我們距離“裸眼3D自由”，還有多遠？

2023-10-24 18:40:12 編輯： robot

導讀還記得2018年，我曾熬夜好幾天，就爲了搶一張故宮博物院“清明上河圖互動藝術展演”的門票。後來，我也曾去過很多城市，看過不少策劃精良的展覽。那場“穿越北宋”的名畫之旅，依然是我看過的，最具沉浸感的...

還記得2018年，我曾熬夜好幾天，就爲了搶一張故宮博物院“清明上河圖互動藝術展演”的門票。

後來，我也曾去過很多城市，看過不少策劃精良的展覽。那場“穿越北宋”的名畫之旅，依然是我看過的，最具沉浸感的一場文化類展演，沒有之一。

我可以很輕松地回憶起，自己走進實景布置的茶樓，客人觥籌交錯，藝人演奏琵琶，小二樓上樓下忙忙碌碌地奔跑，這些由三維投影還原出的市井日常，讓人一下子穿越到北宋都城。

然後是去球形影廳，《清明上河圖》這幅五米多的長卷變成了一場“人在畫中遊”的citywalk，我坐上遊船慢慢遊覽，繁華喧鬧的汴京城，畫中800多個各色人物，一點點在眼前和身旁鋪陳开來，連飛濺到面前的水花都十分真實。

最重要的是，這場展演採用的是裸眼3D技術，全程不需要佩戴3D眼鏡或VR眼鏡，對於我這種高度近視人士，非常友好。

遺憾的是，這場展演的影廳座席有限，一票難求，很多人都沒有機會親身體驗，我自己也沒搶到二刷的票。

當時我就在想，我們的世界不是平面的，3D才是最自然、最原始地感知世界的方式。如果能不依賴VR/3D眼鏡，也不必千裏迢迢趕往景區、商場、展廳等的大屏幕前，在手機、手持全息設備等小型化隨身設備上，就能體驗“裸眼3D”，那該有多快樂啊！

很容易就能想到，屆時無論是知識科普、文化傳播，還是教育、醫療、政務、娛樂、社交……都可以從平面互動，轉爲身臨其境的3D交互。這不正是“元宇宙”所描繪的樣子嗎？

“元宇宙”的興起，也讓“裸眼3D”技術，再一次被寄予了更多的期待。

本文就來聊聊，我們距離實現“裸眼3D自由”，究竟有多遠。

裸眼3D技術，並不是一個技術

好萊塢“編劇教父”羅伯特·麥基曾說過一句話：“沒有故事，再好的3D也只是技術”。但換個角度想，沒有技術，再好的故事也無法被以逼真、直觀、立體的方式講述。

3D視覺體驗，大多數人都不陌生。2009年上映的《阿凡達》，开啓了“3D元年”，從此以後，3D電影一度成爲觀影的主流，就像有聲電影取代無聲電影、彩色電影取代黑白電影一樣。

但到此爲止，就夠了嗎？看過3D電影的觀衆，有一個必需的環節，就是從電影院租用或者自帶一副3D眼鏡。如果像我這樣，本身就戴着近視眼鏡，那么這幅額外的3D眼鏡，就會鼻梁的“不可承受之重”。

3D技術再往前走，就是不依靠3D眼鏡/VR頭顯等設備，化身爲裸眼3D。

裸眼3D的好處不用贅述，其擺脫了外接顯示設備的束縛，觀衆可以直觀、自然、便捷地，觀看比2D更逼真、更具沉浸感的立體內容。

說到這裏，你可能以爲，“裸眼3D”是一種具體的技術，只是還沒到成熟的時候。其實不然，“裸眼3D”就和人工智能、元宇宙一樣，是基於一個目標，而組成的一系列技術的統稱。

比如人工智能是讓機器達到類人的智能水平，包括自然語言處理、機器視覺、知識圖譜、深度學習等多種技術。“元宇宙”要構建一個高度還原現實世界的虛擬世界，則需要AI、區塊鏈、雲計算、通信、IoT、數字孿生等共同支撐。

