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王連云：電子科技委委員，中國3D產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長

2012年，《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《新型顯示科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》明確提出要大力發(fā)展新一代3D技術(shù)。2016年，新頒布的《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》著重強調(diào)了裸眼3D在“促進數(shù)字創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，創(chuàng)造引領(lǐng)新消費”中的作用。到了2017年，VR、3D顯示等技術(shù)入選工業(yè)和信息化部發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南(2017年)》，重點強調(diào)在“基于三維圖形平臺的智能設(shè)計制造系統(tǒng)技術(shù);三維可視化試驗設(shè)計交互系統(tǒng)技術(shù);智能工廠工業(yè)控制軟件和工業(yè)應(yīng)用軟件技術(shù);工業(yè)三維大數(shù)據(jù)技術(shù)”等領(lǐng)域應(yīng)用。到了2019年，工業(yè)和信息化部、國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺聯(lián)合印發(fā)《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2019-2020年)》，明確要求：加速3D、4K、8K、VR等技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域、文教娛樂領(lǐng)域、安防監(jiān)控領(lǐng)域、醫(yī)療健康領(lǐng)域、智能交通領(lǐng)域、工業(yè)制造領(lǐng)域應(yīng)用六大方向的投入。

隨著5G時代的到來，視覺信息也將從二維向三維(3D)轉(zhuǎn)變。3D將成為智能硬件市場的下一創(chuàng)新突破點，而裸眼3D將會成為下一個智能硬件普及的黑科技。

裸眼3D顯示技術(shù)發(fā)展格局初步成型

我國3D產(chǎn)業(yè)自2008年開始進入專利快速增長期，相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進一步成熟，在3D成像、畫面質(zhì)量、圖像處理、眼球捕捉、3D聲場、機器視覺、視覺健康、3D印刷、3D打印等技術(shù)領(lǐng)域不斷取得突破。國內(nèi)企業(yè)及科研高校依托3D聯(lián)盟平臺，在此基礎(chǔ)上正在建立覆蓋硬件、軟件、內(nèi)容制作與分發(fā)、應(yīng)用與服務(wù)等環(huán)節(jié)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

雙目視差型顯示技術(shù)是目前最成熟的裸眼三維顯示技術(shù)，其利用光柵、透鏡陣列或微透鏡陣列等分光組件將二維視差圖像透射到觀察者的雙眼，通過人眼的立體視覺融合成三維視覺。從顯示原理看，液晶、OLED，量子點、Micro-LED等可實現(xiàn)二維圖像的顯示技術(shù)，都可以依托雙目視差技術(shù)實現(xiàn)裸眼三維顯示，但效果會根據(jù)顯示技術(shù)的刷新率、色彩飽和度、分辨率有所差別。雙目視差技術(shù)只使用了人眼感知三維深度暗示中的雙目視差信息，而不是全部的深度暗示，長時間觀看會導(dǎo)致眩暈和眼睛疲勞不適。2011年日本的索尼、東芝等就曾發(fā)布過裸眼3D電視，國內(nèi)外眾多企業(yè)隨后也都推出了有關(guān)產(chǎn)品，但由于裸眼3D電視存在長期觀看不舒適、可視角度小、價格高等問題，2012年前后推出的多數(shù)裸眼3D電視機已經(jīng)下架。隨著顯示技術(shù)的發(fā)展和3D內(nèi)容的豐富，裸眼3D電視再度走到前臺。目前，采用雙目視差原理的裸眼3D代表性產(chǎn)品有裸眼3D電視、裸眼3D電腦、裸眼3D手機、LED裸眼3D顯示器等。

