實現(xiàn)“隨意看、不暈眩”
上圖馬煒杰在進行“書生·瞳真EyeReal”技術(shù)研究。
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下圖為四川成都太古里裸眼3D廣告。
視覺中國供圖
【未來已來】
◎本報記者 李 均 通訊員 許鳳婷
想看清裸眼3D畫面,得湊在屏幕正中央,人還要保持一動不動,稍微側(cè)身眼前就只剩重影,而且看5分鐘就可能讓人頭暈?zāi)垦?mdash;—這是很多人對裸眼3D的固有印象。長期以來,這項被寄予厚望的顯示技術(shù),處于“好看不好用”的尷尬境地。
2025年底《自然》刊登的一項研究成果為改變這一現(xiàn)狀帶來了希望。該成果出自上海人工智能實驗室與復(fù)旦大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的博士生——26歲的馬煒杰之手。他歷時兩年研發(fā)出新一代裸眼3D顯示技術(shù)——“書生·瞳真EyeReal”,首次在桌面級尺寸下實現(xiàn)超寬范圍的全視差裸眼3D顯示,讓“隨意看、不眩暈”成為現(xiàn)實。這項以AI技術(shù)突破物理瓶頸的成果,破解了長期困擾行業(yè)的技術(shù)難題!蹲匀弧吩u價,該技術(shù)有望在教育工具、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域開拓創(chuàng)新應(yīng)用。
傳統(tǒng)技術(shù)存在“不可能三角”
作為一種新興的視覺展示手段,裸眼3D技術(shù)正在逐步改變我們的生活和工作方式。它無需借助眼鏡等外接設(shè)備,通過雙眼即可實現(xiàn)沉浸式視覺效果。
長期以來,這項技術(shù)為何會面臨“好看不好用”的窘境?已知的研究表明,人的肉眼能看到立體世界,是因為物體向四面八方反射光線,這些光線進入雙眼后,大腦會自動“合成”出立體感。裸眼3D的核心,就是讓屏幕模擬“全方位發(fā)光”效果,重構(gòu)完整光場。
但問題在于,模擬“全方位光線”所需的光信息量巨大,而現(xiàn)代光學(xué)顯示系統(tǒng)的信息傳輸能力有限,難以兼顧大尺寸、寬角度和視覺連續(xù)性,這被稱為“不可能三角”。
在“信息預(yù)算”緊張的情況下,傳統(tǒng)技術(shù)只能“拆東墻補西墻”,反而帶來更多問題。
“因此,傳統(tǒng)裸眼3D要么屏幕尺寸特別小,比如數(shù)字全息顯示技術(shù),雖能呈現(xiàn)清晰的3D效果,但屏幕只有指甲蓋大小,日常無法使用。”馬煒杰告訴記者,“或者是視角特別窄,比如借助多視圖自動立體顯示技術(shù),雖能做成大屏幕,但3D信息只能往幾個預(yù)設(shè)方向‘廣播’,觀眾必須坐在指定點位,否則畫面會出現(xiàn)重影、模糊,導(dǎo)致頭暈不適。”
AI讓光線“追著眼睛跑”
傳統(tǒng)裸眼3D技術(shù)如同“無差別發(fā)傳單”,既浪費“信息預(yù)算”,又滿足不了用戶需求。
馬煒杰團隊轉(zhuǎn)換思路,采用“光場生成建模+神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解碼”的融合式技術(shù)路線,研發(fā)出“書生·瞳真EyeReal”。這一技術(shù)相當(dāng)于用AI技術(shù)給裸眼3D裝上“智能大腦”,跳出了傳統(tǒng)技術(shù)“死胡同”。
