創(chuàng)新引領的科研突破——訪南昌大學機電工程學院梁發(fā)云博士

本刊記者 王海濤

在人類文明的發(fā)展過程中，科學技術總是扮演著歷史推動者的角色。每一個技術革命，都引領人類邁進新的時代。就在我們當前所處的信息時代，一項新技術往往能夠在短短幾年內，形成產(chǎn)值上百億的產(chǎn)業(yè)，并且在其所在的領域成為領導者。技術的創(chuàng)新帶來的價值，史無前例地達到了極致。

裸眼3D是未來顯示技術發(fā)展的必然趨勢與終極方向，隨著光柵、指向光源、全息、體顯示等裸眼3D技術的快速發(fā)展，為人們帶來了全新的視覺體驗與消費方式，同時手機、廣告、展覽、軍事、醫(yī)療等先行行業(yè)對于裸眼3D顯示也有著極其迫切強烈的應用需求。

而究竟何為裸眼3D，緣何如此吸引大眾關注呢？

南昌大學機電工程學院副教授梁發(fā)云解釋說：裸眼3D技術是一種采用視差障壁技術、柱狀透鏡技術或者夠通過一定間隔重疊的兩塊液晶面板MLD技術，實現(xiàn)在不使用專用眼鏡的情況下，觀看圖像及文字時呈現(xiàn)突出屏幕的3D效果。裸眼3D技術可以廣泛應用于臺式計算機顯示器、筆記本計算機顯示器、3D廣告機、移動3D電視、手機、平板電腦等領域，具有巨大的市場價值。

立足國需 服務產(chǎn)業(yè)

梁發(fā)云2005年畢業(yè)于合肥工業(yè)大學儀器科學與光電工程學院，先后在國營企業(yè)、船舶重工集團研究所、高新技術企業(yè)任職。隨后在南昌大學機電工程學院從事教學科研工作。其研究團隊在裸眼3D技術、機器人立體視覺交互技術等領域做出了出色的成績，獲得多項科技成果獎，并承擔國家自然科學基金、省部級科技項目的研究工作。發(fā)表論文近20多篇，獲得國家專利10余項。

2012年12月16日，江西省教育部門在南昌組織有關專家召開了“裸眼3D技術理論及應用研究”科技成果鑒定會。鑒定結論為，項目研究內容及成果豐富，創(chuàng)新性明顯，在裸眼3D技術參數(shù)評價方法和自動多視點技術研究方面達到了國內領先水平，具有重要的理論意義和實際應用價值。

這一成果研究的光學差分式裸眼3D技術可以作為圖像、視頻、文字的視覺接口，廣泛應用于圖文顯示設備。在攻關過程中，梁發(fā)云團隊使用光學差分板固定在液晶顯示屏的前面（或后面）構成前置式與后置式的裸眼3D液晶屏，液晶屏是用TFT－LCD作為圖像顯示單元，左右眼圖像分別顯示在奇列和偶列構成的亞屏幕上，其光學差分組件改變圖像顯示單元上的左右眼圖像傳輸光線，在觀看區(qū)域會聚后形成左右眼獨立視區(qū)，雙眼接收到各自獨立的互不干擾的圖像，從而獲得立體視覺效果。

技術的關鍵在于裸眼3D光學機理的研究、光學差分組件參數(shù)的計算仿真及其設計加工和組裝。成果中的光學差分組件使用液晶技術加工制造，液晶層的厚度控制在8微米，使用電極上的動態(tài)驅動信號使液晶分子產(chǎn)生扭轉形成電子光柵，從而產(chǎn)生3D光學差分效應。而在電極無驅動信號時，光學差分組件處于不工作狀態(tài)，不對光線進行調制,使得LCD屏兼容于2D顯示。

通過攻關，他們提出了亞屏幕分區(qū)、獨立視區(qū)及其空間分布特征等理論，完善了裸眼3D技術的光學機理研究；探索了立體度參數(shù)及相應測試方法，完成裸眼式3D顯示器的質量評價和視覺特性測試研究；提出一種具有特色的不同于柱透鏡原理的自動多視點技術實現(xiàn)方法，在眼睛識別與跟蹤算法和播放軟件等方面進行了深入研究；設計并研制了視差分離光學板，開發(fā)了前置式和后置式的多種規(guī)格尺寸的裸眼3D顯示器樣機：樣機能形成左右眼圖像完全分離的獨立視區(qū)，滿足裸眼觀看3D影像的要求。

