元宇宙，也稱之為3D網際網路，是採用3D顯示與互動的網路社交技術。在此基礎上，人們進一步拓展了元宇宙的概念，加入數字孿生、區塊鏈、新一代移動支付等內容，使其成為一個包羅眾多數字技術的現代資訊科技的整合概念。
元宇宙能否帶來生產力提升和生產方式改變？元宇宙發展遵循什麼技術路線？這些問題受到業界普遍關注。中山大學物理學教授周建英認為，我國具有完整、先進與獨立的顯示產業鏈，數字網際網路普及程度高，使用者基數大，元宇宙發展在我國有諸多便利優勢。此外，發展元宇宙技術要避免一擁而上，要準確把握3D互動、大資料、人工智慧等要素，找準突破點與剛需應用。
3D顯示技術為元宇宙發展做了必要鋪墊
“3D顯示與虛擬裝置是元宇宙最基礎的硬體裝置，也是元宇宙的入口與先導技術。”周建英說，由於顯示產業在經濟中的地位以及對人們生活的影響，歐美、日本、韓國以及我國都十分重視新型顯示，尤其是3D顯示技術的發展。
具體到我國，一批3D領域的企業迅速發展起來；電視臺設定了專門頻道播放3D節目；眾多3D網站紛紛創立，提供大量3D片源供人們觀賞；電視機制造商推出了戴眼鏡的輔助式3D電視，3D電視產品進入千家萬戶。
輔助式3D顯示技術的發展，催生了3D顯示的產業與生態，裸眼3D顯示技術隨之快速發展。“大至估值接近一千億元的上市公司，小至雄心勃勃的中小微企業，競相進入3D顯示領域，大量資金投入到這一行業。”周建英說。
然而，由於業界對3D顯示的認知不足，以及相應的商業應用生態發展滯後等原因，2015年後，3D顯示產業與商業進入衰退期。電視製造商逐步減少甚至停止生產3D電視，3D頻道運營不久後關閉，3D節目網站先後下架；3D電視也逐步淡出市場。除了少數研究機構，幾乎所有裸眼3D廠家都暫緩、減少或中止了3D顯示領域的研發活動，3D顯示產業發展受到嚴重影響。同時期，國外3D技術與商業發展狀況基本與國內相似。
“10年前的3D顯示熱潮，對推動3D顯示技術與生態的發展起到了一定的推動作用。”周建英認為，一些優秀的3D影片，如《阿凡達》《功夫熊貓》等，為人們的精神文化生活帶來了新元素，3D電影時至今日仍然是電影業的重要增值點和影視票房的主要來源之一。3D電遊（如任天堂）吸引了部分青少年的關注。大量與3D顯示有關的教育、娛樂資源的出現，為當下的虛擬現實與元宇宙的發展做了必要的鋪墊。
視差式裸眼3D有望成為主流顯示技術
“虛擬現實（VR）技術的發展歷程，與3D顯示技術十分相似。”周建英說，由於計算機、電子資訊、模擬技術的發展，VR創造的虛擬內容能給人以環境沉浸感。在國際頭部公司的推動下，虛擬現實技術發展迅猛，延伸出增強現實（AR）、混合現實（MR）等技術。臉書、微軟、蘋果、三星、華為等公司推出或擬推出新的虛擬現實產品，由此在國內外掀起了新一輪產業與投資高潮，改善了3D顯示的應用生態。
周建英認為，時至今日，VR的主流顯示技術以及頭部公司的主打VR產品尚在發展中。目前，影響較大的是沉浸式頭盔，如臉書、微軟、三星的主打產品，AR產品則得到了蘋果、谷歌等公司的重視。頭盔式VR產品雖在產品的解析度、響應速度等關鍵技術上取得了較大的改進，但在商業應用中都遇到了難以解決頭盔使用者黏度不夠這一共性問題。
“VR頭盔的近眼觀看方式有悖於人類的視覺習慣，其他3D顯示方式又一時難以產生如頭盔般的沉浸感。”周建英分析道，在一些應用場所，如車（機）載VR裝置，由於安全原因，頭盔或輔助式虛擬顯示技術基本不適用，裸眼AR則可能成為基本選擇。
元宇宙的基本要素之一，是利用3D互動產生必要的沉浸感。周建英說，沉浸感可透過與外界的隔離來產生，如VR；或者與外界場景的結合來產生，如AR。沉浸感需要給使用者提供足夠的視場角，而近眼顯示恰好能滿足這一需求。此外，大屏顯示也可以給使用者提供大視場，如imax影院。
然而，對於應用範圍最廣泛的中短觀看距離，如手持式裝置（手機、Pad），螢幕尺寸通常不足以產生所需的沉浸感。臺式顯示可在所需視角內產生良好的沉浸效果，但目前一般只有2D效果。如果裸眼3D顯示品質進一步提升，環繞式裸眼3D裝置有可能成為未來元宇宙的主要輸出裝備之一。
目前，業界普遍認為VR頭盔或AR眼鏡會成為未來的主流3D顯示技術。對此，周建英並不完全認同。他說，各種型別的3D顯示技術都可以在各個不同應用場合發揮各自的優勢，而裸眼3D顯示技術由於其觀賞便利性與符合人類視覺習慣，將成為重要的VR技術。
