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來源：互聯網

裸眼3D技術（Naked-eyeStereoscopic Display Technology），是對不借助偏振光眼鏡等外部工具，實現立體視覺效果的技術的統稱。裸眼3D技術的基本工作原理是通過各種光學技術將屏幕圖像分離成不同的視角圖像提供給雙眼，并利用雙眼視差原理產生立體觀看效果。

裸眼3D技術的關鍵主要在于視圖進行分離的光學原理、亞屏幕分區、獨立視圖的呈現、立體顯示液晶屏、圖形處理軟件等。裸眼3D顯示技術有許多種，可分為基于幾何光學和基于微納光學的3D顯示。基于幾何光學的3D顯示主要有視差屏障、柱透鏡陣列、微透鏡陣列、時空復用等。基于微納光學的3D顯示是通過微納結構調制單個像素的出光方向和發散角，利用帶有方向的光束重構空間三維物體。

裸眼3D技術擁有美化電視影屏空間、營造城市氛圍、拉動消費升級等強有力的內容形式作用。2023年9月15日，裸眼3D技術入選2023世界計算大會發布的十大黑科技榜單。同年，京東方發布8K裸眼3D商用屏并聯合構建3D生態圈。2024年中國移動通信集團宣布推進裸眼3D終端應用，次年聯訪智能科技在上交會展出支持實時2D轉3D的平板設備。2025年12月，上海人工智能實驗室與復旦大學聯合培養博士生馬煒杰，在《自然》（《自然》）雜志發表其歷時兩年打磨的裸眼3D技術研究成果——裸眼3D顯示系統書生·瞳真EyeReal。該成果利用AI技術首次實現桌面級顯示尺寸下超寬范圍的全視差裸眼3D顯示。

技術發展

歷史背景

十八世紀初期研制的“立體鏡”，使左右眼分別觀看屬于其獨立通道的圖像，從而產生強烈的立體感。十九世紀末期，科研人員又模擬人類雙眼通過采用兩部攝影機進行拍攝，再將偏振光濾光鏡安裝在放映機的鏡頭上，觀看者通過配戴偏振光眼鏡觀察運動的立體圖像。

發展現狀

二十世紀中葉，隨著電視技術的發明，研究人員幵始研制3D電視機。在二十世紀五十年代，在彩色電視機進入實用化的同時，“互補色立體顯示技術”開始應用與立體電視，當觀看者通過濾光鏡觀看屏幕時就能看到立體的電視圖像。由于“互補色立體顯示技術”具有良好的兼容性，曾廣泛應用于立體電視顯示技術領域。但其存在的缺陷也非常明顯，通過濾光鏡看到的立體圖像會導致顏色的失真；另外，彩色電視本身會有“串色”現象容易引起千擾以及由于雙眼接收的入射光譜不一致，會容易使觀看者出現疲勞感。二十世紀七十年代，研究者研制了光幵關眼鏡，開始出現了時分式的立體電視顯示技術。該顯示技術是通過彩色信號的奇、偶場來進行電視信號的編碼從而實現立體顯示效果。在1985年，松下公司首推時分式液晶眼鏡立體電視機獲得了成功。后來，采用雙屏顯示器頭盜的觀看設備具有極佳的立體顯示效果。在中國，清華大學采用該顯示技術也成功研制出高透光率新型液晶光閥眼鏡盒和時分式液晶眼鏡立體電視機。

二十世紀九十年代末期，液晶顯示技術不斷成熟，特別是液晶顯示器、等離子顯示器等影像設備得到了快速發展。其后，人們研究的熱點主要集中在基于液晶平板顯示器的裸眼3D顯示技術上。2000年，中國開始出現實時立體顯示系統的產品。該顯示技術采用普通的VCD碟片播放重影畫面，觀看者只要佩戴無線紅外眼鏡觀看，就可以體驗到畫面的強烈立體感。實時立體顯示技術能夠實時的將有信號源的二維圖像轉換成三維圖像在顯示器上顯示出來。但是，從技術層面上來看，該立體影像效果只是停留在采用信號處理或者光學方法進行的畫面轉換層面之上。

2025年12月，上海人工智能實驗室與復旦大學聯合培養博士生馬煒杰，在《自然》（《自然》）雜志發表其歷時兩年打磨的裸眼3D技術研究成果——裸眼3D顯示系統書生·瞳真EyeReal。該成果利用AI技術首次實現桌面級顯示尺寸下超寬范圍的全視差裸眼3D顯示。

