這群天才為了你的裸眼3D真是操碎了心

《阿凡達》之後，裸眼3D似乎成了全人類的夢想。

帶著一副公用眼鏡坐在漆黑的空間里看電影已經不是什麼刺激的事情，擺脫一切穿戴設備，讓瞳孔直接接收立體的逼真的畫面才是浪漫的模樣。

其實，我們要說的不是在說這個事兒↓

也不是在說這個事兒↓

也不是在說這個事兒↓

我們說的是這個事兒↓

一點都不誇張，就在中國北京·北京郵電大學信息光子學與光通信研究院國家重點實驗室里，就有這樣一台可交互的「真·懸浮·裸眼3D顯像設備」。 懸浮裸眼3D，這次是真的。但它卻真實到虛假的程度。

最令人鬱悶的是，目前所有的拍攝設備都拍不出來那種空間上的懸浮感，我們嘗試N多種拍攝設備，還只能讓畫面停留在公眾認知上的「裸眼3D」效果上。

零一科技節和北郵桑新柱教授團隊聯手舉辦了媒體探訪活動。各位科技媒體老師們什麼沒見過，但是這種程度的裸眼3D顯像技術，還是令大家在進入實驗室之後，都忍不住一臉驚訝。

我們實在是拍不出來，只能用文字去描述，顯示器會將圖像投射到空間里，遠近層次都可以顯示出來，就是你在電影里看到的那種特效效果。

活動結束後，各位媒體老師都在自家平台上「高呼」——中國大學的實驗室藏著世界第一的裸眼3D。

然而，正如我們所料，由於「落後」的拍攝設備，無法傳遞出「懸浮感」和「3D感」，文章下方的評論區變成了「戰場」。

覺得神奇才會質疑，下面我就擼起袖子好好給大家說道說道：

桑教授團隊的「真·懸浮·裸眼3D」顯示器基於瞳孔光線積分原理，根據人眼的視覺特性、觀看距離及影像的懸空距離計算得到超精密光學微結構的面型排布。二維顯示器發出的光線經過光學微結構的調製後，光線以確定方向入射人眼，空間光場中無數條光線都以這種方式傳播，匯聚到達人眼瞳孔處。如同數學中的積分定理一樣，這些離散的細密光線會積分為一張完整的連續圖像。通過模擬真實物體的發光方式，就可以讓觀看者感受到3D物體懸浮於空中。

桑教授團隊的技術領先點在於整體光學結構的設計，他們已經做到和普通平面顯示器的顯示指標一樣的水平，最高可以達到8K-4K解析度。而日本等國家的產品目前是依靠反射鏡或散射體（水幕，煙霧）來達到裸眼3D的效果，所以解析度就會大打折扣。

加工工藝方面在傳統成熟的加工方法的基礎上根據設計優化的光學元件的特點相應調整了加工的方法從而形成了一定的加工工藝的壁壘。

如果你現在還沒有get到桑教授團隊的，我倒是還可以再擴展一下知識點，不過，下面的內容會很學術，學生時代沒當過物理課代表的同學，請直接下滑找到「零一科技節」的logo，空降到下一part的內容。

桑教授團隊的理論基礎是光線積分原理，所謂光線積分原理就是光線積分成像可以讓空間中一個點發出的光線經過大量的折射與反射單元後在另外一個位置重新交匯出該點，從而實現圖像的空中懸浮。整個光線積分處理單元中的每一個元件都可以進行批量生產。根據這一原理，眸合科技發明了Magic Screen空氣顯示屏。

壓縮光場顯示(Compressive Light Field Display)屬於計算光場顯示的一種，由MIT的Gordon Wetzstein團隊提出 。與傳統的三維顯示器件相比，壓縮光場顯示在解析度和亮度上有顯著的提高。另外，硬體設備具有更薄的外形，顯示時可以提供很寬的視角，很大的顯示景深。顯示視角(Field of View, FOV)指的是觀看者能夠自由移動觀看的視區，顯示景深(Depth of Field, DOF)則意味的是虛擬物體可以出屏或者入屏的大小。 壓縮光場顯示可以通過多層液晶的光強調製與計算機擬合處理演算法相結合實現。與單純追求光學的解決方案不同，壓縮顯示針對於設計更靈活的顯示系統，生成目標光場。從效果上，每個像素都發出一條光線進行調製。與光器件方案相比，利用調製計算的方法只要顯示少量的像素就可以實現給定的光場。

壓縮光場顯示(Compressive Light Field Display)屬於計算光場顯示的一種，由MIT的Gordon Wetzstein團隊提出 。與傳統的三維顯示器件相比，壓縮光場顯示在解析度和亮度上有顯著的提高。另外，硬體設備具有更薄的外形，顯示時可以提供很寬的視角，很大的顯示景深。顯示視角(Field of View, FOV)指的是觀看者能夠自由移動觀看的視區，顯示景深(Depth of Field, DOF)則意味的是虛擬物體可以出屏或者入屏的大小。 壓縮光場顯示可以通過多層液晶的光強調製與計算機擬合處理演算法相結合實現。與單純追求光學的解決方案不同，壓縮顯示針對於設計更靈活的顯示系統，生成目標光場。從效果上，每個像素都發出一條光線進行調製。與光器件方案相比，利用調製計算的方法只要顯示少量的像素就可以實現給定的光場。

其中，

為三層液晶上的不同位置。

為出射位置，

為每層的偏移距離。為了顯示更大的視角及更高的顯示質量，在此需要採用高級次矩陣分解。當出射光場與目標光場最接近時，可以最小化的目標函數。

為光線通過N層液晶的張量計算結果。 可以看出，當像素越密，層數越多時，液晶的調製能力就越強，出射光場就越接近目標光場。但隨之而來的是光強的大幅度衰減。

懸浮光場顯示是由北京郵電大學的桑新柱團隊提出。與傳統的懸浮成像過程相比，在顯示視角和顯示質量上有顯著提高。另外，在提供大幅面顯示的同時，保持著更小的外觀尺寸，及更高的解析度。

懸浮光場顯示的原理與壓縮光場的控光原理類似，通過多層排列的相位調製器件，可以在空間中的任意位置再現目標光場。懸浮光場顯示同樣屬於計算光場顯示，通過多層的相位計算擬合，設計出了更為靈活的顯示系統，從而生成懸浮目標光場。懸浮光場顯示的光路原理如上圖所示。空間中的一個物體，在0位置發出任意一束光線，表達式為

其中， 我們希望，在z位置得到的出射光場與入射的目標光場相同，那麼可以最小化目標函數

通過優化求解每一層的相位調製器取值，可得到最終的懸浮光場顯示效果。

恭喜你，空降成功！我們可以先看個視頻等等那些物理課代表們！

↑北京郵電大學信息光子學與光通信研究國家重點實驗室懸浮光場效果

如果你想親眼見識一下這台世界最前沿的裸眼3D機，那就在7月5日來零一科技節吧！