周建英判斷，在各種3D顯示技術中，輔助式3D顯示技術業已成熟，將是多使用者3D顯示的重要載體。頭盔VR在顯示器解析度、視角大小以及響應速度方面將持續改進，沉浸式VR最終的使用者接受程度還有待時間的檢驗。AR裝置會在很多不同場所找到新的應用，是一個值得關注的技術。而裸眼3D顯示技術具備的舒適、方便功能，將逐步成為未來的元宇宙基礎顯示技術。
裸眼3D顯示技術歸納起來可分為真三維顯示、視差式裸眼技術、光場顯示、全息顯示等基礎技術。周建英解釋道，真三維顯示能產生較為舒適的立體感，但是由於其較小的觀看視差，導致其觀賞臨場感略顯不足。光場3D顯示是目前科技部支援的重要研究方向，而全息顯示是科技部與國家基金委長期支援的研究方向。然而，就目前顯示技術水平、所需資料流量、顯示解析度、流暢度以及資料傳輸能力等而言，這兩種技術要達到目前人們視覺習慣的超高畫質需求，至少還需要十多年、數十年乃至近百年時間，這種技術進步速度明顯不能滿足元宇宙的發展需求。
周建英判斷，具有瞳孔跟蹤功能的視差式裸眼3D在未來時間裡，無論是在技術成熟度、解析度還是在資訊傳輸流量方面，將有望成為相當長一段時間內的主流顯示技術。視差式裸眼3D顯示具有全面相容平面顯示功能、產品質量與成本可控、資料處理速度與傳輸頻寬適用於當今網路水平，以及與主流3D片源相容等優點，更易被使用者接受。
建議大力支援互動裝置研發
“互動過程在VR以及元宇宙中將扮演一個極其重要的角色。”周建英說，以往3D顯示技術發展過程中的一個重要教訓，是開發者通常將使用者作為一個資訊被動接受者，沒有讓使用者積極參與到互動過程。
目前，所謂智慧顯示是加了簡單遙控或語音控制功能，離元宇宙所需的互動程度尚有很大距離。觸控式螢幕技術將互動過程向前推進了一步，但尚未達到主動積極互動的應用目標。當前，國際上非常關注先進互動裝置研製，我國也應該大力支援互動裝置的研發。
周建英認為，健康、旅遊領域的發展將成為元宇宙概念與產業發展的重要推手。
元宇宙作為未來網際網路平臺，主要關注使用者的社交屬性。然而，未來終端除了是一個資訊處理終端，也將成為健康保健終端。以手環的發展歷程為例，剛開始手環只是作為手機資訊顯示的延伸，後來添加了如運動狀況、血壓、睡眠監控等功能，讓手環演變為具有保健作用的智慧裝備。基於3D顯示的智慧終端可以採用強大的人機互動功能，輔之以人工智慧技術，將逐步演化為強大的個人健康管理終端。
近期的一項研究成果表明，裸眼3D顯示與互動技術相結合，在視力篩查與診療、中風康復、心理診療、口腔矯正乃至顯微外科等醫學領域大有作為，已顯示出眾多重要剛需應用的雛形。周建英說，尤其是結合強大的光學透視、手勢識別、智慧感測以及人工智慧技術，3D互動終端有可能承載“望聞問切”等多種醫學數字化功能，成為監測與改善人類健康的強大終端。
周建英補充道，元宇宙將跨越人類雙眼瞳孔所觀察的真實與虛擬世界的界限，從而構造一個“化身”或者“第二種生活”。元宇宙使用者將自由選擇生活在不同的世界，小至細胞，大到宇宙，都可以身臨其境地參與並感受。如何跨越虛擬與真實世界的邊界是元宇宙的關鍵技術挑戰。3D虛擬旅遊能以航拍等不易到達的視角體驗觀賞3D風光。這種實時實地虛擬體驗，能激發政府、景區、企業以及使用者興趣併產生共振，推動線下旅遊活動與消費。
“元宇宙概念將使得先進的顯示技術、人機互動技術、大資料技術，以及人工智慧技術高度結合，這將為科技企業創造前所未有的發展機遇。”周建英說，我國具有完整、先進與獨立的顯示產業鏈，數字網際網路普及程度高，使用者基數大，元宇宙發展在我國有諸多便利優勢。同時，元宇宙技術、產業與商業發展要吸取3D顯示與虛擬現實的經驗教訓，避免出現一擁而上、一鬨而散的資源浪費。
周建英判斷，發展核心技術、創造差異化應用場景以及培植商業生態，實現技術研發與商業收益相互促進，是造就健康發展模式的關鍵。準確把握3D互動、互聯、大資料、人工智慧這幾個要素，找準突破點與剛需應用，是企業切入到元宇宙領域的基本條件。“在發展元宇宙產業過程中，形成我國自主的技術體系與數字平臺，進而創造出全新資訊互動終端與互動方式是完全可能的。”
【記者】汪祥波
【作者】 汪祥波
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