裸眼3D技术在视觉设计中的应用

天津师范大学/雷喻岚

随着科技水平的提高，大众对于直观性和欣赏性的要求越来越高，寻常简单的二维视觉效果已经不能满足人们对于信息接收的视觉欣赏要求。因此区别于普通3D 技术，不需要佩戴设备就可以欣赏到的裸眼3D 视觉设计一经出现，就占据了大众眼球，吸引了极高的关注度。目前裸眼3D 技术已经应用于多个领域，例如医学领域、广告传媒领域、科研领域等，裸眼3D 技术拥有独特的艺术效果备受大众喜爱，作为如今科技发展的重点之一，拥有广阔而发展的前景。本文主要通过对裸眼3D 技术在视觉设计方面的应用现状的探讨，分析其技术特性，展望这种新技术带给我们不同的具有交互形式的应用形式的可能。

一、裸眼3D技术的显示原理及特性

图1 柱透镜立体显示屏示意图

需要外界设备进行视觉感知的3D 显示技术在一定程度上对观众的观看体验造成影响，无法真正意义上解放双眼，沉浸到作品中去，而裸眼3D 技术不需要辅助设备就能实现3D 显示，故而推进裸眼3D技术的研究愈发火热。裸眼3D技术主要由左右眼的定位产生立体视觉，在当前技术发展的阶段，只要依靠左右眼距而产生的视觉差进行立体显示。根据上述原理主流裸眼3D技术主要分为两类，分别是柱透镜、视差障栅。

目前多数应用的裸眼3D 技术的原理是利用左右眼的视差，通过屏幕改造和计算机软件处理，创造出以裸眼便可以观赏到的，具有三维视觉效果并且不可接触没有实体的视觉场景设计。作为一种特殊的、新颖而具有个性化的三维立体视觉的表达形式，它的技术本身具有很多特性。

（一）传播视觉信息的新型媒介

如今，二维技术成熟难以突破，很难吸引用户眼球，平面广告宣传不再对产品起积极有效的作用，更多成为了用户审美疲劳下的负担。作为新型媒介，裸眼3D 技术加持下的视觉作品却能频频吸引流量成为话题引发热议，它营造出的视觉空间较平面广告的优势是三维空间是可以无限延伸的，这也为设计提供了更多的可能性和发展空间，相同的设计可能会因为深度不同而产生不同的反响。

图2 视差障栅立体显示屏示意图

图3 深圳首个垂直LED裸眼3D巨幕（图片来源：搜狐焦点）

图4 北京冬奥会开幕式（图片来源：奥林匹克运动会官方微博）

（二）提高富有交互性的视觉体验

第一部3D 电影问世时，就曾引起轩然大波，可见信息可交互对人们的吸引力。裸眼3D 广告无疑创造了一种信息交互的新可能，当人们不用佩戴眼睛就可以看到真实的3D 效果时，仿佛就置身在广告所塑造的现实场景中。交互的真实感会增加设计趣味性从而让人们产生剧烈的好奇心，同时加深对作品的理解。

（三）具备让观者沉浸式体验的能力

与以往普通的3D 电影不同，人们不单单是坐在观众席上，以旁观者的姿态去欣赏设计作品，而是更多的化身成故事中的一员，作为体验者去感受设计内涵，牢牢地抓住了人们的注意力，让真实的体验感带领观者的兴趣，引导人们视觉和思想主动自觉的跟随剧情，观者达到最佳程度体验状态。设计者也可以根据这一特性，确定视觉设计更具观赏性和互动性，让设计作品更加有血有肉。

二、裸眼3D技术在视觉设计中的应用

人们通过不同的器官感知世界，尤其是由眼睛所感受的视觉接收了人类所能感知到的80%的外界信息，而人们对于三维视觉更为敏感，所以3D电影、VR游戏等视觉体验在年轻人中热度持续不断。但因繁重不适的3D 眼镜和VR 设备影响了观感，拥有立体视觉效果的裸眼3D技术便掀起了热潮。从2020年韩国户外大屏的视觉设计“WAVE”爆火到2022 年北京冬奥会开、闭幕式上令人叹为观止的裸眼3D 舞台视觉设计，不断创新探索中裸眼3D 技术已经从多个方面逐渐融入到了我们的社会。

（一）广告媒体宣传

如今以消费者为主要核心的高速发展经济时代，户外媒体在传播信息文化中占据很重要的地位。裸眼3D 视觉广告作为近几年新型的户外宣传新媒介很容易让大众感到新奇，从而驻足观望消耗时间和注意力了解作品内容，达到欣赏创作者的作品、品味作品深意的期望，时尚精致的裸眼3D 作品甚至可以成为该城市的地标性建筑，引发人们自主自发的前来欣赏，从而为简单的商业广告赋予新意义，最大化达到宣传的目的。2021 年8 月中外合作在深圳建设了首个垂直LED 裸眼3D 巨幕，被称为“深圳大招牌”。该建筑一经建成就引发了全国热议，视觉冲击感强烈炫酷，为大众提供与屏幕零距离互动的全新场景，迅速走红成为深圳地标之一。“深圳大招牌”大幅度丰富了城市建设，旅客流量直线上升，不仅改善了城市形象还传播了城市文化。