他們的成果完善了裸眼3D技術的光學研究，研制了裸眼3D顯示器，具有良好的3D視覺效果；研究了裸眼式3D顯示器的技術質量評價方法及測試儀器，為技術質量測試和建立國家標準提供了依據(jù)；自動多視點技術的研究充實了裸眼3D技術研究的內涵。

“裸眼3D技術理論及應用”研究在光學機理、技術質量評價及測試、自動多視點技術等方面的研究成果，對新型顯示技術的發(fā)展做出了一定的貢獻。技術性的研究成果可產(chǎn)業(yè)化推廣，與光電顯示技術公司合作開發(fā)適用產(chǎn)品，服務于社會經(jīng)濟建設?！?/p>

創(chuàng)新前沿 領航發(fā)展

裸眼3D技術是光電顯示的重要研究領域，在多行業(yè)有重要的應用，為了凝聚研究方向，在光學機理、評價標準和測試方法、視覺特性、3D圖像與視屏信號處理方法、微電子3D電路、3D傳感器、虛擬圖像、3D人機交互等領域加強研究，梁發(fā)云組建了裸眼3D技術與虛擬現(xiàn)實技術研究中心。

中心目前承擔了廳委重點科技項目和產(chǎn)學研科技項目的研究開發(fā)工作，在產(chǎn)業(yè)化應用方面承擔了中小企業(yè)創(chuàng)新基金支持的產(chǎn)業(yè)化研究。為此，研究團隊成立了南昌興亞光電科技發(fā)展有限公司，專門從事裸眼3D技術的成果轉化及產(chǎn)業(yè)化工作。

身為科技領軍人的梁發(fā)云，不僅是一名孜孜不倦的墾荒者，在科技創(chuàng)新上持之以恒，克服經(jīng)費和設備短缺等困難，堅持研以之致用，在科學技術的原野上無懼無畏地探索與開拓；而且是一名傳道授業(yè)解惑的良師，因為他深知要想有長久不竭的發(fā)展動力，技術能力和真才實學在人才培養(yǎng)中至關重要。梁發(fā)云在科研中著重培養(yǎng)研究生的實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，目前已畢業(yè)的8名碩士研究生都就職于大型企業(yè)和研究所，6名在讀研究生繼續(xù)鉆研3D技術的縱深問題。

“裸眼3D技術是新型顯示技術領域的重點發(fā)展方向，科技部“十二五”計劃專門規(guī)劃了其理論和應用的發(fā)展目標。3D技術已經(jīng)進入產(chǎn)業(yè)化階段，特別在消費電子領域具有巨大的市場前景。裸眼3D技術在平板電腦、手機、監(jiān)控、廣告機、車載等產(chǎn)業(yè)方面具有重要應用。市場容量巨大，產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)值每年上千億。”梁發(fā)云說。

最后，他向我們描繪了裸眼3D的藍圖：隨著3D市場的啟動和逐步普及，3D影視作品將加快生產(chǎn)步伐，使大部分的影視劇及視頻節(jié)目開始采用3D技術拍攝發(fā)行，3D動漫領域也將形成巨大的產(chǎn)能。裸眼3D技術的影像產(chǎn)品適合于中小尺寸的家庭電視機、電腦顯示器、監(jiān)控設備、樓宇廣告設備、車載影像設備、便攜娛樂影音設備、通訊設備等，產(chǎn)品模塊化、標準化的發(fā)展趨勢日益明顯。裸眼3D技術的應用體系非常廣泛，可以形成不同尺寸規(guī)格、功能多樣化的技術產(chǎn)品，豐富用戶需求，促進產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

因裸眼3D技術涉及面廣，產(chǎn)業(yè)發(fā)展依賴于片源、播放及前后產(chǎn)業(yè)鏈，所以在產(chǎn)業(yè)化過程中無法一步到位。對于新技術新產(chǎn)品的開發(fā)、促進和應用，將是一個較長的周期。把科研成果盡快轉化，形成生產(chǎn)力，既是工科科學研究的目標，也是一種嘗試。在當前產(chǎn)業(yè)轉型和倡導實體經(jīng)濟建設的環(huán)境下，致力于自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，具有很強的示范意義。

可以預見，在不久的將來，裸眼3D技術將會徹底改變我們的生活，我們每一個人都將隨著它的構建者們一同漫步其中。