【導語】你是否曾夢想像《鋼鐵俠》中的托尼·斯塔克那樣，在空中揮手操控三維設計圖？這一科幻場景如今正逐(zhú)步(bù)成(chéng)為現實。西班牙納瓦拉公立大學的科研團隊在人機交互頂級會議CHI 2025上發布了一項名為“FlexiVol”的新型顯示技術，讓用戶能夠直接與懸浮的三維圖像進行實時互動。這一突破不僅讓裸(luǒ)眼(yǎn)三(sān)維(wéi)顯(xiǎn)示(shì)成為可能，更為教學、醫學和工程設計等領域帶來了革命性的變化。未來，數字世界或將觸手可及。

你是否曾幻想擁有《鋼鐵俠》電影中托尼·斯塔克的實驗室？他隻需在空中揮揮手，就能將複雜的三維設計圖拆解、旋轉、組合，看上去十分酷炫。

《鋼鐵俠》劇照

這些存在於科幻電影中的場景現在已觸手可及。近日，由西班牙納瓦拉公立大學（UPNA）的計算機科學家艾洛迪·布茲比布（Elodie Bouzbib）領導的團隊，在人機交互領域的頂級會議CHI 2025上發表了一項突破性研究，向糖心免费视频展示了一種名為“FlexiVol”的新型顯示技術。該技術首次讓用戶實現了直接與懸浮在空中的三維圖像進行實時互動的夢想。

01從全息投影到體積顯示：兩種技術的區別

當糖心免费视频在電影裏看到那些酷炫的懸浮在空中的三維圖像時，腦海中浮現的第一個詞往往是“三維全息投影”（Hologram）。然而，正如麻省理工學院（MIT）3D顯示技術專家邁克爾·博夫（Michael Bove）指出，它更準確的叫法應該是“體積顯示”（Volumetric Display）。

位於布裏斯班的全息投影動物園（圖源：Hologram Zoo）

這兩者究竟有什麽區別呢？

簡單來說，全息投影，是用光來“重建”一個物體的立體圖像。全息投影技術會把物體反射光的“路徑和角度”都記錄下來，然後通過光的衍射把這些信息重新“播”出來。但它不是裸眼可見的實體，糖心免费视频的手可以毫無阻礙地穿過去(qù)，無(wú)法(fǎ)與(yǔ)三(sān)維(wéi)圖(tú)像(xiàng)“互(hù)動(dòng)”。

全息(xi)投(tóu)影(yǐng)原(yuán)理(lǐ)演(yǎn)示(shì)（圖(tú)源(yuán)：Stanford Computational Imaging Lab）

相(xiāng)比(bǐ)較(jiào)而(ér)言(yán)，體(tǐ)積(jī)顯(xiǎn)示(shì)是(shì)在(zài)一(yī)個(gè)真(zhēn)實的三維空間體內，用無數個快速移動或同時點亮的光點，“堆”出一個看得見、甚至摸得著的立體發光物體。它可不是虛無的光影，而是實實在在占據著物理空間的“光雕塑”。

體積顯示器示例（圖源：LED Pulse）

02FlexiVol：從剛性平麵到柔性幕布

體積顯示是如何工作的呢？大家肯定記得小時候玩過的翻頁動畫書。當糖心免费视频快速翻動書頁時，靜止的畫麵就動了起來。體積顯示也利用了類似的原理，即視覺暫留效應。

翻頁動畫書示例（圖源：harun uğur）

體積顯示技術通常依賴於一個高速振動的平麵器件，被稱為“擴散器”（Diffuser）。投影儀以極高的頻率，將三維物體不同深度的一幀幀2D圖像連續投射到擴散器上。由於糖心免费视频的眼睛來不及分辨每一次的閃爍，大腦會自動將這些連續的2D圖像“縫合”起來，形成一個穩定、立體的三維影像。

使用體積顯示技術遊玩《毀滅戰士》（圖源：Ancient|Youtube）

不過，傳統的體積顯示技術有一個瓶頸問題：那塊擴散器通常是剛性的。它雖然在高速運動，但本質上仍是一麵堅固的“牆”。糖心免费视频無法將手伸進去與內部的圖像互動，任何物理接觸都可能損壞設備或傷到用戶。

