裸眼3D核心難題被攻破，AI加持即能實現(xiàn)無眩暈沉浸體驗

我們能否像《頭號玩家》那樣伸手就能觸摸到虛擬世界？像《阿凡達(dá)》那樣植物和動物仿佛就在眼前飛舞？這不再只是科幻。11 月 26 日，在一篇最新 Nature 論文中，來自復(fù)旦大學(xué)團(tuán)隊和上海人工智能實驗室的研究人員打造出一款名為 EyeReal 的裸眼 3D 顯示器。

它的屏幕很普通，就是使用普通的液晶顯示屏。它把好幾層液晶顯示屏疊在一起，中間加上偏光片，再使用一個白色液晶顯示屏做背光，用“便宜貨”做出了“黑科技”，即在普通液晶顯示屏上實現(xiàn)了全方位、無閃爍、不眼暈的裸眼 3D 效果，未來的玩游戲、學(xué)知識和做手術(shù)都可能因為 EyeReal 變得完全不同。

EyeReal 解決了兩個大問題：它不會讓你眼暈，因為它能模擬真實的焦距變化，你看近處的東西時眼睛會自動對焦近處，你看遠(yuǎn)處的東西時眼睛會自動放松，就像真實世界一樣；它還不挑人，不管你的兩眼眼距是寬還是窄，它都能適應(yīng)，不再會出現(xiàn)以前觀看 3D 電影時的那種重影或模糊。

它不像 3D 電影需要特制眼鏡，也不像 VR 游戲需要笨重的頭盔，也不像以前的屏幕那樣平均地分配光的信息，而是把最亮的光打在你眼睛最需要的地方。

它知道你的眼睛在哪里：其屏幕上方有一個小小攝像頭就像手機(jī)的前置攝像頭一樣，能夠捕捉到你雙眼的位置。你動、它也動，也就是說它永遠(yuǎn)知道你在看哪里。它能為你定制光線：通過一個深度學(xué)習(xí)模型，它會為你實時計算出最適合你雙眼的光線圖案，讓左眼和右眼分別看到最適合的圖像。

核心突破：AI 如何實現(xiàn)“千人千面”的裸眼 3D？

由于我們的左眼和右眼的位置不同，因此看到的圖像有著細(xì)微差別，大腦正是利用這個差別來感知立體感。如前所述，在 EyeReal 里有一個深度學(xué)習(xí)算法，它可以在百分之一秒內(nèi)完成一場復(fù)雜的思考。

它會在數(shù)字世界里根據(jù)你真實的雙眼位置創(chuàng)造出兩個虛擬的眼睛攝像機(jī)。然后，它開始進(jìn)行逆向推演。同時，它還要確保為右眼準(zhǔn)備的光線，不會跑錯路鉆進(jìn)左眼里搗亂。

由于深度學(xué)習(xí)算法經(jīng)過了特殊訓(xùn)練，因此能同時為你的左右眼計算完全不同的復(fù)雜光線指令，并且確保它們互不干擾。

前面提到，EyeReal 并不需要昂貴和復(fù)雜的設(shè)備，它只需使用三四塊液晶顯示屏像疊三明治一樣疊在一起，中間加上一些特殊的偏光薄膜，再用一個白色的液晶顯示屏燈從后面照亮。

之所以無需使用昂貴、復(fù)雜的光學(xué)元件，是因為它把“魔法”都交給了深度學(xué)習(xí)算法。這意味著一旦技術(shù)成熟，其完全有可能以大家都能接受的價格走進(jìn)千家萬戶。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09752-y#）

基于以上設(shè)計，讓 EyeReal 在百分之一秒的時間就可以完成以下復(fù)雜工作：

首先，可以構(gòu)建虛擬攝像機(jī)，它可以在數(shù)字世界里根據(jù)你真實的雙眼位置，創(chuàng)建出兩個虛擬的眼睛攝像機(jī)。

其次，它可以逆向推演光路，比如它會做這樣一個思考過程：“要讓你左眼的攝像機(jī)看到正確的圖像，得讓屏幕上的哪些像素點發(fā)出怎樣的光？這些光線要經(jīng)過幾層液晶屏？每層屏幕應(yīng)該呈現(xiàn)出什么樣的相位圖，才能最終精準(zhǔn)地匯入你的左眼？”

再次，它還需要解決“光打架”的難題，它必須確保設(shè)計給右眼的光線不會跑錯路鉆進(jìn)左眼以至于造成干擾。因此，它通過一個互斥損失函數(shù)的規(guī)則，學(xué)會了如何讓左右眼的光線和諧共處，互不干擾。這一切計算都在瞬間完成，速度超過每秒 50 次。所以無論你怎么移動，看到的永遠(yuǎn)都是為你專門打造的立體畫面。

當(dāng) EyeReal 這樣的技術(shù)得到普及之后，我們的學(xué)習(xí)、工作和娛樂可能會迎來以下變化。當(dāng)玩游戲時，不再是從上帝視角俯視，而是感覺自己真的站在那個方塊世界里，需要側(cè)身才能穿過峽谷、抬頭才能望見山頂?shù)难．?dāng)觀看足球比賽直播時，從沙發(fā)走到餐桌就能看到球門的角度隨之變化。

