三维显示，好一个障眼法。

照片与影像所呈现的景象仅存在于二维的平面上，而我们所处的真实世界却是三维立体的。三维显示技术旨在完整地呈现立体物体的所有细节。这一过程相当繁复，人们正逐步推进，不懈努力以实现这一目标。

神奇的 3D 电影是怎么实现的

现在，3D电影已经融入了我们的日常生活，那些体验过3D电影的人都知道，在观影之前，观众需要先拿到一副眼镜。那么，这又是出于什么原因呢？

3D电影通过运用视差原理来呈现立体感。视差，即我们两只眼睛之间存在的距离。由于眼睛位置各异，当我们观察物体时，光线在两个视网膜上形成的图像自然会有所区别。

为何我们的视线中呈现的并非两个独立物体，而是一个整体？这主要是因为人脑具备一种图像融合的能力，它能够对源自两个视网膜的图像进行一系列的调整和整合，最终形成一幅单一的图像。

双眼视差

视差原理

为了更好地理解视差的作用，我们先来做一个小实验。

先来抛起一个球，然后稳稳地接住，这看起来挺简单的吧。接着，闭上其中一只眼，再次抛球并成功接住，感觉是不是和刚才一样轻松呢？

实验通常显示出，首次尝试捕捉被抛出的小球时，过程显得尤为轻松，然而在第二次尝试中，却只能勉强，有时甚至无法成功抓住正在下落的小球。

造成这种结果的根本原因是因为双眼视差的存在，它使我们能够精确地识别物体的形态与空间位置，然而，当仅凭单眼观察物体时，我们便无法获得其立体空间的信息。

3D电影运用双眼视差原理呈现立体感，拍摄时使用双机位拍摄，模拟人眼记录信息的过程。两个不同角度捕捉的信息叠加后，因存在视差，形成重影效果。因此，需借助3D眼镜将重叠图像分离，并分别送入观众双眼。

3D眼镜与普通眼镜的主要区别体现在镜片设计上。3D眼镜的镜片具有独特性，光线在经过这两个镜片时会发生筛选作用，每个镜片仅允许符合特定“规则”的光线通过。这样一来，通过3D眼镜观看的图像，与在电影拍摄现场所看到的画面效果相同。

令人产生晕眩的秘密

2010年1月19日，长江日报报道称，一位来自台岛新竹县的高血压患者，在观影3D电影《阿凡达》后陷入昏迷，随后被紧急送往医院救治，遗憾的是，由于并发症，该患者最终不幸离世。

尽管3D电影为我们带来了更佳的立体视觉效果，然而，不少观众在观影过程中仍旧会遭遇头晕、恶心等不适症状。这究竟是什么原因呢？

这是因为3D电影在呈现画面时，其形成的深度感并非源自自然景象；同时，画面切换速度极快，导致观众的眼睛不得不频繁运用调节和辐辏功能，以确保物体图像能够精确地投射到视网膜上。

眼部晶状体通过改变自身的形态，实现对进入眼球光线路径的调节。这一过程能够确保所观察物体的影像，精确地投射到视网膜上。类似橡皮筋的晶状体，具备一定的弹性。然而，若长时间保持某一形态，其弹性将难以恢复。

近视眼就是晶状体调节作用“失灵”的结果。

眼部结构图

辐辏现象表现为在注视近处物体时，两只眼睛会同步向内靠拢，这种现象类似于斗鸡眼所呈现的效果；而当我们观察远处的物体时，双眼则会自然地向外扩张。

频繁调节视线与聚焦，在短暂时间内，人们尚能承受，然而，随着时间推移，视觉疲劳与头晕、恶心等不适感便会显现。

心理暗示，二维变三维

为了消除3D电影这种立体呈现技术可能引发的眩晕不适，人们另辟蹊径，发明了一种利用二维平面展现三维视觉效果的展示技术——透视法。

透视式三维显示亦被称作无需眼镜的3D显示，意味着观众无需借助任何辅助设备即可体验到立体效果。据悉，苹果公司计划在下一代产品中引入这项技术。

裸眼 3D 显示图

透视三维的展示手法实际上是通过运用多种心理诱导技巧，从而引发我们感受到立体三维的效果。

在心理领域，人们通常依赖过往经验和想象，通过观察视网膜上呈现的二维图像，感知到一定的立体深度。这种感知现象，我们称之为心理暗示。

这种心理暗示主要有 6 种：

线性透视

在绘画领域，常常提及一种现象，即物体在画面中近大远小的原理。当我们观察下方的图像时，尽管那些较小的船只看起来离我们更远，我们却依然会直觉地觉得它们的大小是相同的，并且是并排排列的。这种现象正是线性透视在心理上产生的影响。

线性透视图

日常生活中的观察让我们发现，物体距离我们的视线越远，看起来就越小；而当它们靠近我们的视线时，则会显得更大。这其中的原理是相同的。

像的大小

像的大小

观察这幅图，众人并不会觉得手部面积超过面部，这是因为我们在日常生活中已经习得了各种物体的尺寸。因此，自幼时起，我们便对物体的大小有了初步的认识，而在审视图像时，大脑会自然地运用这些知识进行比对。