而(ér)FlexiVol的(de)絕(jué)妙(miào)之(zhī)處(chù)在(zài)於(yú)，研(yán)究(jiū)人(rén)員(yuán)把(bǎ)這(zhè)麵(miàn)“牆(qiáng)”改(gǎi)成(chéng)了(le)一(yī)塊(kuài)用(yòng)很(hěn)多(duō)柔(róu)軟(ruǎn)細(xì)條(tiáo)做(zuò)成(chéng)的(de)“簾(lián)子(zi)”。當(dāng)你(nǐ)的(de)手(shǒu)伸(shēn)過(guò)去(qù)時(shí)，這(zhè)些(xiē)柔(róu)軟(ruǎn)的(de)細條會像門簾一樣自然地從你手指兩邊分開。等你手拿開，它又會恢複原樣。

FlexiVol示例（圖源：Asier Marzo）

正是這個“彈性+條帶化”的創新設計，徹底打破了傳統技術物理交互的壁壘，讓用戶的手可以安全、自由地伸入三維圖像所在的體積空間中。

不過，糖心免费视频是真的“摸到”那些圖像了嗎？

從物理上來說，並非如此。

這是一種精妙的“交互幻覺”。FlexiVol係統集成了一套高速、高精度的成像設備，用來實時追蹤用戶手部的位置和動作。當你做出“抓取”“推拉”或“旋轉”的動作時，係統會立刻捕捉到這些意圖，並驅動計算機實時更新三維圖形的狀態，使其看起來就好像真的被你操縱了一樣。

一個人“捏著”3D頭骨，並以精確方式旋轉它(tā)（圖(tú)源(yuán)：UPNA）

03不(bù)用(yòng)眼(yǎn)鏡也能看到“真三維”圖像，還能多人同時圍觀

FlexiVol 的另一個優勢在於，它實現了真正意義上的裸眼三維顯示。

傳統的3D觀影、VR體驗常常需要(yào)佩(pèi)戴(dài)眼(yǎn)鏡(jìng)或頭顯設備，通過製造左右眼視差來“欺騙”人眼並製造深度感。

3D電影（圖源：planetech）

FlexiVol 則不同，它利用雙眼不同視角接收到的圖像（雙眼視差）和眼球自動調焦能力（焦點調節）這兩種視覺線索，讓人無需任何輔助設備，就能看到“漂浮在空中”的圖像，並感受到其空間深度。

這意味著，多個觀眾可以同時從不同角度觀看並交互，非常適合教學、醫學展示或工程討論等需要集體參與的場合。

兩個人正在觀察3D頭骨，其中一人正在“觸摸”眼孔（圖源：Iñigo Ezcurdia）

當然，FlexiVol的故事才剛剛開始。研究團隊已經在琢磨下一步了：他們計劃引入觸覺反饋係統，讓用戶在互動時能感受到物體的溫度、壓力或材質，營造更加逼真的體(tǐ)驗(yàn)。

畢(bì)竟(jìng)，當(dāng)糖心免费视频看到懸浮在空中的物體時，第一反應往往就是想伸手去抓。而體積顯示，可能正是讓那種衝動不再落空的技術。未來，數字世界將不再是(shì)遙(yáo)不(bù)可(kě)及(jí)、冰(bīng)冷(lěng)抽(chōu)象(xiàng)的(de)存(cún)在(zài)，而(ér)是(shì)可(kě)以(yǐ)“觸(chù)摸(mō)”的(de)真(zhēn)實(shí)體(tǐ)驗(yàn)。

參(cān)考(kǎo)資(zī)料(liào)：

1.FlexiVol: a Volumetric Display with an Elastic Diffuser to Enable Reach-Through Interaction. CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI ’25), ACM SIGCHI, Apr 2025, Yokohama, Japan.

2.http://www.discovermagazine.com/technology/its-possible-to-manipulate-this-new-interactive-hologram-which-could-improve

3.http://doi.org/10.1145/3706598.3714315

4.http://scitechdaily.com/no-longer-science-fiction-scientists-develop-first-ever-touchable-3d-holograms/

作者：劉若冰

策劃：劉穎 張超 李培元 楊柳

審核專家： 龔雷 中國科學技術大學物理學院 光學與光學工程係副教授