以第三種維度“看”世界
——記北京郵電大學電子工程學院博士生導師于迅博

王 輝

城市中的巨型廣告屏幕總是引人駐足，例如頻上熱搜的成都太古里和廣州北京路的巨型屏幕……它們高大、明亮，往往佇立在車水馬龍、川流不息的中心位置。這些與雕塑、紀念碑等全然不同的“動態景觀”，裝裱在美輪美奐的建筑表面或凹凸處，創造著一種新時代下的可讀風景。“自然賦予人類一雙眼睛，就是為了讓我們感知何為立體。”北京郵電大學電子工程學院博士生導師于迅博僅用一句話就道出了裸眼三維技術的魅力所在，并直言還原立體視效是顯示行業未來的大勢所趨。近日，依托有關平臺的合作與支持，于迅博帶領團隊以裸眼3D技術為主旨展出了自己的科研成果，致力于讓這項已經足夠惹眼的“網紅”技術更直觀地走進更多人的視野。在此之前，他已在這條路上行走了十余年。

三維技術夢想“生于毫末”

2010年，一部《阿凡達》開啟了國內3D電影的元年。導演詹姆斯·卡梅隆帶領一群通體深藍的變種人強力刷新了我國大眾的觀影審美，影片以獨特的視覺張力和沉浸式的體驗俘獲了很多人的心靈，彼時即將升入研究生攻讀階段的于迅博也是其中之一。“那個時候我堅定了三維顯示技術未來必將大有可為的信念。”不久之后，我國就掀起了一股關于三維顯示技術的研究熱潮，也逐漸走入一場顛覆想象的顯示技術革命。

于迅博作報告

顯示技術，又稱視覺信息處理技術，是一個覆蓋面廣且發展迅猛的研究領域，從其誕生之初，就與光學發展息息相關。隨著鏡頭、光學孔徑、衍射光學等理論相繼涌現，數字化、信息化相關學科也被相繼納入其中。“通過進一步學習，我深刻認識到如果想在顯示行業內走得更遠、掘得更深，應該精專于一個具體的技術分支領域。”秉持這一思想，于迅博堅持深耕。很快，得益于學校優秀平臺的支持和導師不遺余力的教導，他獲得了很多參研國家及省市級重大研究課題的機會，從此跨入裸眼三維顯示這一領域中。

眼睛有多重要？這個問題看似簡單到可笑，但卻鮮少有人能站在科學視角上做出分析和解答。而于迅博的闡釋卻可以讓人輕松領略到其中關竅——人體的感覺器官中接收信息最多的是視覺器官，也就是眼睛。如果把大腦類比為人體的中央處理器（CPU），那么大約65%的腦力要用于處理眼睛收集的信息，換句話說就是占用了65%的內存。因此，要將三維顯示技術提升一個臺階，“騙過自己的眼睛”，則必然要了解人眼的成像機理。

眼睛的成像原理類似凸透鏡成像，但它不是簡單的一面凸透鏡，而是一個非常復雜的系統。當光線進入眼睛后，會經過角膜、晶狀體等一系列眼部結構的折射和調節，最終在視網膜上形成圖像。不過，雖然人類眼睛的成像能力十分驚人，但并不是它制造了3D圖像。反之，它和相機捕捉到的圖像一樣都是平面的，之所以人類能感受到第三個維度——“深度”，其實還是要歸功于大腦，以及兩只眼睛的配合使用。由于兩只眼睛在臉上存在一定距離，所以視網膜產生的圖像略有不同，大腦根據這種不同就能推算出“深度”。這種立體視覺在5米以內的距離最為有效，超過這個距離，我們的大腦就會開始使用相對大小和運動來確定“深度”。

認知驅動行為，在真理的鞭策與主觀能動性的內驅下，于迅博在很短的時間內幾乎將市面上所有三維顯示的方案都自主實驗了一遍。“真的是絕知此事要躬行，經過反復試驗和嘗試，我在那時掌握了一些行業的痛點與難點。”而擺在他面前的下一步，自然是去蕪存菁，再結合自己的思維火花，“點燃”這片科研藍海。不過這段近乎“從無到有”的經歷并非一帆風順。“研究初期，論文少說看了也有千篇”，這不僅僅是因為領域之“新”，更是因為“奇”。“裸眼三維顯示技術在行業里的位置很特殊，它發源于光學，卻又與傳統的光學思想有天壤之別，某些思考設計過程與傳統相較甚至有些相悖。這就注定了研究當中會走很多彎路，那個時候實驗都不知道失敗了多少回。”于迅博回憶道。

