科幻片里，經(jīng)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(shè)計(jì)。但如果，沒有 3D 眼鏡，沒有頭戴設(shè)備，只靠一個(gè)普通屏幕，你就能感受到深度呢？

這個(gè)畫面，對(duì)很多人來說一直只是「科幻」。因?yàn)閹资陙?，裸?3D 技術(shù)都被一個(gè)叫做 「空間–帶寬積 (Space-Bandwidth Product, SBP)」 的物理規(guī)律拖住——要么畫面大，要么視角寬，從來無法同時(shí)滿足。

但新系統(tǒng)EyeReal，它的研究團(tuán)隊(duì)通過 AI 算法 + 多層 LCD 面板 + 實(shí)時(shí)眼動(dòng)追蹤，展示了歷史上第一次：桌面級(jí)大小 + 超過 100° 寬視角 + 高畫質(zhì) + 裸眼 3D

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

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

現(xiàn)實(shí)可能比科幻來得更快

傳統(tǒng)裸眼 3D 技術(shù)，無論是全息、光場還是多視點(diǎn)顯示，都面臨同一個(gè)基礎(chǔ)制約：它們必須構(gòu)造或傳遞足夠密集、對(duì)應(yīng)不同觀察角度的光線，以確保當(dāng)你頭動(dòng)、眼動(dòng)時(shí)，畫面仍能保持立體與連貫。光場本質(zhì)是一個(gè)高度復(fù)雜的三維光線集合，信息量龐大。

但現(xiàn)實(shí)光學(xué)設(shè)備的制造能力、顯示分辨率、帶寬與光線發(fā)射密度，都極難同時(shí)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(guī)模普及的裸眼 3D 屈指可數(shù)，更多還停留在「需要精確視角、畫面小、適合單人觀看」的實(shí)驗(yàn)性玩法。

而在 EyeReal，上海人工智能實(shí)驗(yàn)室、上海創(chuàng)新研究院、復(fù)旦大學(xué)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(shí)時(shí)追蹤觀看者眼睛與頭部的位置，動(dòng)態(tài)計(jì)算當(dāng)前最佳光線分布；
• 并通過LCD 面板「疊加」的方式，利用 AI 優(yōu)化光線傳播，將「正確的光束」精準(zhǔn)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(shí)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(jī)模型，通過針孔成像和透視變換推導(dǎo)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(chǔ)。

而光場顯示則采用多層結(jié)構(gòu)，使用相位變化來編碼光場不同深度區(qū)域的光學(xué)信息，與強(qiáng)度調(diào)制相比，由于其乘法衰減特性，具有更高的光學(xué)效率。

最后，團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練了一個(gè)輕量級(jí)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以基于平面變形高效計(jì)算光模式，并通過結(jié)構(gòu)化光損失函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

打開裸眼 3D 之門

理想的自動(dòng)立體顯示依賴于立體視覺、運(yùn)動(dòng)支持與調(diào)節(jié)等關(guān)鍵屬性。這其中，運(yùn)動(dòng)支持對(duì)應(yīng)連續(xù)的運(yùn)動(dòng)視差，使沉浸式 3D 感知實(shí)現(xiàn)無縫過渡。

對(duì)于這點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)除開基本的雙眼合成之外，還評(píng)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(yùn)動(dòng)方向和空間軌跡上保持持續(xù)穩(wěn)定的輸出。在多方向輸入下，它展現(xiàn)出高度穩(wěn)定、視差一致的預(yù)測(cè)，涵蓋水平、垂直和徑向維度。

圖示：EyeReal 的全視差自動(dòng)立體顯示演示。

為了證明他們的原型機(jī)工作正常，研究團(tuán)隊(duì)使用詳細(xì)的計(jì)算機(jī)生成場景和真實(shí)世界照片對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試。他們確認(rèn)該系統(tǒng)提供了超過 100° 的觀看角度和完整的 3D 體驗(yàn)，這意味著圖像清晰，并且隨著用戶移動(dòng)眼睛和改變焦點(diǎn)時(shí)能夠完美適應(yīng)。

EyeReal 確保了在眼睛周圍的廣闊區(qū)域內(nèi)具有高質(zhì)量的一致性和可變運(yùn)動(dòng)容忍度，為沉浸式 3D 觀看提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。它在未見過場景和新頭部姿態(tài)上同樣有著穩(wěn)健發(fā)揮，能夠在各種觀察變化中保持穩(wěn)定的渲染質(zhì)量。

圖示：EyeReal 和被動(dòng) SBP 利用模型在大規(guī)模顯示器中的多級(jí)一致性性能評(píng)估。

通過精確的雙目建模，EyeReal 在所有視場范圍內(nèi)都表現(xiàn)出優(yōu)越的性能。此外，EyeReal 實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)速度，同時(shí)保持高性能，在亞秒范圍內(nèi)與之前的代表相比，速度提高了一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

裸眼+智能

EyeReal 的方法論建立在物理原理與 AI 數(shù)字模型之上，利用具有眼球幾何編碼的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)計(jì)算眼睛周圍的理想光場，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)最優(yōu)的 SBP 利用。其通過持續(xù)的計(jì)算最大化可用光信息的有效使用率，在現(xiàn)有物理限制中實(shí)現(xiàn)了大成像尺寸與寬觀看角度的實(shí)用共存。

采用 AI 的驅(qū)動(dòng)策略為下一代商業(yè)+學(xué)術(shù)的無眼鏡 3D 應(yīng)用提供了一條經(jīng)濟(jì)實(shí)用的途徑。團(tuán)隊(duì)相信他們的策略仍有擴(kuò)展的空間，比如說利用集成時(shí)分復(fù)用和定向背光等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多用戶適應(yīng)的可能。

當(dāng)這個(gè)設(shè)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