發展前景

在中國，合肥工業大學、四川大學、清華大學與南京大學等多家高校和科研機構都在原理研究，芯片研究，視頻播放研究取得了一定成果。雖然裸眼3D技術處于發展的階段，還存在技術瓶頸、創意不足、成本過高等問題。但隨著科技水平的提高，大眾對于直觀性和欣賞性的要求越來越高，尋常簡單的二維視覺效果已經不能滿足人們對于信息接收的視覺欣賞要求。因此區別于普通3D技術，不需要佩戴設備就可以欣賞到的裸眼3D視覺效果的產品一經出現，就引起大眾的關注。截至2023年，裸眼3D技術已經應用于多個領域，例如醫學領域、廣告傳媒領域、科研領域等，裸眼3D技術擁有獨特的藝術效果備受大眾喜愛，作為如今科技發展的重點之一，擁有廣闊的發展前景。

隨著支持裸眼3D技術的手機產品的出現，5G智能終端也會成為裸眼3D技術新興應用的最大入口，并將帶動屏幕、終端、內容、算力、音視頻產業的規模化增長。

技術原理

人類獲取信息最有效的渠道是通過視覺。由于人的雙眼看到的是自然界中真實的三維景物，因此能夠在屏幕上再現真實的三維景物一直是人類追求的目標。隨著二維圖像壓縮、傳輸、顯示技術的日益提高，人類追求再現真實自然景物的下一個目標就是再現景物的立體信息。立體信息再現技術一定會成為繼語音、數據、平面圖像業務之后信息技術發展的下一個熱點。立體成像技術就是基于這樣的需求逐步發展起來的，它可以記錄、傳輸和顯示立體彩色圖像，使觀眾能夠產生身臨其境的感覺。

裸眼3D技術是利用計算機技術和人眼的雙眼視差原理來實現顯示的立體成像技術，主要通過光學系統上下左右轉動來觀察物體的上下、左右、前后，掃描獲取多幅物體圖像信息，讓觀眾看到物體的寬度、高度和大小，還能感知自己與物體、物體和物體之間的距離，類似人的感知，最后呈現出立體圖像。

技術分類

裸眼3D技術就是指不需要任何輔助設備觀看就能夠獲得立體視覺效果的立體顯示技術，其主要是通過使用光學器件在顯示屏幕上改變雙眼視圖的走向，使人的雙眼能分別看到相對應的立體視圖。因為具有不固定的圖像通道及圖像分割裝置，一般稱這個實現立體顯示的方法稱之為空分法。立體顯示技術的實現方法大致可以分為全息顯示方法和非全息顯示方法兩大類，目前立體顯示的非全息方法的技術主要有光屏障式（Barrier）技術、柱狀透鏡（Lenticular Lens）技術和指向光源（Directional Backlight）技術三種。

光屏障式技術

光屏障式（Barrier）技術又稱為視差屏障或視差障柵技術，其原理和偏振式3D較為類似，它利用視差擋板遮擋住部分顯示進行分光，視差柵欄由具有擋光功能的屏障和有透光作用的裂縫兩部分組成，它被放置在顯示屏的前面或后面形成前置柵欄或后置柵欄。視差柵欄技術是使用一個偏振膜、一個開關液晶屏和一個有機高分子化合物液晶層來實現的，利用這些器件能產生出旋轉方向為90°的垂直條紋，通過這些條紋形成的模式就是“視差障柵”。

顯示屏上交替顯示著左右眼圖像的各個像素，左眼的像素通過裂縫投射到左眼，右眼的圖像通過裂縫投射到右眼，從而使視差圖像分別投射到左右眼，產生立體視覺，通過控制視覺柵欄來實現二維/三維模式的轉換原理圖。

柱狀透鏡技術

柱狀透鏡（Lenticular Lens）技術，也被稱為微柱透鏡3D技術。它是使用一層柱狀透鏡安置在液晶顯示屏前面，液晶屏的像平面位于透鏡的焦平面上，在每個柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個子像素，透鏡就能以不同的方向投影每個子像素，子像素通過透鏡光線的折射使人的眼睛能看到對應的圖像。根據人眼觀看顯示屏的角度不同，人眼就會看到不同的子像素。對比狹縫光柵技術最大的優點是透鏡不會遮擋光線，所以亮度有了很大改善。

