“无需眼镜就能看 能听还能“摸”的3D影像来了”

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由好莱坞影星凯特·温斯莱特和威廉·达福配音的裸眼3d影像动画《尼斯大冒险》将于年末上映，预计这将成为过年亲子动画的第一选择。

《尼斯大冒险》采用实景拍摄+三维特效的方法制作，虽然是2d电影，但具有极强的立体感，达到了不需要戴眼镜的裸眼3d效果。 多年来，优秀的科学家们推动了裸眼3d这一黑色科学技术的迅速发展。 现在，这项技术正在渐近。

最近在《自然》和《科学》中报道的来自英国苏塞克斯大学的研究，真的使科幻电影的裸眼3d显示成为了现实。

可以看到、可以听到、可以触摸的裸眼3d显示

只需点击键盘，即可使小粒子漂浮在空中、旋转、跳舞。 在英国萨塞克斯大学的这项最新研究中，操作这些粒子的神之手是被称为多模式音频镊的显示装置，研究人员在黑色的箱子中，用两组微型扬声器组成的阵列发出超声波，使粒子在空中漂浮，然后 由于移动速度非常快，肉眼看到的是直径几厘米，是持续进化的3d图像。 在实验展示的画面中，立体的彩色蝴蝶完全漂浮在空上，稍微抖动着翅膀。

用声场操作粒子实现3d显示是个好主意。 东南大学电子科学工程学院教授夏军表示，这一技术的关键是扬声器阵列发出的超声波引起空气体振动，在三维空之间随着时间迅速变化空气压很强，空气压很强， 对二维声波阵列进行编码后，粒子将沿着计划的三维路径高速运动。

用红、绿、蓝三色光照明系统对漂浮移动中的粒子进行照明，表现出3d图像。 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院教授、国际新闻显示学会的王琼华会师介绍说，由于粒子具有散射性，运动速度非常快，三色光投射到粒子上时，可以根据人眼的视觉暂时效果，看到连续的图像。

在实验中，制作图像的超声波扬声器也会发出声音。 通过控制多个扬声器阵列，可以产生人耳能听到的声音，生成感兴趣的声音。

在萨克斯大学的研究小组展示的另一个例子中，一个笑容与皇后乐队的歌曲《wewillrockyou》一起出现在空中。

产生图像的超声波扬声器会带来触觉感觉。 王琼华说，人的皮肤可以感受到声音。 生活中，在音响附近，人能感受到声音的振动。 在这个实验中，声波的一个周期中，75%的声波用于控制粒子的位置和运动，剩下的25%用于提供触觉反馈。 实验中将调制频率设定为250赫兹，降低噪声，优化了皮肤的触感。

王琼华在裸眼3d显示技术行业研究了15年，她说:“苏塞克斯大学的技术可以用和以前一样的方法制作更大的图像，结合声音和触觉，让人们接近理想的3d显示。 但是，这些图像的尺寸依然很小。 她认为，要制作《星球大战》里娅公主向卢克·天行者和欧比万求助的新闻3d影像，可能还需要10多年。

实现裸眼3d有两种技术途径

让大家兴奋的裸眼3d显示技术，现在正在现实中寻找突围。

裸眼3d是指眼睛无需戴眼镜或头盔等辅助设备，即可观看3d图像。 目前裸眼3d分为基于显示器的三维成像和在三维空之间直接成像两个技术方向，英国萨塞克斯大学的研究属于后者。 夏军介绍需要在显示器上显示的裸眼3d，分为几类。 其中之一是使用2d显示器添加光学元件，在人眼直接观看的同时观看3d图像。 另一种是多层屏幕显示，例如利用多层液晶显示器空间重建具有地位的新闻光场，将多层屏幕变为在3维空间发光的物理屏幕，也可以进行裸眼3d拍摄。

三维空之间的直接成像裸眼3d显示，引起了越来越多科学家的关注。 第一是通过向三维透明的介质照射激光，激励介质使其发光，从而呈现3d图像。 二是用光驱动粒子，使粒子在空之间迅速移动，用另一束光照射，在3维空之间成像。 第三个是全息图3d显示。 夏军说。

这次《自然》的报道还记录了裸眼3d技术的重复。 2006年，木村秀井与另一位学者共同开发了用激光从空气体分子中击落电子并使其发光的技术。 通过高速移动激光的焦点，可以形成连续的等离子体发光点，形成粗糙的图像。

筑波大学的计算机科学家、艺术家小井洋一说:“这个技术可以制作比较稳定的图像，但是分辨率很低，一次激光爆炸只能点亮图像的一点。 另外，激光太强可能会烫伤”。

年，小井洋一的研究小组使用低能量、短脉冲激光制作出可触摸的图像，其图像分辨率提高到木村秀井小组的10 200倍的等离子显示技术。

生活还面临着许多技术瓶颈

有些学者认为，裸眼3d如果结婚，可以在教育、医疗、工业制造、广告、游戏等行业大放异彩。 但学者们表示，目前裸眼3d技术想要进入生活的广泛应用，面临着技术瓶颈。

利用平板显示器进行裸眼3d显示的难点在于，当前的显示画面分辨率不够，并且容易产生立体视觉疲劳。 多层屏幕显示技术由于视角比较小，只能从特定的位置看到3d效果，因此限制在多人能够自由观看的情况下。 夏军说。

在三维空之间的裸眼3d显示中，迫切需要克服的难点在增加。 用激光照射介质，使之成像的技术，要求对介质的透明性高。 光在3维空之间驱动粒子进行图像化，这需要很多像素点，粒子的运动速度也很快，但是进行小规模的展示还可以，但是如果做显示终端的话图像分辨率很难处理，产业化成为课题。 关于全息3d显示，夏军表示，目前缺乏超高分辨率的显示器，像素比较大，视角小，视角有限。

王琼华认为，裸眼3d显示的快速发展，需要产业生态的支持。 例如，需要与3d摄像机组合。 后者可以模拟人的左右眼进行拍摄，形成庞大的来源，辅助计算机算法来补充新闻。 另外，还需要制定信号的传输标准，需要决定是直接传输3d信号还是在客户端对信号进行加工。

裸眼3d要真正进入市场，就需要更精细化的技术迭代。