厉害了！这群95后正在用三维成像技术让科幻变成现实

摘要：2049年咱们能拥有一个“虚拟朋友”么？ 将来尚不可知，可是如今，咱们已经拥有了空中三维成像技术。

《银冀杀手2049》中，虚拟女朋友乔伊得到了你们的青睐，她美丽、贴心、善解人意，关心着男主的点滴，总能在适当的时候给予鼓励与帮助，陨落前冲上去说我爱你，一个从投影中透射出来的人工智能产品有了灵魂，这也许是将来科技想要到达的。

2049年咱们能拥有这样一个“虚拟朋友”么？ 将来尚不可知，可是如今，咱们已经拥有了空中三维成像技术。 这意味着，咱们的视觉方式很快就会发生翻天覆地的变化。打开手机，无论是网购、玩游戏仍是刷视频，呈如今咱们眼前的图像再也不只是手机屏幕上的二维扁平图像，而是有空间感的三维立体图。

听他们本身说

有一群来自北京邮电大学的年轻人通过6年的时间，终于实现了无介质空中成像。观众不须要佩戴任何仪器、眼镜，仅经过裸眼就可看到脱离物理屏幕40厘米以上的三维画面，极具悬浮感、立体感，由教育部组织、权威专家组成的专业委员会评价该技术为全球独创，且核心指标达到国际领先水平。并在第六届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛中拿到了全国总决赛银奖的好成绩。 北京邮电大学的95后团队是如何实现无介质空中成像的？一块儿来看看他们怎么说吧！

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文可敲代码，武可住工厂

这支平均年龄只有26岁的团队，由北京邮电大学信息光子学与光通讯国家重点实验室的十余位博士、硕士生组成。在本科期间，第一次接触到三维显示，这些年轻人就被眼前的成像效果吸引了，科幻电影中想象的场景与实际生活有了链接，那种视觉所带来的震撼感让他们热血澎湃。

“超凡幻境——将来全息光场显示的定义者”这个名字继承自往届前辈们。人们习惯把这项技术和“3D”作对比，但其实二者是彻底不一样的概念。“全息”在物理上咱们把它叫物体的所有信息，好比给一个苹果拍照，普通照片咱们能看到它的颜色、亮度等信息，而全息影像能够从手机上、平板电脑上“跳”出来，看到一个特别逼真的苹果浮如今眼前，先后左右能看到各个维度的立体影像，就是物体的所有信息。全息能够不借助任何VR眼镜、3D眼镜等辅助设备，仅靠技术呈现，将图像飞离显示屏幕，裸眼就能看见悬浮在空中的物体。

从2010年开始，导师就带领着学生们研究裸眼显示领域。课题在一代代年轻人的热血中延续，他们一路读研、读博，在三维显示领域花了大量的时间、精力，天天都在研究到底如何可以提升视觉效果，哪怕只是一丁点的进步都能让他们欢呼雀跃好久。 但这群痴迷其中的年轻人们，并无意识领域的将来性，会致使他们没法找到能够相匹配的硬软件条件，有时只是一个光学元件都能让他们崩溃许久。

为了可以让成像效果更好，每一个光学元件都会通过团队反反复复设计、但因为他们技术的前沿性，致使在市场上找不到相应的硬件支持，辛辛苦苦作的设计，每每并不能如愿生产，厂家看过设计后，要么直接拒绝说太难；要么就是加工后，拿到手里发现货不对板。

设备问题不解决，哪怕技术再牛也毫无心义，既然工厂没有办法直接按照设计生产出来，那么他们就与工人一块儿去打磨，“既然没有人能去作，那咱们就跟那些人去联系，咱们一块儿去学。”

为了找到合适的厂家，本来在实验室里搞技术、搞研发的人都跑去了工厂，与工人们一块儿讨论如何加工，连续找了三十多家工厂后才终于找到了深圳一家工厂。

工厂位于深圳郊区，周边都没有什么其余设施，这群从小没有吃过什么苦头的年轻人，拖着行李开始跟工人同吃同住，与工人一块儿讨论、研发，将本身的专业理论知识与工人的实操经验相结合。 工厂条件很艰苦，但每次一有新的方案，团队就立马火急火燎赶过去，一待就是20多天。本来陌生的工厂变成了他们的第二个大本营，曾经不熟悉的工人们也打成了一片，还经常互开玩笑，他们说工人个个都身怀绝技，工人感慨他们的发量太过浓密。

每个光学元件都通过了这般打磨，每一件产品也都是这样慢慢拼接加工出来的，每当看到产品一点点成形，这群年轻人早已忘记在工厂里所吃过的苦头。

正是这般一头扎进行业里的固执，设备才能落地。

▲设备外观

当前项目取得了阶段性胜利，但仍面临一些挑战——成像设备太大，不够轻巧便携。但相信靠他们这股死磕劲，这一问题终究会被解决，毕竟，在74年前世界上第一台通用计算机“埃尼亚克”，也曾是占地170平方米、重达30吨的庞然大物。‘

万事俱备，巧遇华为

用如今定义将来，这个研发过程远比想象中难，除了设备的生产、打磨以外，还有当前软件局限性带来的重重挑战。 全息光场景课题从2010年开始着手研究，到2016年快速发展，以后保持着每一年一次的迭代速度，在分辨率、视角和出屏距离三个重要参数上获得两到三倍的提高。2018年，在技术方案引进的过程当中与华为结下了不解之缘，缘分一直延续到如今。在产品更新迭代中，华为提供了很大的帮助。

