过结构色来实现信息的传递。

 

例如变色龙,就是例如身上的微结构通过微调反射光的原理来覆盖自身,达到五彩斑斓及非常有光泽的外观效果,以此来做伪装。

 

 

还有自然界中的的甲虫,它的背部表面是如此的有光泽和金属质感,光学效果非常明显,其实是靠其壳体表面的细微结构纹理,通过对光的折射、反射等来实现的各种颜色。

 

那么,什么是微纳结构色?

根据T/CAB CSISA 0025-2019标准 3 术语和定义,结构色 structural colour 又称物理色,通过光波与微纳结构作用(如折射、衍射、反射、散射和共振等)产生的有别于色素着色的光泽色彩。

 

微纳结构色有什么特点?

 

1. 可变色性

在不同的光照角度下可以发生颜色的改变,这是结构色的第一大特点,也是区分结构色或油墨颜料色彩的重要区别,多用于安全防伪领域,也多见于目前时尚流行的手机、穿戴、汽车等CMF装饰行业。

 

2. 动态变化

动态变化普通油墨印刷所难以实现的,光栅结构色具有反射角度选择调控能力,可以根据设计需要达到令人匪夷所思的动态变化效果,也称为DOVID(动态颜色光变),菲涅尔圆光栅具有透镜成像作用,能产生类似“猫眼”的转动效果。

 

 

3、立体感

结构色立体可分为微纳结构衍射立体成像和微纳结构反射立体成像,衍射立体成像传统方式就是全息,近年来随着数字光刻技术的发展,以全息技术原理为基础,设计产生具有立体感图像的衍射光栅条纹结构,不但能体现实物3D,还能设计虚拟的空间多维旋转场景。

 

这种衍射立体成像具有一定的视场限制,而且需要单个小发光点照明才能获得最佳效果,优点的景深大,可动态,以及还原物体的真实彩色。

 

如此独特的特点,让结构色在设计中非常具有个性化,这和微纳结构色的类型,有密不可分的关系。

 

那么,微纳结构色的类型有哪些?

 

1、光栅结构

光栅结构通常采用激光直写、全息干涉、离子/电子束光刻、数控加工(CNC)等方法制备。光栅线条间距通常在几微米甚至几百纳米量级,通过调控光栅周期、角度、深度、折射率、占空比等参数,实现对光的衍射、散射作用形成结构色。

 

 

2、多层薄膜干涉

第二种结构色的产生机理是光在多层薄膜中发生干涉, 多层薄膜是由两种折射率不同的物质交替叠加而成。

 

 

3、光子晶体的排列

第三种结构色是由光子晶体 造成的,所谓光子晶体就是由两种折射率不同的物质周期性排布形成的微观结构。比如孔雀羽毛的结构色来自羽毛内部的光子晶体结构。

 

 

现如今,微纳结构色的运用场景非常广泛,由于其独特性,在各个领域都能看到它的存在。

 

No.1 微纳结构色包装

任何一个产品都离不开包装,任何一个包装也都离不开印刷,而过度印刷往往与绿色环保相悖,有些甚至是有害的。而结构色是一种基于表面微纳结构产生的光的反射、折射、衍射、散射等现象。

 

微纳结构色包装

 

微纳结构色可以用来表达图像文字的色彩、反差、动态、立体等信息。

 

这种微结构承载在玻璃、塑料乃至金属板材上,可以局部或全部代替传统油墨印刷工艺。它不仅具有科技、时尚、环保、低成本等优势,同时可以让纹理更加精细、丰富和灵活多变。

 

这不仅仅是一种技术层面上的突破,更重要的是一种观念上的变革。

 

(微纳结构色包装)

 

除了包装,穿戴行业也有很多微纳结构色的案例。无论是包包还是鞋子,各大品牌都相继推出了结构色系列。

 

 

结构色天生的未来感,在设计领域非常受欢迎,它可以象征过去,也可以代表未来。赛博朋克和Y2k风格同样可以驾驭。

 

 

不仅如此,还有很多人选择了运用微纳结构来装饰爱车,做成车衣的皮肤让车身整体在阳光下五彩斑斓,十分耀眼。

 

No.2 光学信息防伪加密

由于微纳结构本身是通过类似半导体工艺制成,具有较高的图文分辨能力,因此可以写入非常细小的文字,字符高度可达20微米,精度比普通印刷精度提高了十倍,所以常用于防伪加密。

 

 

利用光学干涉记录衍射再现的特性,我们可以在防伪、结构色、表面装饰等多方面领域进行应用。结构色可以作为一种非常特殊的加密信息存储方式,可以通过控制光的不同波长输出和投射转化,把图像或文字存储到一个玻璃片上,由于每一个像素都是纳米级的,保存的信息会非常丰富。

 

 

No.3 其他功能应用

我们常见的夜间交通反光标牌,也都是运用的结构色来实现的。它可以随着车辆由远及近可观察到不断变化的反光颜色,起到提示警醒的作用。

 

 

除此之外,还有很多场景,例如交警警服、雨衣、环卫工人服饰的反光条、具有交互式变色和闪烁功能的交通信号标牌,在很大程度上,保证了人们的安全。

 

 

这种无需色素的色彩表达方式,正是微纳结构色的魅力所在,具有饱和度高、永不褪色、颜色可控等神奇特性,注定让结构色拥有更多的设计空间。

 

只有善于观察自然,多了解微纳结构色在自然中的美妙之处,就能在各设计领域有创新,实现视觉美学的新高度。

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