（二）文化艺术展示

除了上述生活日常的应用外，忙碌的工作之余，也有相当多的人其倾向于用业余时间观赏艺术表演。传统舞台艺术表演的表演方式主要是近似二维平面的，表演者主要依靠自身技巧增强舞台深度，而如今在裸眼3D 技术的辅助下，可以实现三维的表演，突破静态限制。LED显示屏在舞台中早已应用在传统的表演平台上，但过去对屏幕的应用一般是在演出者的下方和后方，无法真正和演出者融合，表演背景过于平面生硬缺少趣味性。如今在裸眼3D 技术的加持下，可以将剧本中的千山万水以拟真拟态的形象呈现在观众面前，让坐在观众席上的观看者也加入表演者的行列中去，使得观众沉浸其中，提升舞台文化传播力，加深观众对表演的理解和记忆，从而获得上佳的口碑。在沉浸式的演出下，观众获得了极为享受的观感。“幻城”呈现给观众的已经不再是简单的舞台剧，而是具备极高欣赏价值的艺术品，颠覆了传统的表达形式。2022 年北京冬奥会中“黄河之水天上来”“再战”及冰雪花牌漫天飞舞和点燃圣火的场景都是由裸眼3D 技术实现的。观众们坐在又高又远的观众席上，却能零距离感受冬奥会精心准备的节目，融入热闹的气氛，感叹祖国的科技发展之迅速。裸眼3D 的舞台不仅带来了高质量的节目，也宣传了中国文化，树立了国际形象，向世界展示了中国审美。

三、裸眼3D视觉设计中的设计原则

裸眼3D 技术有诸多优秀特性，可以实现人文文化和艺术设计与科学技术的融合，是一种新型业态，在设计应用时需要考虑对文化的呈现形式和艺术表达的表现方式，遵循一定的设计原则。

（一）对于剧情设计的合理性

由于裸眼3D 效果的虚拟场景十分真实，观者会有极强的参与感，对自己扮演的角色会高度情感融合，感同身受，因此在对作品交互环节的设计应该格外重视，考虑到用户体验。首先裸眼3D 效果的呈现一般需要巨幕配合，在高精度的屏幕显示下，人们一般需要远距离观赏。高频率的交互容易加重观者眼球负担，造成三维眩晕等不适症状，若单一交互环节出现多视点互动，观者在多次转换视角的情况下，很大概率会感到立体式视觉疲劳，思维跟不上或视线来不及转移错过重要情节。其次，交互设计的剧情情节设计也十分关键，不同于传统二维设计和佩戴眼镜式的普通3D情景设计，裸眼3D因为可以从多角度观看，对剧情的完整性和合理性也有了更大的考研，简单的交互情节可能因为观者角度不同而出现不能理解和接受的剧情漏洞，故而剧情设计需要高标准的完善，考虑整体故事，必要增加故事完整性。

（二）满足三维空间的协调性

目前的裸眼3D 技术仍被一定程度的限制，但三维的效果却可以无限延伸，因此在进行场景塑造时，人们可能会从多个不同于配戴眼镜的3D 电影的角度，看到场景中物体的多个面，不同的视角可能会看到设计中容易被遗漏的阴影面，对场景设计能力的需求也大幅度提高。观者的水平视角一般情况是不会独立存在的，常常会被垂直视角影响，从而影响画面的透视，这样也就需要将透视程度加大，那么场景塑造时可能会对一部分的场景元素造成畸形形变，出现重影或不合理的现象，但如果不改变透视，则会减弱立体感，影响立体效果。对于这种情况可以寻找平衡点，使得立体感和场景元素合理都能得到实现，最大化优化视觉体验。

四、裸眼3D技术在视觉设计中的展望

（一）改变传统教育的新形式

教育教学与现代科技结合已经是现在必备的课堂氛围，多媒体加入教学设备时就为教学提供了相当程度的便利，大幅度推进了教师授课能力和学生学习效率。运用裸眼3D 技术呈现一些较为危险的教学环节例如化学实验等，也可以避免真实场景所带来的安全隐患。

（二）移动设备实现裸眼3D效果

现有的裸眼3D 技术不论是柱透镜技术或是视差障栅技术等，都存在不能与市面上大多屏幕兼容的缺点。人们日常接触最多的屏幕归根到底是手机、电脑和电视，但裸眼3D 效果在这些设备上暂时还不能很好的实现，户外大屏的创意设计或精美的舞台效果大多是通过观者用手机记录下来，进行二次传播，对现场的裸眼3D 效果并不能很好地在手机上呈现出来，但又因为距离限制不能实现所有人都到现场欣赏作品，所以若能解决屏幕兼容问题，实现手持裸眼3D，将会对裸眼3D的技术发展带来传播交流的可能。

（三）博物馆展厅新模式

根据裸眼3D 技术的原理，将博物馆上方屋顶空间或正厅墙面进行组装屏幕，通过多个屏幕辅助，构建出虚拟场景。通过完整、连续而且逼真的画面塑造，将人们代入构建的虚拟场景中，改变过去静态的表达方式，让人们有身临其境的感觉，更能增强历史氛围感。另外还可以增加定点交互体验，当人们走在不同的区域时，场景也会随之转换，随着场景的递进，带动人们的思维更加直观的理解历史背景。

五、结语

自从裸眼3D 艺术作品问世，就频频引发大众高度关注，上文根据对广告媒体和艺术表演两类在视觉设计中常见的应用场景的研究探讨，总结出裸眼3D 的特性，从而展望未来裸眼3D技术的发展应用场景。研究裸眼3D技术的应用可以突破传统视觉展现形式，为视觉设计带来更多不同方向的发展可能，促进技术发展和艺术革新。未来裸眼3D 技术经过对不足的完善和放大自身优势特点，走进日常生活，成为主流媒介指日可待。