重叠

重叠

这张图里的牛，是否就如图显示只有脑袋和两个前肢呢？

图中的影子信息实际上能辅助大脑进行图片的联想与解读。因此，我们自然而然地意识到，这是一头面向我们的牛。这种现象正是由于重叠心理暗示所导致的。

光照及阴影

光照及阴影

图中的左上角部分，一眼便能辨认出它是一张平面图。一旦加入了阴影，右上角区域便显现出了一定的立体感。而移至右下角，我们能看到经过光照和阴影处理后的效果。显而易见，这样的处理使得图像的立体感更加突出。

结构梯度

结构梯度

类似线性透视的原理，观察上图中的石板路面时，我们会发现近处的石板显得较为粗糙。这种石板表面的粗糙程度逐渐变化，给人一种空间深度的错觉。

面积透视

当观赏一幅平面画作时，位于画面的远端，那些看起来较为朦胧的景象。这现象的原因在于，那些远处的物体所发出的光线，在经过空气中的微小颗粒时，发生了散射，因此导致了这些景象的模糊感。

面积透视

通过透视三维技术，我们能够捕捉到上述六种心理暗示，进而通过二维图像呈现出三维效果。然而，这种三维显示技术仅适用于对精度要求不高的场景。此外，要观察到这种显示效果，必须站在特定的角度，其视角限制相当显著。

裸眼全息如何实现

视差和透视均属于虚拟的三维效果，那么，我们该如何构建真正的三维模型呢？近期，网络上热议的 Leap 裸眼全息技术，难道就是我们所追求的真正三维吗？

“全息”这个术语源自希腊语，其含义涵盖了全部的图像信息。全息技术运用了光的干涉与衍射原理，能够完整地捕捉并再现物体所反射的光波。

光波与我们在日常生活中所观察到的水波有相似之处。然而，水波的振动频率相对较低，因此人的肉眼能够察觉到它们。相比之下，光波的振动频率要高得多，以至于我们的眼睛无法直接观察到它们。

光波中蕴含着物体的形态、表面特征及其空间位置等数据，正是这些反射回来的光波，使我们得以窥见周遭的世界。

全息记录与再现

全息技术的实现，实际上通过以下这个过程：

首先，需要记录下光波的相关信息；接着，利用空间光调制器（该设备用于信号转换）来提取这些光波信息；最后，将经过处理的光波传输至人眼。这种光波回放的方法，能够产生与直接观察物体相同的视觉效果。

在此过程中，必须记录下大量数据，而且空间光调制器的构造颇为繁复，此外，光波的计算需求及存储需求亦十分庞大，这些因素共同导致大规模场景的全息三维显示技术目前尚难以实现。

在科幻电影中经常可见全息三维显示技术。

1970 年代，电影《星球大战》

2009 年，电影《阿凡达》

因此，在Leap的视频中呈现的全息投影，目前尚处于构想阶段，尚未成为现实。

尽管存在一些桌面式的全息投影设备，它们已经成为了现实，例如图中展示的钢铁侠模型。

真正的三维显示

若将二维显示器比喻为“画饼充饥”的举动，那么真三维显示则实现了将“饼”真正制作出来的目标。

真三维的展示效果与全息三维相仿。然而，二者之间存在着本质的差异：真三维并非事先存储光波数据，而是依据展示物体的具体形态，实时“生成”光信息。

这种显示技术确实存在于现实物质之中，它能够呈现几乎所有视觉画面，且观众可从各个方向进行观赏。

真三维显示技术又分为静态成像技术和动态体扫描技术两种。

静态成像技术呈现的效果宛如水晶球一般，它通过在特定空间内注入一种特殊物质，然后利用激光发射器，将两束光线投射至成像区域。光线在介质中发生折射，最终在一点交汇，我们把这个交点称作体素（在二维图像中，每个图像上的点被称为像素，而在三维空间中，相应的点则被称作体素）。

水晶球

众多独立的光点，恰似物体内部的分子结构，共同构筑起物体的全息图像。随着那两道激光束的迅速穿梭，成像区域内涌现出无数交织的交点。这些交点汇聚而成的，便是一幅拥有真实物理深度的立体三维图像。

这就是真三维立体显示的静态成像技术原理。

静态体三维显示

动态体扫描技术的运作机制与走马灯的原理相仿。走马灯，作为我国古代的一种动画展示装置，其工作原理是在灯的内壁绘制一系列动作分解的图案，随后通过转动灯体，使这些图案连贯起来，从而呈现出动态的画面效果。

走马灯

动态体扫描技术通过显示设备的周期性动作来构建成像区域，比如屏幕的移动和转动等。屏幕上呈现的是一幅二维画面，当屏幕进行快速移动或转动时，由于速度极快，人的眼睛无法跟上，大脑便会将其解读为观察到了一个三维物体。这一原理与电风扇类似，电风扇转动起来后，我们看到的并非三片扇叶，而是一个圆形的盘面。

动态体三维显示

目前，全息三维显示技术与真三维显示技术尚在发展阶段。此类技术已出现一些静态的、规模较小的展示应用，然而，在较大场景的展示方面，仍面临众多技术及硬件方面的挑战。