《三體》中“宇宙為你閃爍”的科幻場景，如今正通過一項名為EyeReal的新型顯示技術走進現(xiàn)實。這項無需佩戴眼鏡即可實現(xiàn)裸眼3D效果的技術，近日登上國際頂級學術期刊《自然》，其核心突破在于通過計算光學與人工智能的深度融合，解決了傳統(tǒng)裸眼3D設備在屏幕尺寸、觀看視角與畫質(zhì)之間的矛盾。

EyeReal的硬件構成顛覆了傳統(tǒng)設計，采用三層平行放置的TFT-LCD液晶面板，層間距約3厘米，配合背部白光LED光源與正交偏振片。系統(tǒng)未使用微透鏡陣列或空間光調(diào)制器等復雜光學元件，而是通過輕量級全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡（FCN）驅(qū)動光學調(diào)制與圖像合成。該網(wǎng)絡基于U-Net架構，通過下采樣、上采樣模塊與跳躍連接，在保證全局結構捕捉的同時保留高頻細節(jié)。

技術突破的關鍵在于動態(tài)空間-帶寬積（SBP）利用策略。傳統(tǒng)裸眼3D技術受限于SBP的物理常數(shù)，屏幕尺寸與觀看視角往往此消彼長。EyeReal通過傳感器實時鎖定觀察者眼球位置，將有限的光學信息精準投射至雙眼注視區(qū)域。例如，當用戶移動頭部時，系統(tǒng)會利用物理精確的雙目幾何建模系統(tǒng)，將雙眼視為兩臺針孔相機，計算出6D姿態(tài)矩陣（位置與朝向），從而在光場與視網(wǎng)膜間建立精確對應關系。

為應對人眼位置與角度的動態(tài)變化，研究團隊提出“眼球幾何編碼”技術。該技術基于逆向透視變換原理，將視網(wǎng)膜上的目標圖像反向投影至屏幕平面，生成標準化扭曲圖像。這種處理方式使神經(jīng)網(wǎng)絡無需重復學習幾何關系，即可適應不同視角變化。AI模型接收歸一化圖像后，通過復雜逆向渲染任務，計算出三層液晶面板上每個像素的相位數(shù)值，最終利用馬呂斯定律對偏振光進行調(diào)制——光線穿過所有層級后的亮度取決于相位總和的正弦平方，從而實現(xiàn)精準亮度控制。

在立體顯示效果上，EyeReal實現(xiàn)了真正的“全視差”顯示，支持水平、垂直與徑向三個維度的觀察。當用戶靠近屏幕時，畫面中的物體會呈現(xiàn)符合物理規(guī)律的幾何透視變化。其獨創(chuàng)的“聚焦視差”功能可模擬人眼景深效果：注視前景時背景自動模糊，反之亦然。這種設計有效解決了輻輳調(diào)節(jié)沖突（VAC），即傳統(tǒng)3D設備導致的頭暈惡心問題，使長時間觀看成為可能。

盡管實現(xiàn)復雜效果，EyeReal仍保持了1920×1080的高清分辨率與超過50Hz的刷新率，足以支撐實時動態(tài)內(nèi)容。其有效3D成像面積達0.1至0.2平方米，較傳統(tǒng)全息技術（通常僅厘米級）擴大1000倍。為消除重影并確保左右眼畫面純凈，AI訓練中引入“互斥損失”算法，通過物理層面約束光線傳播路徑，使左眼信息在右眼視角下完全不可見，反之亦然，從而自動抵消信號串擾。

該研究由復旦大學、上海人工智能實驗室與上海創(chuàng)智學院聯(lián)合完成。第一作者馬煒杰為26歲在讀博士生，研究方向涵蓋計算機視覺、虛擬現(xiàn)實與科學人工智能。其導師歐陽萬里（香港中文大學教授、上海AI Lab任職）與鐘翰森（上海創(chuàng)智學院全時導師）為論文通訊作者，北航Zhangrui Zhao與浙江大學博士生趙燦宇亦參與研究。完整論文已發(fā)表于《自然》期刊。