直到2019年，于迅博在承研過目前全亞洲范圍內尺寸最大的一塊立體屏幕的項目之后，才切實收獲了一份扎實的成就感。“因為過程足夠艱辛”，他有些無奈地補充道，“由于屏幕規格大，所以相應的參數指標要求全都呈飛躍式上升。最重要的是，當時完成此項目預留的時間非常短，相應地，方案的容錯空間就很小。再加上除技術攻關外，我還同時身兼統籌工作。因為三維展示相當于頂層設計，就像是一臺晚會，單靠我們一個研發團隊是無法完成的，我需要同時開展多方對接：結構框架、驅動軟件甚至是場地鋪設……要確保每一個環節都不出錯。”所幸，成果是喜人的。

這份經歷不僅標志著于迅博“生于毫末”的三維顯示之夢成功照進現實，也讓他收獲了一份淡然從容的科研心態，“我發現，那次只是一個開端，這樣的科研節奏幾乎是每一個科研者必須習慣的常態。所以我經常告訴學生，世界上每件事都是有概率的，有些我們可以把握，有些不能，只有在能把握的環節做到自己能力范圍內的最精準，才能最大程度為提高成功的概率添磚加瓦”。

引領產品闊別“王謝堂前”

百年前的人們大概無法預料到，今日人們幾乎能將世界都“裝”進一個薄薄的屏幕之中。自1897年，德國物理學家卡爾·費迪南德·布勞恩發明了陰極射線管，即世界上最早的電子顯示器以來，人類世界的顯示技術便幾經更迭，大致已經走過等離子顯示、液晶顯示（LCD）、有機電致發光顯示（OLED）及數字光處理顯示（DLP）等階段。但縱觀此間歷史不難發現，歷次革命的最終走向都是應用。于迅博及其團隊也深諳此理，所以，他們近年來積極與相關企業多次展開合作，力求貫通“產學研用”的創新發展鏈條。

“如今，得益于我國良好的政策與商業環境支持，光學領域的高新技術企業正在蓬勃生長。我們希望與兄弟單位確立共同目標，在三維光顯示的編碼合成方法、控光元件的設計與加工、對位貼合技術及渲染合成技術等方面進行攻關，聚力打造適合國內應用場景且具有國際先進水平的前沿技術，推動真三維顯示技術的落地。”這并非只是幾句虛無的口號，而是支撐于迅博及其團隊每日忙碌奔波的美好愿景，“我做顯示研究也有幾年時間了，很清楚技術推廣落地前后的價格相去霄壤，要想切實惠及千家萬戶，必須平衡好技術與成本之間的關系。”

據于迅博進一步透露，目前其團隊聯合開發的一款產品，核心技術指標已遠超國外競品，有望進入下一階段。“據我們了解，當前國外同類型產品的可視角度大約是52°，而我們研發的產品可視角度已經做到大于100°，且成本遠低于進口產品。”所謂可視角度，是指使用產品時的位置受限角度。也就是說，參數越大，觀看位置越自由。“其實180°乃至360°的產品也并不是無法實現，但代價相應會隨參數的擴大而大幅抬高，就目前市場來看有些得不償失。從實踐的角度看待問題也是科研從業者的一門必修課。”于迅博補充道。

雖然現在看來，前沿的裸眼三維顯示技術要從“王謝堂前”飛入尋常百姓家還有一段不短的路程要走，但于迅博及其團隊的信心與能力也在隨著時間的沉淀而水漲船高。“我們希望，未來，不但顯示行業得以革新，最好還能拉動光學工藝方面的提升，從而形成材料等相關產業鏈的正循環，助力我國其他科技領域實現突破。”這一暢想正出自于迅博的學生之口。“江山代有才人出”，看到自己培養的后輩有志氣有理想，于迅博倍感欣慰。

一花一世界，一葉一菩提。自然界的信息量是無限的，如何用有限尺寸的屏幕來擬合、展示無限的自然，仍舊是時代為如于迅博一般的探索者出的一道道試題。于何處落墨，又將如何續寫，這幅美麗而神秘的畫卷只待他們用畢生所學來盡情繪就。