“書生·瞳真EyeReal”的工作原理并不復(fù)雜:在光場生成建模階段,系統(tǒng)通過傳感器采集的關(guān)鍵點信息定位觀察者眼位,構(gòu)建“人眼—光場”坐標(biāo)系,在屏幕與觀看者雙眼間建立精確幾何模型;在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解碼階段,科研團隊設(shè)計專用輕量化卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),在0.02秒內(nèi)快速計算如何通過多層液晶屏的像素排列組合,在空間中精準(zhǔn)發(fā)射僅針對觀察者雙眼位置的“最優(yōu)光場”。
“通俗地講,屏幕上的高精度傳感器像‘追蹤器’,實時盯著用戶眼睛,不管用戶坐著、站著還是左右移動,都能瞬間鎖定用戶雙眼位置。”馬煒杰進一步解釋,“AI算法像‘超級計算機’,可實時計算最適合用戶當(dāng)前位置的光線分布,并精準(zhǔn)送至雙眼方向,不會在其他方向浪費大量光信息。”
同時,憑借AI強大的分層光場優(yōu)化能力,“書生·瞳真EyeReal”技術(shù)可在人類雙眼周圍構(gòu)建連續(xù)、真實的物理光場區(qū)域。這意味著,用戶稍微動動頭,光線就會跟著調(diào)整,能夠始終讓用戶看到清晰、連續(xù)的立體畫面,從根本上解決頭暈問題。
“以前的技術(shù)是‘我發(fā)什么你看什么’,現(xiàn)在是‘你在哪看,我就給你發(fā)什么’,每份‘信息預(yù)算’都用在刀刃上。”馬煒杰說。
應(yīng)用場景有望“全面開花”
“書生·瞳真EyeReal”開創(chuàng)了動態(tài)模式,為裸眼3D領(lǐng)域提供了更高效、自然的人機協(xié)同模式,打破了該領(lǐng)域多年來大尺寸與寬視角不可兼得的局面,未來有望為更多領(lǐng)域打開“新世界大門”。
在科研領(lǐng)域,“書生·瞳真EyeReal”為全新探索工具提供了技術(shù)基礎(chǔ),未來有望讓科學(xué)研究者以更直觀的沉浸式方式進行數(shù)據(jù)交互,實現(xiàn)更高效、自然的人機協(xié)同。同時,通過探索提升光場信息利用效率的新路徑,該技術(shù)還能幫助大模型更精準(zhǔn)捕捉、理解和模擬現(xiàn)實世界復(fù)雜物理現(xiàn)象,推動科學(xué)智能大模型向真實物理世界全面融合邁進。
“這意味著,科學(xué)家不用再對著二維圖片‘腦補’立體結(jié)構(gòu)。生物學(xué)家可直觀看到細(xì)胞分裂動態(tài)過程,材料學(xué)家能實時觀察納米材料組裝軌跡。”上海人工智能實驗室青年科學(xué)家白磊認(rèn)為,基于該技術(shù)繼續(xù)深入研究,還能使科研模型更精準(zhǔn)模擬現(xiàn)實物理現(xiàn)象,讓科學(xué)發(fā)現(xiàn)更快、更準(zhǔn)。
該技術(shù)的應(yīng)用前景不止于此。在醫(yī)療領(lǐng)域,外科醫(yī)生可在屏幕上對病人器官進行“虛擬解剖”,從多角度看清腫瘤與血管、神經(jīng)的關(guān)系,制定更安全的手術(shù)方案;在教育領(lǐng)域,懸浮在屏幕上的立體地球儀可讓地理課堂變得生動有趣,學(xué)生撥動它就能看到季風(fēng)流動和板塊漂移;在汽車領(lǐng)域,設(shè)計師不用再做實體模型,在屏幕前就能360度檢查新車每一條曲線,不放過任何瑕疵。
娛樂領(lǐng)域的體驗感也有望全面升級。用戶玩游戲時,或許不再是“上帝視角”,而是沉浸式進入游戲世界,側(cè)身能穿過峽谷,抬頭可見山頂雪;觀看足球比賽直播時,從沙發(fā)走到餐桌,用戶看到的球門角度會變化,如同在現(xiàn)場看球。
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,這項來自青年科技工作者的研究成果,預(yù)示著AI將成為改變我們生活的重要力量。未來,裸眼3D的“立體交互”可能會像現(xiàn)在的智能手機一樣普遍。