三維顯示技術(shù)是利用人眼視覺暫留原理的真實空間成像的裸眼三維顯示技術(shù)。該技術(shù)主要分為兩種。一種是利用固體或氣體介質(zhì)，激發(fā)介質(zhì)內(nèi)的物質(zhì)形成體素，組成體素陣列形成三維景象;另一種是利用屏幕旋轉(zhuǎn)快速掃出一個成像空間，將多幅二維圖像融合成一個具有深度感的三維景象，利用人眼視覺暫留特性獲得三維立體效果。體三維顯示技術(shù)的局限在于其再現(xiàn)的三維場景是透明的，無法顯示不透明的物體，從而限制了其使用范圍。目前大型場館中對汽車產(chǎn)品、文物產(chǎn)品的裸眼三維顯示多采用體三維顯示技術(shù)。

光場顯示和全息顯示是目前最被業(yè)界認(rèn)可的裸眼三維立體顯示技術(shù)。光場三維顯示技術(shù)的原理是重建三維物體表面向各個方向發(fā)出的光線來再現(xiàn)光場，通過光場調(diào)控器件(比如定向散射屏或鏡面幕)結(jié)合高速掃描或多個顯示單元，輸出重構(gòu)三維物體的真實光場分布。全息顯示技術(shù)的原理是利用全息圖記錄物光波的振幅和相位信息，利用再現(xiàn)光波照射全息圖得到再現(xiàn)像。光場顯示和全息三維顯示技術(shù)符合人眼的觀看習(xí)慣，再現(xiàn)物體具有真實感，但目前相關(guān)產(chǎn)品大多處于實驗室階段。混合現(xiàn)實/增強現(xiàn)實公司MagicLeap宣稱采用了光場顯示技術(shù)，但尚未推出正式產(chǎn)品。目前，全息干板這一靜態(tài)全息顯示產(chǎn)品已經(jīng)成熟，動態(tài)的全息顯示技術(shù)受限于顯示器件的分辨率和尺寸、全息圖的技術(shù)速度，還處于實驗室階段。在全息計算算法、顯示器件、光場顯示等方面，清華大學(xué)、北京理工大學(xué)、東南大學(xué)、四川大學(xué)、北京郵電大學(xué)等已開展研究工作，但尚未形成具有代表性的產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品，技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用推廣仍然任重道遠。

隨著信息消費需求的持續(xù)升級，顯示技術(shù)作為信息顯示載體和人機交互窗口，升級換代步伐不斷加快，而裸眼三維立體顯示技術(shù)問世再次加快了創(chuàng)新節(jié)奏，競爭焦點開始從產(chǎn)能優(yōu)勢向創(chuàng)新優(yōu)勢轉(zhuǎn)變，創(chuàng)新能力提升成為各企業(yè)在新形勢下發(fā)展的重中之重。從技術(shù)升級情況來看，顯示產(chǎn)品形態(tài)將從硬屏到軟屏、有屏到無屏的方向轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品分辨率將從百級PPI到千級PPI升級，技術(shù)升級將推動裸眼三維立體顯示加快普及和應(yīng)用。從競爭話語權(quán)看，核心技術(shù)、知識產(chǎn)權(quán)和人才成為競爭熱點，LuxVue在Micro-LED領(lǐng)域的21項專利是吸引蘋果收購的重要原因。從應(yīng)用來看，在裸眼三維立體顯示時代，顯示技術(shù)升級換代從大規(guī)模替代向長時間滲透、小范圍增長轉(zhuǎn)變，根據(jù)產(chǎn)品、場景、環(huán)境、用途進行個性化設(shè)計成為主流，原始創(chuàng)新、顛覆性產(chǎn)品將不斷涌現(xiàn)。

