來源|新民晚報、復(fù)旦大學(xué)、學(xué)之策
北京時間11月27日,復(fù)旦大學(xué)計算與智能創(chuàng)新學(xué)院26歲的二年級博士研究生馬煒杰以獨(dú)立一作身份在Nature發(fā)表研究成果。該成果橫跨三維計算機(jī)視覺、計算機(jī)圖形學(xué)、顯示光學(xué)三個領(lǐng)域,聚焦裸眼3D技術(shù),首次實(shí)現(xiàn)桌面級顯示尺寸下超寬范圍的全視差裸眼3D顯示,打破該領(lǐng)域幾十年來大尺寸與寬視角“魚與熊掌不可兼得”的局面。
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馬煒杰本科就讀于鄭州大學(xué)電子信息類中的通信工程專業(yè),大二時,他進(jìn)入學(xué)校的服務(wù)機(jī)器人實(shí)驗室參與項目研究,和同伴組隊參加機(jī)器人世界杯大賽并多次斬獲冠軍。
本科畢業(yè)后,馬煒杰赴香港中文大學(xué)(深圳)攻讀計算機(jī)與信息工程專業(yè)研究型碩士。一個偶然機(jī)會,他到浙江大學(xué)計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗室(原浙江大學(xué)計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室)訪問,走上了研究三維計算機(jī)視覺這條路。
如何解釋他的研究成果呢?
人類想要看到理想的畫面,希望尺寸大、視角寬、最好視差也是全的。在這次發(fā)表的成果中,馬煒杰提出了一種主動式的動態(tài)最優(yōu)利用有限信息預(yù)算的解決方案,把有限的光學(xué)信息精準(zhǔn)地投放到最為關(guān)鍵的雙眼周圍區(qū)域。他解釋,傳統(tǒng)的裸眼3D技術(shù)是對有限信息預(yù)算的被動折中,以至于難以看到兼具大尺寸和寬視角的3D圖像。
“如果以建造泳池為例,三維顯示的信息預(yù)算就相當(dāng)于泳池的水量,想實(shí)現(xiàn)人在任何位置都能肆意游動,那么這個泳池要又長(尺寸大)又寬(視角廣)。”但是,現(xiàn)有物理條件下可用的“水量”有限,因此,如何分配預(yù)算成為問題的關(guān)鍵。
當(dāng)前的裸眼3D技術(shù)要么犧牲尺寸,將全部預(yù)算用于提供寬廣連續(xù)的視角,但是顯示屏?xí)粯O限壓縮,不適合日常觀看;要么犧牲視角,將預(yù)算分配到所有可能的觀看方向,但只能保證一個固定、狹窄的觀看區(qū)域有較好的效果,觀看受限。
在這篇文章中,馬煒杰提供了一個截然不同的思路,打破了“必須盡可能灌滿整個泳池”的傳統(tǒng)思維。“就像游泳者,需要的只是周身那一汪清水。”基于此,他提出了一種主動式的動態(tài)最優(yōu)分配方案,其核心思想就像一個永遠(yuǎn)追隨游泳者的“智能移動浪花”,實(shí)時將顯示屏有限的信息資源精確地投射到雙眼所在的微小區(qū)域。“眼睛到哪里,信息就跟到哪里。對觀看者本人來說,他感受到的就是一片廣闊、連續(xù)、完整的‘水域’,可以在其中自由移動。”
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AI調(diào)度讓光追著眼睛跑
AI調(diào)度讓光追著眼睛跑
做到這一點(diǎn),離不開物理精確的雙目建模和人工智能的結(jié)合。通過精確建模雙眼在真實(shí)世界中的視錐場,準(zhǔn)確捕捉雙眼在任意位置和角度上接收到的光強(qiáng),同時輔以人工智能進(jìn)行計算,即時優(yōu)化最佳的光場輸出,以確保雙眼在移動時也能看到連續(xù)、自然的運(yùn)動視差。
這種動態(tài)優(yōu)化有限信息預(yù)算的利用思路,首次讓大尺寸、寬視角、高分辨率和實(shí)時刷新率在現(xiàn)有的物理限制下達(dá)成了“和解”,為下一代裸眼3D顯示器提供了一個實(shí)用且通用的科學(xué)范式。
對于項目未來,馬煒杰希望以裸眼3D技術(shù)的研究為起點(diǎn),打造一個沉浸式、可交互兼具的3D內(nèi)容輸出窗口,應(yīng)用于數(shù)字娛樂和智慧教育、醫(yī)療等領(lǐng)域。
文章被接收后,馬煒杰在自己的社交賬號上發(fā)了一條博文,小小地“火”了一下。那篇博文最后,馬煒杰引用了今年諾貝爾化學(xué)獎得主北川進(jìn)的話激勵自己,也是這篇文章背后的真實(shí)寫照:“不是跟風(fēng)做熱門,而是像前輩一樣去探索科學(xué)的源頭。”
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