同樣的，裸眼3D目的是讓人們直觀地獲得立體逼真的視覺體驗，本質是利用視覺位移來“欺騙”視覺神經。

具體來說，人眼在看某個物體時，兩只眼睛是分別從左右兩個視點觀看的，傳送不一樣的圖像信號。大腦再將左右兩邊的影像結合起來，得到一個有立體感的物體。所以，裸眼3D就是琢磨如何“欺騙”人眼，將2D圖像感知爲3D圖像，並爲此不斷想各種辦法。其中就包括了MLD（多層顯示）技術、光屏障式3D 顯示技術、數字化浮雕技術、全息投影技術、增強虛擬現實等。

不難想到，作爲一系列技術的集合，實現“裸眼3D”，並不是一件簡單的事情。

直到今天，當裸眼3D的視頻，出現在某一個城市的市中心/CBD時，依然還是一件新鮮事物，會引來圍觀群衆的聲聲驚嘆，成爲打卡拍照的網紅景觀。

那么，把“裸眼3D”裝進手機等隨身設備裏，我們究竟還要等待多久呢？

把“佩珀爾幻象”裝進盒子裏，總共分幾步？

裸眼3D，作爲一種觀看的目標，其實並不是當代人才想的出來的新事物。

早在幾百年前，人類就極爲聰明的在表演中利用雙眼視差。

19世紀，一位名叫約翰·亨利·佩珀爾（John Henry Pepper）在倫敦皇家理工學院演講時提出，僅僅使用一片玻璃，在劇院中利用玻璃和光的折射，來操控觀衆的視覺，達到在舞台上出現幽靈的效果。

可以說，裸眼3D就是讓“佩珀爾幻象”照進現實。進入信息時代，人們开始嘗試將“佩珀爾幻象”裝進手機、遊戲機、電視等盒子裏，讓每一個人都可以足不出戶，就享受到裸眼3D的視覺體驗。

第一階段，顯示器廠商的探索。

二十一世紀的前十幾年，顯示器廠商們爲了讓裸眼3D走入家庭，做了非常多的探索。

總的來說，這一階段的裸眼3D，核心是利用雙眼視差，通過屏幕的設計，讓每副眼鏡看到不同的像素組合，從而體驗到3D效果。

一开始，以日韓美爲主的電視大廠，率先推出了一系列裸眼3D的產品。比如夏普早在2003年，就推出過RD3D裸眼3D筆記本電腦，還曾發布過搭載3D液晶面板的裸眼3D智能手機。2009年，美國PureDepth公司，推出了MLD（多層顯示）技術，讓觀衆可以直接觀賞立體影像。三星電子發布的超薄全息顯示器，也採用了多層顯示的原理，可以實現較大視角的動態全息圖。2011年，任天堂推出了一款便攜式遊戲機3DS，利用視差壁技術，使用者不需要佩戴特殊眼鏡，就可以感受到立體裸眼3D圖形效果。

2009年《阿凡達》的成功，更是帶動了3D觀影的火爆。日韓廠商和海爾、海信、TCL等國內電視廠商紛紛开始跟進，推出裸眼3D電視。

這一階段，3D顯示技術在分辨率、可視角度等方面不斷提升，產品形態也推陳出新。但總體來說，裸眼3D的顯示效果與高清2D視頻還有差距，觀衆們嘗鮮之後難以忍受。同時，採用此類技術的裸眼3D視角有限，必須位於一定的範圍內才有立體效果，容易造成眼睛疲勞，再加上高昂的售價，最終淪爲雞肋，幾乎沒有人記得它們的存在。

隨後，光場技術的引入，又讓裸眼3D點燃了希望。

第二階段，光場技術的應用。

既然用2D的顯示器屏幕展現3D效果很難，那么直接用激光投影在真實維度空間中，顯示3D立體影像，行不行呢？

廣場技術，通過採集真實空間裏人眼看到的光线，再用設備還原光线，制造一個全息畫面，來重現三維世界。這種技術，已經被應用在舞台還原已故藝術家的表演，比如邁克爾傑克遜重新演出，讓鄧麗君與當代音樂家合唱等。此外，旅遊景區、企業發布會、开幕式等大型活動，都利用3D全息投影這一光場技術，來增加視覺效果。

問題是，怎么將它放到隨身設備裏呢？

2016年，一個智能硬件廠商推出了專爲宅男定制的家用智能化全息機器人Gatebox，利用全息投影技術，將虛擬偶像初音未來的形象，利用短距激光投影儀，投影到設備中間的亞克力屏幕上，因爲圖像是半透明的，就有了裸眼3D的顯示效果。一位宅男甚至和這個設備舉辦了自己與初音未來的婚禮。