指向光源技術

指向光源（Directional Backlight）3D技術需要搭配兩組LED，通過配合快速響應的LCD面板和驅動電路，使左右眼畫面的內容以順序（sequential）方式分別進入到觀看者的雙眼，從而使人眼感受到3D效果。

多層顯示技術

2009年，美國的PureDepth公司研究開發出來的多層顯示技術（MLD）就是一種裸眼3D顯示技術，這種技術的好處是不會讓觀眾產生觀看的不良反應，如惡心、眩暈等。同時這種技術還突破了視野以及角度的限制，使得觀看場所可以進一步的擴大。最為個性化的一點是，使用這種3D顯示技術還可以添加二維的字幕。

顯示終端編碼方式

歐洲的ATTEST系統框架在進行3D圖像數據傳輸時所采用的是單通道視頻數據傳輸，同時配合相應深度數據的3D立體視頻格式。通過將深度視頻數據進行超輕壓縮，從而起到減少數據量的效果，同時視頻數據主要使用單通道進行傳輸。Orbi以及Interview在進行深度編碼是所使用的編碼碼率分別是各自進行單通道編碼時碼率的6.2%和3.5%。這種3D立體圖像呈現終端的編碼方式適合傳統的裸眼3D顯示技術，它們的成像原理基本都是左右眼分別接受傳輸過來的圖像信息，然后在大腦中形成立體圖形，所以只需要兩個通道即可傳輸視頻數據。然而要想實現裸眼3D視頻顯示，所需要輸出的數據量更加龐大，傳統的顯示終端編碼方式理論上根本不可能實現。但是目前在裸眼3D顯示方面較為成功的就是基于視差的立體視頻終端編碼法。它的主要工作原理是：首先對左眼所要接收的圖像信息進行H.264標準編碼，然后將編碼過得左眼接收圖像和右眼接收圖像進行比對，進行視覺估計得到相應的視覺差別信息，再對這些信息進行H.264編碼。將最終產生的左眼數據碼流和視差數據碼流通過傳輸通道送至解碼端，進行解碼操作得出經過編碼后的左眼視圖以及編碼后的視差視圖，根據這些信息得出右眼視圖數據以及其他的六個視點的數據信息，并最終整合所有數據在裸眼3D立體顯示器上進行顯示。

其他技術

除了以上幾種常見的裸眼3D技術外，還有日本的景深融合型立體影像技術DFD（Depth-Fused3D）技術和美國的MLD（multi-layerdisplay多層顯示）技術等。

EyeReal

2025年12月，上海人工智能實驗室與復旦大學聯合培養博士生馬煒杰，在《自然》（《自然》）雜志發表其歷時兩年打磨的裸眼3D技術研究成果——裸眼3D顯示系統書生·瞳真EyeReal。該成果利用AI技術首次實現桌面級顯示尺寸下超寬范圍的全視差裸眼3D顯示。EyeReal提供了一種更高效、自然的人機協同模式，是一種光學信息運用全新范式，它不僅為全新的探索工具提供技術基礎，使科學研究者得以用更直觀、沉浸式的方式進行數據交互，從而實現更高效、更自然的人機協同；同時，通過探索提升光場信息利用效率的新路徑，可幫助大模型更精準地捕捉、理解和模擬現實世界中復雜的物理現象，從而推動AI4S大模型向真實物理世界的全面融合邁進。

技術特性

傳播的新型媒介

二維技術成熟難以突破，很難吸引用戶眼球，在視覺上人們不再對產品有積極有效的反應，更多成為了用戶審美疲勞下的負擔。作為新型媒介，裸眼3D技術加持下的視覺作品卻能頻頻吸引流量成為話題引發熱議，它營造出的視覺空間較平面視覺的優勢使三維空間是可以無限延伸的，這也為設計提供了更多的可能性和發展空間，相同的設計可能會因為深度不同而產生不同的反響。

提高的視覺體驗

第一部3D電影問世時，就引起人們關注，可見信息可交互對人們的吸引力。裸眼3D技術無疑創造了一種信息交互的新可能，當人們不用佩戴眼睛就可以看到真實的3D效果時，仿佛就置身在3D技術所塑造的現實場景中。交互的真實感會增加設計趣味性從而讓人們產生劇烈的好奇心，同時加深對作品的理解。

