【量子位 2025年12月6日讯】《三体》中“宇宙为你闪烁”的科幻场景照进现实！上海人工智能实验室联合复旦大学研发的裸眼3D显示系统EyeReal，近日登上国际顶刊《Nature》，首次实现桌面级尺寸下100度超宽视场角全视差显示——无需佩戴眼镜或头显，观众移动时画面仍连续顺滑，还能模拟人眼景深效果，彻底解决传统3D显示“晕3D”难题。更令人瞩目的是，这项突破的第一作者是仅26岁的复旦博士生马炜杰，团队用消费级硬件（4090显卡+普通液晶屏）搭建系统，为裸眼3D走向民用扫清了成本障碍。
打破50年物理瓶颈：大尺寸与宽视角终于“兼得”
长期以来，裸眼3D技术被“空间-带宽积（SBP）”物理限制卡住——屏幕尺寸与观看视角如同“鱼与熊掌”，传统方案要么像全息显示那样牺牲尺寸（仅指甲盖大小）换宽视角，要么像光栅式显示那样做大屏幕却局限于狭窄“甜点位”，稍微移动就出现重影。
EyeReal的革命性突破，在于提出“动态SBP利用”策略：不再试图向整个空间投射光场，而是用RGB-D传感器实时锁定观众双眼位置，将有限光学信息“精准聚焦”到双眼周围微小区域。就像为观众定制“移动光场泡泡”，眼睛移动时信息同步追随，从感知上构建出“无限宽广”的立体画面。
实测显示，这套桌面级系统（约24寸）有效成像面积达0.1-0.2平方米（较传统全息技术大1000倍），100度视场角覆盖下，观众上下站立、前后凑近，都能看到符合物理规律的透视变化——比如观察虚拟挖掘机时，头部移动会同步看到机身阴影角度改变，如同真实物体就在眼前。
三大黑科技：AI+光学融合，告别“晕3D”
EyeReal能实现“超宽视角+无眩晕”，核心靠计算光学与AI的深度融合，三大技术支撑起沉浸式体验：
1. 6D眼球建模：光场与视网膜精准对齐
系统先通过传感器捕捉观众双眼6D姿态（位置+朝向），将双眼模拟为“针孔相机”，在光场坐标系中建立精确模型。这种“人眼-光场”精准对应，确保每束光线都能恰好投射到视网膜正确位置，避免传统技术因几何偏差导致的画面错位。
2. 眼球几何编码：AI免重复学习视角变化
为解决“观众移动时计算量暴增”问题，团队研发“眼球几何编码”技术——通过逆向透视变换，将随视角变化的视网膜图像，统一转化为与屏幕结构对齐的标准化扭曲图像。这样AI无需每次重新学习几何关系，就能快速适配不同观看角度，计算延迟控制在0.02秒内，画面刷新率超50Hz，动态内容流畅无卡顿。
3. 聚焦视差：模拟人眼景深，根除眩晕
传统3D显示的“辐辏调节冲突（VAC）”是眩晕主因——大脑感知物体距离与眼睛实际对焦不一致。EyeReal则实现“聚焦视差”：当观众盯着前景物体时，背景自动模糊，反之亦然，让视觉感知与眼部动作完全同步。测试中，志愿者连续观看2小时仍无头晕感，解决了裸眼3D民用化的关键障碍。
极简硬件+低成本：消费级器件就能搭
与传统裸眼3D技术依赖微透镜阵列、空间光调制器等昂贵器件不同，EyeReal硬件架构极简：仅用三层普通TFT-LCD液晶屏（层间距3厘米）、背部白光LED光源、前后正交偏振片，配合消费级RGB-D传感器（类似游戏体感设备）和4090显卡即可搭建。
核心光学调制靠AI驱动的轻量级全卷积神经网络（FCN）完成：网络接收几何编码后的图像，计算出每层液晶屏像素的相位数值，再利用马吕斯定律（偏振光强度变化规律），通过三层屏幕的相位叠加，让光线精准以所需亮度抵达人眼。这种“软件定义光学”思路，大幅降低了硬件成本，为量产民用奠定基础。
26岁博士的“凡人修仙路”：从通信工程跨界攻克顶刊难题
这项成果的第一作者马炜杰，科研之路堪称“跨界逆袭”。本科就读郑州大学通信工程专业的他，因对AI感兴趣加入机器人实验室，硕士阶段转向计算机领域，博士阶段在复旦大学、上海人工智能实验室联合培养下，深耕三维计算机视觉。
为攻克裸眼3D难题，他曾连续数月“泡在实验室”，反复调试眼球建模算法与神经网络参数。当第一次看到虚拟物体随头部移动呈现自然透视时，他直言“所有疲惫都烟消云散”。论文被《Nature》接收当天，他给家人打电话时泣不成声——尽管家人听不懂专业细节，却懂这份突破的重量。
马炜杰在社交平台引用诺贝尔化学奖得主北川进的话自勉：“不是跟风做热门，而是像前辈一样去探索科学的源头”，这也成为团队科研态度的写照。
应用前景：从娱乐到医疗，开启立体显示新场景
EyeReal的突破不仅颠覆显示技术，更将打开多领域应用空间：
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数字娱乐：游戏、影视将实现“无设备沉浸”，玩家转动头部就能看到游戏场景侧面细节，观影时如同“透过窗口看真实世界”；
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协作设计：建筑、汽车行业可实时渲染3D模型，团队成员围绕屏幕移动就能从不同角度审查设计细节，无需反复调整模型视角；
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智慧教育与医疗：生物课上学生可“近距离观察”3D细胞结构，医生能通过立体影像精准规划手术方案，提升教学与诊疗精度。
上海人工智能实验室团队表示，下一步将优化系统以支持多用户同时观看，并探索与AR/VR技术的融合。随着硬件成本进一步降低，未来几年，EyeReal技术有望走进家庭、办公场景，让“裸眼3D”从科幻概念变为日常体验。
目前，论文相关技术细节已公开（https://www.nature.com/articles/s41586-025-09752-y），团队期待更多开发者参与优化，共同推动立体显示技术革新。