裸眼3D顯示的技術(shù)種類繁多，涉及光學(xué)、生物、材料、微納技術(shù)、精細(xì)化工、半導(dǎo)體等多門學(xué)科種類，其技術(shù)的成熟和產(chǎn)業(yè)化將會帶動多個行業(yè)的企業(yè)進入，有望改變目前顯示技術(shù)種類單一、行業(yè)專業(yè)性強、企業(yè)集聚度高的現(xiàn)狀。一方面，傳統(tǒng)顯示企業(yè)將積極向三維立體顯示領(lǐng)域發(fā)展，在終端企業(yè)的需求帶動下，裸眼3D立體顯示方面的投入將不斷加大。利用雙目視差技術(shù)，以液晶、AMOLED、Micro-LED等顯示器件實現(xiàn)裸眼3D立體效果，這類企業(yè)在競爭中占據(jù)完備供應(yīng)鏈和銷售渠道的優(yōu)勢，將在短期內(nèi)占據(jù)領(lǐng)先地位。另一方面，光場、全息等新興顯示產(chǎn)品實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，新進企業(yè)憑借對技術(shù)的理解優(yōu)勢，有望開發(fā)出具有顛覆潛質(zhì)的裸眼三維立體顯示新產(chǎn)品和新應(yīng)用，搶占價值鏈高端，并使企業(yè)得到迅速發(fā)展，加速培育出新的“巨無霸”或者“小巨人”企業(yè)，從而對原有產(chǎn)業(yè)體系帶來巨大沖擊。因此，裸眼三維立體顯示技術(shù)將給顯示行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域、經(jīng)營模式和應(yīng)用范圍帶來重大改變，有望打破原有產(chǎn)業(yè)秩序，使全行業(yè)再次面臨“群雄逐鹿”的局面。

隨著裸眼三維立體顯示技術(shù)的深入發(fā)展，其市場需求將日益旺盛，進將帶動顯示產(chǎn)業(yè)的整體規(guī)模快速增長。例如，在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域，裸眼三維立體顯示將提升人機交互的效果和質(zhì)量，推動新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。預(yù)計，到2025年，全球虛擬現(xiàn)實市場規(guī)模將達到1100億美元，其中顯示器件市場規(guī)模為400億~500億美元，能實現(xiàn)裸眼三維顯示效果的光場顯示技術(shù)將走向成熟。同時，裸眼三維立體顯示技術(shù)的不斷成熟，也將給視聽娛樂產(chǎn)品帶來舒適、方便、逼真的觀看體驗，推動家居電子產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展，進而帶動產(chǎn)業(yè)和市場持續(xù)增長。此外，在科研、國防、教育、醫(yī)療、制造等專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，裸眼三維立體顯示具有人機交互和圖像處理的先天便利，可推動專業(yè)領(lǐng)域圖像處理技術(shù)的升級換代，在專業(yè)消費領(lǐng)域和中高端消費領(lǐng)域形成新增長點、新動能，成為新的利基市場。在互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能與硬件產(chǎn)品深度融合的大背景下，顯示器件的重要作用不斷加強，裸眼三維立體顯示技術(shù)將進一步擴大顯示產(chǎn)品市場應(yīng)用范圍。

裸眼3D產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)對建議

(一)強化頂層設(shè)計，布局下一代三維顯示技術(shù)

一是統(tǒng)籌規(guī)劃裸眼三維顯示產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略頂層設(shè)計，搶位發(fā)展具有原始創(chuàng)新的裸眼三維立體顯示技術(shù)。應(yīng)把握三維顯示產(chǎn)業(yè)處于起步階段、核心技術(shù)尚未成熟的機遇期，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)作用，培養(yǎng)優(yōu)勢企業(yè)和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，進行前瞻技術(shù)研發(fā)和專利布局，推動三維產(chǎn)業(yè)快速成長成成熟產(chǎn)業(yè)。二是完善產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新機制，加快三維顯示產(chǎn)品的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化，推進實驗室產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，推動三維顯示產(chǎn)品和服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，推動三維顯示商業(yè)模式和服務(wù)模式的創(chuàng)新發(fā)展。

(二)統(tǒng)籌創(chuàng)新資源，攻克前沿核心技術(shù)

