《三体》“宇宙闪烁”成真！免佩戴裸眼3D屏登Nature

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在科幻小说《三体》中，“宇宙为你闪烁”曾是令人神往的浪漫意象。如今，这一幻想正逐步照进现实——由中国科研团队研发的裸眼3D显示技术 EyeReal 正式登上国际顶级期刊《Nature》，标志着我国在下一代显示技术领域实现重大突破。

这项颠覆性技术无需佩戴任何眼镜，即可实现逼真的三维视觉体验。更令人惊叹的是，其设备体积仅相当于一台普通24英寸桌面显示器，却能投射出高达0.1至0.2平方米的有效3D成像区域，比传统全息技术的显示面积扩大了上千倍。这意味着用户可以在自然走动中享受连续、无断层的立体画面，彻底告别以往裸眼3D“一动就卡顿、一看就重影”的尴尬局面。

EyeReal的核心优势在于实现了真正的“全视差”显示，支持水平、垂直乃至前后移动视角下的动态透视变化。当你靠近屏幕或抬头俯视时，画面中的物体如同真实存在一般展现出符合物理规律的空间关系。尤其值得一提的是，该系统引入了“聚焦视差”机制，能够模拟人眼景深效果：注视前景时背景自动虚化，反之亦然。这种设计有效缓解了长期困扰3D显示领域的辐辏调节冲突（VAC），显著降低视觉疲劳与眩晕感，让长时间沉浸式观看成为可能。

在画质表现上，EyeReal同样表现出色，维持1920×1080高清分辨率，刷新率超过50Hz，足以流畅呈现实时动态，如游戏、影视和虚拟交互场景。这一切的背后，是一套深度融合计算光学与人工智能的新一代显示架构。研究团队提出“动态空间-带宽积（SBP）利用”策略，突破了传统光学系统中屏幕尺寸与可视角度相互制约的物理瓶颈。

为实现精准光场控制，系统通过摄像头实时追踪用户眼球位置，并构建双目6D姿态模型（包含位置与朝向），建立起人眼与光场之间的精确映射关系。在此基础上，创新性地采用“眼球几何编码”技术，将随视角变化的图像逆向投影为标准化平面输入，大幅降低AI处理复杂度，提升响应速度与稳定性。

硬件结构方面，EyeReal摒弃了昂贵复杂的微透镜阵列或空间光调制器，转而使用三层普通TFT-LCD面板堆叠而成，层间距约3厘米，配合LED背光与正交偏振片工作。核心驱动则依赖一个轻量级全卷积神经网络（FCN），基于U-Net架构进行逆向渲染计算，输出每层液晶像素所需的相位调控值。借助马吕斯定律对偏振光的强度调控原理，系统可精确操控光线经过多层调制后的最终亮度，实现高保真立体成像。

为了确保左右眼画面互不干扰，研究人员在训练过程中引入“互斥损失”（Mutual-Exclusion Loss）等结构化光学损失函数，强制约束光路传播路径，杜绝串扰与重影现象。多层相位协同作用下，成功合成具备正确深度遮挡关系的立体光场，带来前所未有的真实感。

该项目由26岁的复旦大学在读博士生马炜杰担任第一作者，系复旦大学、上海人工智能实验室与上海创智学院联合培养的专项博士生。他的导师欧阳万里（香港中文大学教授）与钟翰森（上海创智学院全时导师）担任论文通讯作者。此外，北京航空航天大学张瑞哲、浙江大学赵灿宇等也参与了关键研究工作。整个系统成本极低，仅需一块RTX 4090显卡、标准显示屏及常见传感器即可搭建原型，具备极强的产业化潜力。

从科幻想象到科技现实，EyeReal不仅重新定义了裸眼3D的可能性，也为未来AR/VR、数字孪生、远程医疗等领域提供了全新的视觉解决方案。随着AI与光学深度融合的趋势加速，中国正在成为全球前沿显示技术的重要策源地。

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本文来源： 量子位【阅读原文】