上海人工智能實驗室超廣角裸眼3D顯示，AI代替眼鏡感受視覺深度

科幻片里，經常能看到這樣的畫面：主角伸手就能觸碰到懸浮在空中的三維投影，提供裝備或者地圖設計。但如果，沒有 3D 眼鏡，沒有頭戴設備，只靠一個普通屏幕，你就能感受到深度呢？

這個畫面，對很多人來說一直只是「科幻」。因為幾十年來，裸眼 3D 技術都被一個叫做 「空間–帶寬積 (Space-Bandwidth Product, SBP)」 的物理規律拖住——要么畫面大，要么視角寬，從來無法同時滿足。

但新系統EyeReal，它的研究團隊通過 AI 算法 + 多層 LCD 面板 + 實時眼動追蹤，展示了歷史上第一次：桌面級大小 + 超過 100° 寬視角 + 高畫質 + 裸眼 3D

相關研究內容以「Glasses-free 3D display with ultrawide viewing range using deep learning」為題，于 2025 年 11 月 26 日發布在《Nature》。

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

現實可能比科幻來得更快

傳統裸眼 3D 技術，無論是全息、光場還是多視點顯示，都面臨同一個基礎制約：它們必須構造或傳遞足夠密集、對應不同觀察角度的光線，以確保當你頭動、眼動時，畫面仍能保持立體與連貫。光場本質是一個高度復雜的三維光線集合，信息量龐大。

但現實光學設備的制造能力、顯示分辨率、帶寬與光線發射密度，都極難同時覆蓋「高清晰度 + 寬廣視角 + 大尺寸顯示」。因此，多年來市面上能夠大規模普及的裸眼 3D 屈指可數，更多還停留在「需要精確視角、畫面小、適合單人觀看」的實驗性玩法。

而在 EyeReal，上海人工智能實驗室、上海創新研究院、復旦大學攜手提出了新的思路：

• 放棄試圖一次性生成「適合所有觀察角度」的全光場；
• 而是通過實時追蹤觀看者眼睛與頭部的位置，動態計算當前最佳光線分布；
• 并通過LCD 面板「疊加」的方式，利用 AI 優化光線傳播，將「正確的光束」精準送到雙眼 —— 而不向其他方向 wasted 光能。

圖示：EyeReal 方法用于光場生成。

實際觀看幾何中，雙眼被視為平行于地面且朝向廣場中心的針孔相機模型，通過針孔成像和透視變換推導六維（6D）位姿矩陣作為任何雙目觀看的眼部幾何編碼的物理建?；A。

而光場顯示則采用多層結構，使用相位變化來編碼光場不同深度區域的光學信息，與強度調制相比，由于其乘法衰減特性，具有更高的光學效率。

最后，團隊訓練了一個輕量級卷積神經網絡，以基于平面變形高效計算光模式，并通過結構化光損失函數進行優化。

打開裸眼 3D 之門

理想的自動立體顯示依賴于立體視覺、運動支持與調節等關鍵屬性。這其中，運動支持對應連續的運動視差，使沉浸式 3D 感知實現無縫過渡。

對于這點，團隊除開基本的雙眼合成之外，還評估了 EyeReal 生成感知完整 3D 觀看所需的立體視差維度完整空間范圍的能力。EyeReal 并未犧牲某些視察維度，故而它能在各種運動方向和空間軌跡上保持持續穩定的輸出。在多方向輸入下，它展現出高度穩定、視差一致的預測，涵蓋水平、垂直和徑向維度。

圖示：EyeReal 的全視差自動立體顯示演示。

為了證明他們的原型機工作正常，研究團隊使用詳細的計算機生成場景和真實世界照片對其進行了測試。他們確認該系統提供了超過 100° 的觀看角度和完整的 3D 體驗，這意味著圖像清晰，并且隨著用戶移動眼睛和改變焦點時能夠完美適應。

EyeReal 確保了在眼睛周圍的廣闊區域內具有高質量的一致性和可變運動容忍度，為沉浸式 3D 觀看提供了堅實的基礎。它在未見過場景和新頭部姿態上同樣有著穩健發揮，能夠在各種觀察變化中保持穩定的渲染質量。

圖示：EyeReal 和被動 SBP 利用模型在大規模顯示器中的多級一致性性能評估。

通過精確的雙目建模，EyeReal 在所有視場范圍內都表現出優越的性能。此外，EyeReal 實現了實時運行時速度，同時保持高性能，在亞秒范圍內與之前的代表相比，速度提高了一到兩個數量級。

裸眼+智能

EyeReal 的方法論建立在物理原理與 AI 數字模型之上，利用具有眼球幾何編碼的神經網絡，實時計算眼睛周圍的理想光場，實現動態最優的 SBP 利用。其通過持續的計算最大化可用光信息的有效使用率，在現有物理限制中實現了大成像尺寸與寬觀看角度的實用共存。

采用 AI 的驅動策略為下一代商業+學術的無眼鏡 3D 應用提供了一條經濟實用的途徑。團隊相信他們的策略仍有擴展的空間，比如說利用集成時分復用和定向背光等技術，實現多用戶適應的可能。

當這個設想真正普及，屏幕將不再是平板，而是一扇通往深度世界的窗口。

https://techxplore.com/news/2025-12-scientists-glasses-free-3d-ai.html