重磅突破！ 北京时间11月27日，国际顶尖学术期刊《Nature》以正刊形式，发表了来自复旦大学的最新研究成果。年仅26岁的计算与智能创新学院二年级博士研究生马炜杰，作为独立第一作者，提出了一种基于深度学习的颠覆性裸眼3D显示方案——EyeReal。

该研究横跨计算机视觉、图形学与显示光学三大领域，首次在桌面级显示器上实现了超过100°的超宽视场角和全视差裸眼3D效果，一举攻克了困扰行业数十年的“大尺寸”与“宽视角”难以兼得的瓶颈，为沉浸式数字体验的未来奠定了坚实基础。

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论文信息

• 论文标题： Glasses-free 3D display with ultrawide viewing range using deep learning
• 作者： Weijie Ma, Zhangrui Zhao, Canyu Zhao, Wanli Ouyang, Han-Sen Zhong
• 论文来源： Nature
• 论文链接： https://doi.org/10.1038/s41586-025-09752-y
• 项目主页： https://github.com/WeijieMax/EyeReal

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一、 从跨界探索到顶尖突破：一位“非典型”科研新星的成长之路

这项重磅成果的背后，是一位充满“逆袭”色彩的年轻学者。本科就读于郑州大学通信工程专业的马炜杰，并非计算机领域的“科班生”。他曾以《凡人修仙传》中的“散修”自比，形容自己凭借对技术的热爱与不懈探索，一步步叩开顶尖科研殿堂的大门。

• 兴趣点燃： 大二时期，马炜杰因对人工智能的浓厚兴趣，主动加入学校服务机器人实验室，从零开始学习相关知识。这段经历不仅让他积累了宝贵的项目经验，更带领他走上了国际舞台——随队多次斩获机器人世界杯大赛冠军，包括2019年亚太邀请赛冠军，这坚定了他深耕AI领域的决心。

• 积淀深厚： 硕士期间，他在香港中文大学（深圳）接受了严格的科研训练。一次赴浙江大学重点实验室的访问交流，让他在陈昊老师的指导下，迈入了三维计算机视觉的大门，找到了自己真正的科研热情所在。

• 机遇与坚守： 毕业后，马炜杰加入上海人工智能实验室、复旦大学与上海创智学院的联合培养项目，师从欧阳万里教授与钟翰森研究员。导师钟翰森恰好提出了“用AI赋能裸眼3D显示”的交叉学科构想，这与兼具三维视觉基础和探索精神的马炜杰一拍即合。

这是一个几乎没有先例可循的课题，属于“高风险、高回报”的前沿探索。在两位导师“专注本质问题、追求高质量成果”的鼓励与支持下，马炜杰隔绝外界浮躁，在实验室全身心投入长达一年之久。他坚信，只有内心平静，才能洞察问题的本质。这份专注与坚持，最终孕育了这项突破性的成果。

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二、 核心难题：裸眼3D显示中“鱼与熊掌不可兼得”的物理困局

裸眼3D技术被誉为“终极显示”的理想形态，但数十年来始终受制于一个核心物理约束——空间带宽积（Space-Bandwidth Product, SBP）。

• 什么是SBP？ 它描述了光学系统能承载的信息总量。简单来说，显示尺寸、分辨率和视角范围三者相互制约。想要在固定尺寸上实现更宽的视角，就必须牺牲分辨率，反之亦然。这导致传统方案陷入两难：
  1. 全息显示： 视角宽、体验好，但受SBP限制，显示尺寸仅有厘米级。
  2. 自动立体显示： 尺寸可达桌面级，但视角极窄（通常小于20°），且仅支持水平方向的位移，牺牲了垂直视差，容易引发视觉疲劳。

即使近年引入AI技术，也大多停留在对现有静态框架的优化，未能从根本上破解SBP的“诅咒”。

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三、 EyeReal的革命性解法：从“静态平均”到“动态聚焦”

面对这一困局，马炜杰团队提出了全新的动态空间带宽积（Dynamic SBP）利用范式，其核心思想是：不再试图让屏幕同时满足所有可能的观察角度，而是利用AI实时地将有限的光学资源（SBP）动态聚合到观察者的双眼区域。

1. 物理建模与AI驱动的精准光场生成

• 双目视觉物理模型： 团队首先精确构建了人眼观察的物理模型，通过眼部追踪技术实时捕捉观察者的6D位姿（位置和朝向）。
• 可学习相位分解网络： 接着，设计了一个轻量级全卷积神经网络。该网络能根据双眼的位置，实时计算出如何调控光线，从而在观察者眼中形成立体图像。整个过程在单张NVIDIA RTX 4090显卡上能达到50.2Hz的刷新率，实现了流畅的动态显示。

2. 低成本硬件实现高效光场调控

• 多层LCD方案： 该方案巧妙地采用三层普通的LCD面板堆叠而成，无需昂贵且复杂的光学元件（如透镜阵列）。
• 相位编码与马吕斯定律： 通过控制每一层液晶分子的旋转角度（相位），来精确调制穿过面板的光线方向和强度，从而将光场能量“聚焦”于双眼。这种相位编码方式相比传统的强度调制，光能利用率更高，保证了显示亮度。

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四、 性能实测：刷新纪录的“双料冠军”

EyeReal方案在实验中展现了碾压性的优势，成为裸眼3D显示领域的“尺寸-视角”双料冠军。

• 核心性能突破：

  • 尺寸： 24英寸标准桌面级显示器。
  • 视场角： 水平方向超过100°，垂直方向32°，完全覆盖日常观看的移动范围。
  • 视差： 支持全视差（水平、垂直、径向），3D效果立体、自然。

• 压倒性优势对比：

  • vs 全息显示： 尺寸从厘米级跃升至桌面级。
  • vs 自动立体显示： 视场角从不足20°扩大5倍以上，并实现了全视差。
  • vs 其他AI方案： 刷新率从普遍低于30Hz提升至50Hz以上，支持流畅动态内容。

• 卓越的主观体验：

  • 20名受试者在连续观看1小时后，视觉疲劳度比传统方案降低62%。“聚焦-辐辏冲突”这一长期困扰3D显示的问题得到有效缓解。
  • 95%的受试者认为EyeReal的立体感“与真实物体非常接近”。

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五、 结语与展望：开启下一代显示新图景

马炜杰及其团队的这项研究，不仅为裸眼3D显示技术带来了里程碑式的突破，更展现了交叉学科思维的巨大潜力。EyeReal方案以其低成本、高性能和优越的用户体验，为数字娱乐、智能教育、工业设计、医疗影像等领域打开了全新的想象空间。

正如马炜杰在社交媒体上所分享的：“科研的本质是探索未知，沿途的挑战终将成为人生的独特风景。”从一位对AI充满热情的“跨界者”，到站上世界顶尖科学舞台的青年学者，马炜杰用行动诠释了坚守与热爱的力量。我们期待这项技术能早日走出实验室，重塑我们的视觉世界。