首先，华为解决了海量数据存储问题。图像要实现三维立体，从采集过程开始，就要比二维图像更加复杂。一个三维物体在图片采集阶段，至少须要五六十台相机全方位的拍摄，这些高清图片叠加在一块儿就是一个不小的储存量，图片在传输、渲染时也会形成很是大的运算量。

将三维成像与普通电影作对比，大概会在一千倍左右。三维显示展示一张8K图片，须要7680×4320的像素，每一个像素有3个子像素，每一个子像素分开编码，一共有7680×4320×3，大概是1亿个子像素须要计算。在实验阶段，团队每每要耗费大量的时间来等待程序运行完毕，有时只是渲染一帧图像，就须要一天一晚上。

而目前正在研究的3D全息通讯技术，须要上传视频或者实时直播，单张图片就有1亿子的运算，而每一秒的视频大概有30帧左右，这样每秒的计算量就是30×1亿，目前团队使用的光线追踪技术，须要发射1亿的光线合成一张图像，速度慢，消耗时间长。

基于华为的海量存储、海量运算的技术，团队开发了一个平台，将它命名为“海量光场数据集成并行渲染平台”，经过平台将8K图片进行区域的拆分，拆成几百个小区域，每个区域同步计算，这样一来，整个运算效果获得了显著提高，并且每个区域同步的计算量也比以前使用CPU计算的速度快不少，同时下降渲染时间，达到实拍实时传输，实时显示的状态。相比于自行购买硬件，市面上高性能显卡都极其昂贵，如RTX3090价格超过一万元，使用华为云在经济上也更节省。

分布式光场图像渲染软件平台结合华为云弹性计算的特性，避免了前期的硬件投入，解决高质量光场图像渲染效率低下的难题。经过REST接口对模型数据进行管理和使用，结合华为提供的SQS点对点服务完成了此分布式系统中异步消息的构建，实现了多渲染任务的并行执行。

另外，华为解决了实时动态的问题。好比空气中浮现了一个苹果的三维影像，咱们用手去触碰，它能展示出触碰后的形态，旋转或者变形，这个就要求三维数据实时发生变化，引入华为技术以后，帮助团队实现实时数据转化，彻底实现实时的交互。

▲人体器官全息再现

2018年，团队与华为共同合做研究全息通讯领域。咱们目前的通讯方式都是二维层面的，脸、身体禁锢在屏幕中，虽然解决了大多数通话需求但将来确定不只局限于此，一位远方的母亲是否想要看见孩子立体的脸庞，并触碰到他呢？除了平常通讯，会议也逐渐成为人们工做沟通的方式，即便远隔千里，利用技术将对方一颦一笑清晰的呈如今眼前，就像科幻电影里的场景同样，听听就很兴奋。

而不管是全息视频仍是全息会议都须要两个基本技术来支撑。第一个技术就是通讯，2019年世界进入5G商用元年，华为将5G技术推向了全世界，它带来的不只仅是速度上的提高，还有万物互联的构建。华为提出了“智能体”概念，以AI为核心，以云为基础，云网边端协同。经过联接、人工智能、云、计算及行业应用的有机协同，构建一个立体感知、全域协同、精准判断、持续进化的开放的智能系统。而5G的发展正好是实现网络无缝覆盖和万物互联的基础。将来将是一个物理世界和数字世界的融合。另一个就是显示终端，华为在技术上帮助团队传输数据再实时转化成空间的真实人物浮现。目前项目第一期已经结束，团队和华为正在为第二期的研究作准备。

科幻现实化，还远吗

现在，超凡幻境项目成果已经申请国家发明专利21项、受权11项，成功应用到了国家20多个重要单位和企业中，涉及展览、通讯、金融等多个领域，用颠覆三维显示的技术同时也颠覆了其余领域的传统应用方式。

北京天文馆里，使用全息光场显示技术展现宇宙中八大行星绕着太阳转的场景，再也不是依靠屏幕中的二维图像或3D动画来展现，而是可以用真正的三维图像让人身临其境。

同时，在教育部举办的全球首届世界慕课大会中，超凡幻境项目组被邀请到现场，全球直播展现将来互联网+线上教育的可能性。

对于学习几何、空间的孩子来讲，不用再害怕缺少想象力而感受学习吃力、困难。

相信不久的将来，孩子们都可以在学习中直接看到呈现出的几何图像，无须想象，就能看到书本中描绘的物体全貌，这就意味着，将来关于立体、空间等等须要想象的知识，均可以变成咱们可以看到的三维立体图像。

而这只是超凡幻境项目将来场景的一个缩影，这群年轻人所作的事情，就是要颠覆大众习觉得常的二维视觉方式，用全新的三维视觉改变咱们生活的方方面面。目前团队正在与华为联合研发下一代交互式全息视频通讯系统，已经取得重大进展。

▲华为将本产品应用到宽带通讯业务

这世界终究是靠有追求、有热爱的年轻人在推进，当愈来愈多的年轻人能把心血都投入到定义将来领域里，那么这个社会定将会飞速发展。

做为一家拥有高端技术和人才的企业，华为一直都在为这样的年轻人提供技术支持、项目帮扶。但从去年开始，华为将再也不只限于此，与高校联合培养更多可以定义将来的高端人才。

华为联合教育部，在有关高校建设**“智能基座”产教融合协同育人基地**，现已在北京大学、清华大学、上海复旦大学、上海交通大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学等72所高校，把鲲鹏、昇腾系列课程融入计算机专业、软件工程专业、人工智能专业、电子信息专业进行首批试点。

中国的将来看高端技术的发展，高端技术的发展看各大高校的年轻人，现现在，华为带着技术走进了各大高校，相信不久的将来会有愈来愈多有技术、有想法、有热情的年轻人喷涌而出，到那时智能化还会远吗？

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