(来源:千龙网)
想看清裸眼3D画面,得凑在屏幕正中央,人还要保持一动不动,稍微侧身眼前就只剩重影,而且看5分钟就可能让人头晕目眩——这是很多人对裸眼3D的固有印象。长期以来,这项被寄予厚望的显示技术,处于“好看不好用”的尴尬境地。
2025年底《自然》刊登的一项研究成果为改变这一现状带来了希望。该成果出自上海人工智能实验室与复旦大学联合培养的博士生——26岁的马炜杰之手。他历时两年研发出新一代裸眼3D显示技术——“书生·瞳真EyeReal”,首次在桌面级尺寸下实现超宽范围的全视差裸眼3D显示,让“随意看、不眩晕”成为现实。这项以AI技术突破物理瓶颈的成果,破解了长期困扰行业的技术难题。《自然》评价,该技术有望在教育工具、虚拟现实等领域开拓创新应用。
传统技术存在“不可能三角”
作为一种新兴的视觉展示手段,裸眼3D技术正在逐步改变我们的生活和工作方式。它无需借助眼镜等外接设备,通过双眼即可实现沉浸式视觉效果。
长期以来,这项技术为何会面临“好看不好用”的窘境?已知的研究表明,人的肉眼能看到立体世界,是因为物体向四面八方反射光线,这些光线进入双眼后,大脑会自动“合成”出立体感。裸眼3D的核心,就是让屏幕模拟“全方位发光”效果,重构完整光场。
但问题在于,模拟“全方位光线”所需的光信息量巨大,而现代光学显示系统的信息传输能力有限,难以兼顾大尺寸、宽角度和视觉连续性,这被称为“不可能三角”。
在“信息预算”紧张的情况下,传统技术只能“拆东墙补西墙”,反而带来更多问题。
“因此,传统裸眼3D要么屏幕尺寸特别小,比如数字全息显示技术,虽能呈现清晰的3D效果,但屏幕只有指甲盖大小,日常无法使用。”马炜杰告诉记者,“或者是视角特别窄,比如借助多视图自动立体显示技术,虽能做成大屏幕,但3D信息只能往几个预设方向‘广播’,观众必须坐在指定点位,否则画面会出现重影、模糊,导致头晕不适。”
AI让光线“追着眼睛跑”
传统裸眼3D技术如同“无差别发传单”,既浪费“信息预算”,又满足不了用户需求。
马炜杰团队转换思路,采用“光场生成建模+神经网络解码”的融合式技术路线,研发出“书生·瞳真EyeReal”。这一技术相当于用AI技术给裸眼3D装上“智能大脑”,跳出了传统技术“死胡同”。
“书生·瞳真EyeReal”的工作原理并不复杂:在光场生成建模阶段,系统通过传感器采集的关键点信息定位观察者眼位,构建“人眼—光场”坐标系,在屏幕与观看者双眼间建立精确几何模型;在神经网络解码阶段,科研团队设计专用轻量化卷积神经网络,在0.02秒内快速计算如何通过多层液晶屏的像素排列组合,在空间中精准发射仅针对观察者双眼位置的“最优光场”。
“通俗地讲,屏幕上的高精度传感器像‘追踪器’,实时盯着用户眼睛,不管用户坐着、站着还是左右移动,都能瞬间锁定用户双眼位置。”马炜杰进一步解释,“AI算法像‘超级计算机’,可实时计算最适合用户当前位置的光线分布,并精准送至双眼方向,不会在其他方向浪费大量光信息。”
同时,凭借AI强大的分层光场优化能力,“书生·瞳真EyeReal”技术可在人类双眼周围构建连续、真实的物理光场区域。这意味着,用户稍微动动头,光线就会跟着调整,能够始终让用户看到清晰、连续的立体画面,从根本上解决头晕问题。
“以前的技术是‘我发什么你看什么’,现在是‘你在哪看,我就给你发什么’,每份‘信息预算’都用在刀刃上。”马炜杰说。
应用场景有望“全面开花”
“书生·瞳真EyeReal”开创了动态模式,为裸眼3D领域提供了更高效、自然的人机协同模式,打破了该领域多年来大尺寸与宽视角不可兼得的局面,未来有望为更多领域打开“新世界大门”。
在科研领域,“书生·瞳真EyeReal”为全新探索工具提供了技术基础,未来有望让科学研究者以更直观的沉浸式方式进行数据交互,实现更高效、自然的人机协同。同时,通过探索提升光场信息利用效率的新路径,该技术还能帮助大模型更精准捕捉、理解和模拟现实世界复杂物理现象,推动科学智能大模型向真实物理世界全面融合迈进。
“这意味着,科学家不用再对着二维图片‘脑补’立体结构。生物学家可直观看到细胞分裂动态过程,材料学家能实时观察纳米材料组装轨迹。”上海人工智能实验室青年科学家白磊认为,基于该技术继续深入研究,还能使科研模型更精准模拟现实物理现象,让科学发现更快、更准。
该技术的应用前景不止于此。在医疗领域,外科医生可在屏幕上对病人器官进行“虚拟解剖”,从多角度看清肿瘤与血管、神经的关系,制定更安全的手术方案;在教育领域,悬浮在屏幕上的立体地球仪可让地理课堂变得生动有趣,学生拨动它就能看到季风流动和板块漂移;在汽车领域,设计师不用再做实体模型,在屏幕前就能360度检查新车每一条曲线,不放过任何瑕疵。
娱乐领域的体验感也有望全面升级。用户玩游戏时,或许不再是“上帝视角”,而是沉浸式进入游戏世界,侧身能穿过峡谷,抬头可见山顶雪;观看足球比赛直播时,从沙发走到餐桌,用户看到的球门角度会变化,如同在现场看球。
业内专家认为,这项来自青年科技工作者的研究成果,预示着AI将成为改变我们生活的重要力量。未来,裸眼3D的“立体交互”可能会像现在的智能手机一样普遍。