讓觀者沉浸式體驗

采用裸眼3D技術的電影與以往普通的3D電影不同，人們不單單是坐在觀眾席上，以旁觀者的姿態去欣賞設計作品，而是更多的化身成故事中的一員，作為體驗者去感受設計內涵，牢牢地抓住了人們的注意力，讓真實的體驗感帶領觀者的興趣，引導人們視覺和思想主動自覺的跟隨劇情，觀者達到最佳程度體驗狀態。

技術局限

裸眼3D技術獨特的優勢也伴隨著明顯的局限性。人們往往需要在特定的觀看位置才能獲得最佳的觀看效果，如果離得太近或者角度太偏，顯示的內容就很可能發生畸變。因此，人們看到廣為流傳的裸眼3D視頻時，大都是從單一角度進行拍攝的。但應用合理的裸眼3D技術項目都有兩個共同的特點：一是屏幕都很高，抬高觀看者的視角，自然產生一種距離感和空間感；二是利用現場環境迫使觀看者走進最佳觀看區域，如將屏幕設置在狹長的通道或路口交匯點，在不宜觀看的區域種植花卉樹木等。基于以上兩種手段，裸眼3D技術就可以做到揚長避短。

技術應用

裸眼3D技術應用的產品有很多種，主要有裸眼3D液晶顯示器、裸眼3D電視機、裸眼3D手機、裸眼3D數碼播放器、裸眼3D游戲機等。另外，裸眼3D技術應用前景非常廣泛，可以用于科研、軍事、教育、工業、醫療等諸多領域。

工業領域

裸眼3D技術可以應用于工業檢測、危險品生產、工業設計、工業作業及過程控制、遠程機器人視覺顯示等多方面。在工業設計中，可以利用裸眼3D技術進行建模。另外在產品宣傳上，可以應用裸眼3D技術實現產品的展示。

軍事領域

裸眼3D技術能根據實際模擬自然場景的情況，因此它在航空立體偵察、星際遙感測繪學、潛水艇水下作業、控制系統顯示、飛行模擬訓練及太空飛行等方面都有著極為廣泛的應用，在國防事業中具有不可估量的作用。比如可以通過使用立體顯示系統進行飛行模擬訓練，以及建立虛擬戰場進行作戰分析和實戰演習。

醫療衛生領域

醫生進行遠程診斷中可以利用裸眼3D技術從而獲得比平面顯示更多的測試實況和診療狀況方面的視覺信息。比如，MRI和CT技術都是采用斷層掃描的方式進行圖像診斷，運用裸眼3D技術對數據建模實現對病理形狀的精確把握。裸眼3D技術在虛擬醫院、虛擬臨場手術等方面也具有突出的實用價值。此外，裸眼3D視覺訓練系統可以有效地恢復弱視兒童雙眼立體視功能，同時還能明顯提高學齡輕度近視兒童的視力，年齡越小、近視屈光度越小的兒童接受訓練視力提高效果越好。

數據可視化領域

數值計算結果以直觀立體的方式表現出來，數據可視化能方便人們對數據的理解和利用。如空間數據的可視化、脫氧核糖核酸及其他高分子動態結構、風洞實驗及數值模擬、空中攝影測繪學動態模擬等。

教學領域

可以利用裸眼3D技術建立立體空間模型，通過立體顯示器進行播放更加真實形象，生動易懂，有助于中小學生學習和掌握幾何或者物理知識。另外在人體解剖學、工程專業等高等教學中，通過再現具體的立體結構幫助學生理解和學習。在文化領域中，裸眼3D技術的應用范圍也很多，包括文化作品的立體宣傳、藝術品鑒別和欣賞、工藝品制作和加工等方面。

日常生活和娛樂

在人們的日常生活和娛樂方面，裸眼3D技術的應用范圍最為廣泛，包括3D游戲、立體照片、立體電腦、立體電影和家庭立體影院等等。隨著裸眼3D技術的不斷產品化，其在娛樂領域具有巨大的商機。

產業發展

在中國，中國信通院、TCL科技 TCL華星、宏碁、華為、榮耀、小米、中興等3D領域產業鏈上下游，共同發布了裸眼3D產業推進倡議，通過聚合產業資源，著力解決裸眼3D技術和產業的共性問題。一是研究裸眼3D技術路線，引導形成主要技術方向及標準；二是驗證裸眼3D端到端的系統能力，包括2D/3D內容轉換技術、端到端3D云化業務驗證等；三是構建裸眼3D用戶體驗標準和評測機制，進一步提升用戶的視覺體驗；四是梳理裸眼3D典型的應用案例，借助5G/5G-A能力，深化應用創新推廣。

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