实现“随意看、不晕眩” 新一代裸眼3D技术来了

马炜杰在进行“书生·瞳真EyeReal”技术研究。受访单位供图

四川成都太古里裸眼3D广告。视觉中国供图

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。

来源：科技日报