當(dāng)上地理課時，一個立體的地球儀懸浮在空中，就可以“伸手”撥動它，并能觀看季風(fēng)的流動和板塊的飄移。汽車設(shè)計師在屏幕前就能全方位地審視新車的外觀，從而不會放過任何一個微小的曲線瑕疵。

外科醫(yī)生可以在 EyeReal 上針對病人器官進(jìn)行解剖演習(xí)，從多個角度觀察腫瘤與血管、腫瘤與神經(jīng)的位置關(guān)系，從而制定出最安全和最精準(zhǔn)的手術(shù)方案。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09752-y#）

總結(jié)一下 EyeReal 的工作流程就是：用攝像頭實時捕捉雙眼位置-AI 根據(jù)位置計算出需要投射給每只眼睛的光線圖案-將指令下達(dá)給液晶顯示屏-屏幕協(xié)同工作并發(fā)射出兩束為你定制的光-兩束光投入你的左眼和右眼-你的大腦將它們?nèi)诤喜a(chǎn)生一個生動和立體的世界。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09752-y#）

背后的魔法：深度學(xué)習(xí)與多組屏幕的協(xié)同

很多人看 3D 電影或者玩 VR 游戲時間長了都會頭暈和惡心，而 EyeReal 從根源上解決了這一問題。

其一，它解決了視覺輻輳-調(diào)節(jié)沖突的問題。

在現(xiàn)實世界中，假如你近距離觀看自己的手指，你的雙眼會向內(nèi)轉(zhuǎn)動也就是輻輳，同時眼內(nèi)的肌肉會收縮，讓晶狀體變凸以便聚焦也就是進(jìn)行調(diào)節(jié)。需要說明的是，這兩個動作是聯(lián)動的。

但是，對于傳統(tǒng) 3D 屏幕來說，無論影像看起來是近還是遠(yuǎn)，你的眼睛始終聚焦在屏幕本身的平面上。這種輻輳和調(diào)節(jié)的信號沖突，會讓大腦非常困惑，從而引發(fā)疲勞和眩暈。

EyeReal 則通過多層屏幕和精確的光線控制，能夠模擬出不同深度的真實焦距。當(dāng)你觀看近處的虛擬物體，眼睛就需要對焦；當(dāng)你觀看遠(yuǎn)處的虛擬物體，就需要放松眼睛。這完全符合我們觀看真實世界的習(xí)慣，因此可以極大地減輕視覺疲勞。

其二，它解決了瞳距不匹配的問題。

每個人兩眼之間的距離也就是瞳距都是不一樣的。以前的裸眼 3D 屏幕有預(yù)設(shè)的最佳觀看點位，如果你的瞳距與之不符，就會看到重影非常難受。而 EyeReal 是以動態(tài)形式工作的，它通過攝像頭能夠獲悉你的精確瞳距，然后可以為你生成合成的影像。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09752-y#）

尾聲：從屏幕魔法到世界之窗

EyeReal 只是一個起點，研究團(tuán)隊還在繼續(xù)構(gòu)想它的未來：

一方面，其希望實現(xiàn)多人同時觀看。當(dāng)前的 EyeReal 可服務(wù)于一位用戶。未來，通過時分復(fù)用或定向背光等技術(shù)，它可以讓圍坐在屏幕前的一家人都能看到屬于自己的、正確的立體圖形；

另一方面，其希望實現(xiàn)更大的尺寸和更高的效率。結(jié)合更先進(jìn)的 mini-LED 背光和技術(shù)，未來的屏幕可以做得像整個墻面那么大，亮度和色彩也會更加驚艷；

最后，其將與交互進(jìn)行結(jié)合，通過使用手勢識別技術(shù)和力反饋技術(shù)，人們將不僅能看到立體影像，還能觸摸并移動影像，實現(xiàn)真正的隔空操作。未來，客廳墻壁就是一整塊屏幕，當(dāng)你需要時，它可以變?yōu)橥ㄏ蛉魏蔚貐^(qū)的傳送門，也許是熱帶雨林、也許是海底深淵、也許是火星表面。

1965 年，美國科學(xué)家、“虛擬現(xiàn)實之父”伊萬·薩瑟蘭（Ivan Sutherland）提出了終極顯示的概念：一個無法與真實世界區(qū)分的虛擬世界。在過去，這只是一個瘋狂的夢想。但在今天，像 EyeReal 這樣的技術(shù)正在一步步地將這個夢想變?yōu)楝F(xiàn)實。

這群來自中國的科學(xué)家用他們的智慧找到了一條在現(xiàn)有物理規(guī)律下鉆空子的巧妙路徑，把不可能變?yōu)榱丝赡埽臀覀兊膶W(xué)習(xí)、娛樂和生活有著緊密聯(lián)系，期待有一天 EyeReal 能夠真正走進(jìn)你我生活之中。

參考資料：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09752-y