3D全息投影等光場技術要達到逼真、任意角度均可觀看的效果，需要大面積投影，便攜化的難度較大，只局限在小衆產品中，很難應用到手機、平板、電腦等隨身設備上。

第三階段，智能終端的到來。

近年來，智能終端設備的升級，以及超高清視頻產業的成熟，讓裸眼3D在端側落地有了可能。一方面，智能手機的分辨率不斷提升，觀看3D圖像的舒適度有所改善，避免了頭暈等負面視覺感受。

同時，AI技術、機器視覺、數據壓縮等新技術的引入，讓3D影像的傳輸與顯示變得容易。

2021年的Google I/O大會上，谷歌的3D光場顯示方案Project Starline，就通過計算機視覺、機器學習、空間音頻和數據壓縮登記書，營造一個3D視頻聊天室，無需佩戴額外的眼鏡，就可以與千裏之外的人進行全息視頻對話。智能技術的大量應用，將裸眼3D推上了更高的台階。

此外，伴隨着元宇宙、數字人、AIGC等應用，虛擬現實、增強現實、數字孿生、3D渲染等技術，也被用來實現裸眼3D效果。

目前，數字人正在從電商直播間、娛樂節目、服務APP等各個領域，迅速走進我們的視野，3D也成爲數字人的標配，通過3D渲染和AI驅動，數字人可以做出栩栩如生的動作。在北京坊、莫高窟等线下場景，通過手機的AR能力，可以獲得現場環境的3D顯示，不僅能給觀衆提供巨量信息，而且還能保證觀看的舒適度。

從技術的發展趨勢來看，也許很快就可以隨時隨地營造出完全逼真的裸眼3D，讓人們隨時隨地地穿梭於現實世界和元宇宙。

技術的未來，沒有盡頭

如前所說，裸眼3D作爲一種綜合技術集成的發展目標，升級迭代是沒有盡頭的。人們對沉浸式體驗的追求，不斷追求極致。目前的裸眼3D實現手段，一定會被新技術、新載體、新媒介所取代，變得越來越逼真。

那么，不斷升級的裸眼3D，都對哪些細分技術，提出了要求了？

首當其衝，就是算力。

3D圖像的數據量極大，相比於2D圖像，增加了一個維度的信息，並且顯示分辨率還在不斷提高，播放裸眼3D視頻影像，這就對隨身設備的計算能力，提出了極高的要求。而移動設備的元器件要求小型化、低功耗，目前旗艦手機的SoC芯片，可能還達不到流暢播放超高清裸眼3D視頻的算力水平。圍繞着裸眼3D等新興應用，來進行定制優化與开發，可能正是國產手機芯片的一個突圍點。

其次是傳輸。

讓用戶有沉浸感的全息影像，需要超低時延與超大帶寬的通信網絡，才能爲用戶帶來極致體驗。目前，5G網絡速率基本維持在1Gbs，也就是千兆水平，裸眼3D的超高清視頻，要進行大規模上傳、下載，現有網絡無法被充分滿足。目前有兩個發展思路，一是等待6G，借助衛星互聯網等網絡來支撐，大概要在2030年後完成商用；另一個是發展5G-Advanced或5.5G，對5G網絡進行十倍帶寬的提升，來滿足裸眼3D、AIGC、元宇宙、自動駕駛等規模化商用的網絡需求，盡快推動業務成熟。目前來看，加強5.5G建設，支撐新業務的探索，正在成爲全球共識，也讓裸眼3D更快邁入終端。

然後還要考慮成本。

裸眼3D自由，需要讓終端設備的成本可接受，才能從極客們的玩具，變爲廣泛普及的大衆消費品。大衆市場和用戶規模擴大之後，裸眼3D內容制作、渠道分發、平台工具等軟硬件，才有希望降低風險、攤平成本。目前，超高清顯示器、全息激光投影等核心技術，還是以日韓美廠商爲主，成本很難降低。Gatebox的售價，就高達上萬元。從這個角度看，發展裸眼3D，也會帶動國產顯示器、半導體等產業投入研發，搶佔這一新興市場，讓一般消費者也能盡快用上裸眼3D。