一是依托國內(nèi)已有的技術(shù)儲備基礎(chǔ)，組織高校、研究院所、重點企業(yè)共同建立三維顯示國家實驗室，協(xié)同多方力量解決關(guān)鍵共性技術(shù)問題，特別是動態(tài)環(huán)境建模、人機交互、光學(xué)顯示、內(nèi)容生成等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)的聯(lián)合攻關(guān)，重點支持關(guān)鍵軟硬件開發(fā)、產(chǎn)品和系統(tǒng)集成設(shè)計，加快構(gòu)建虛擬現(xiàn)實相關(guān)應(yīng)用開發(fā)環(huán)境和測試系統(tǒng)環(huán)境，解決關(guān)鍵環(huán)節(jié)“卡脖子”問題，鼓勵開發(fā)具有更好使用體驗的創(chuàng)新型產(chǎn)品。強化3D與AI、5G、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的融合應(yīng)用，進一步提升3D產(chǎn)品的體驗感和沉浸效果，豐富3D內(nèi)容產(chǎn)品，為消費者提供高質(zhì)量的虛擬體驗。二是重點組織攻克光場采集算法、光場重建算法、全息顯示器件等一批三維顯示前沿核心技術(shù)，提升三維顯示技術(shù)創(chuàng)新能力。三是強化在光場相機、空間光調(diào)制器、微透鏡陣列等核心器件和動態(tài)環(huán)境建模、3D內(nèi)容生成等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)的聯(lián)合攻關(guān)，提升我國三維顯示產(chǎn)品的競爭力。四是引導(dǎo)規(guī)范三維顯示產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用，推動三維顯示產(chǎn)業(yè)健康有序快速發(fā)展。

(三)注重協(xié)同發(fā)展，加快打造產(chǎn)業(yè)鏈體系

一是在裸眼三維立體顯示領(lǐng)域具有技術(shù)優(yōu)勢的骨干企業(yè)中開展核心材料和關(guān)鍵裝備產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)，扶持下游內(nèi)容和服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的聚集和發(fā)展，以裸眼三維立體顯示“硬件+軟件+內(nèi)容+服務(wù)”為架構(gòu)，打造形成具有國際競爭力的新型顯示產(chǎn)業(yè)生態(tài)。二是支持有條件的顯示企業(yè)在裸眼三維立體顯示產(chǎn)業(yè)鏈進行上下游垂直整合和跨領(lǐng)域價值鏈橫向拓展，以現(xiàn)有的顯示產(chǎn)業(yè)集群為中心，建設(shè)裸眼三維立體顯示產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，推動產(chǎn)業(yè)鏈整體集聚。三是組織實施材料、設(shè)備、工藝、內(nèi)容、服務(wù)等重點領(lǐng)域“一攬子”突破計劃，吸取顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗，提高裸眼三維立體顯示的裝備、材料和工藝技術(shù)可靠性和有效性，以及內(nèi)容、服務(wù)的先進性和多樣性。組織開展首臺(套)、首批次示范應(yīng)用，加快產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的市場化應(yīng)用和推廣進程。

(四)優(yōu)化地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境

根據(jù)地方特色，強化地方競爭優(yōu)勢，強化產(chǎn)業(yè)政策的引領(lǐng)作用，優(yōu)化3D產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境。圍繞3D產(chǎn)業(yè)需求和技術(shù)優(yōu)勢，構(gòu)建以公共服務(wù)平臺為基礎(chǔ)，以研發(fā)平臺為引領(lǐng)，以產(chǎn)業(yè)化平臺為主體，布局合理、功能齊全、開放高效的創(chuàng)新平臺體系，加強技術(shù)攻關(guān)、產(chǎn)權(quán)服務(wù)、測試推廣、信息交流、創(chuàng)新孵化等服務(wù)供給。加快創(chuàng)新成果交易平臺、創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化基金建設(shè)，完善創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化服務(wù)體系，建設(shè)覆蓋全國的科技成果轉(zhuǎn)化網(wǎng)絡(luò)。鼓勵創(chuàng)業(yè)企業(yè)和創(chuàng)新團隊發(fā)展，積極培育高成長性企業(yè)，對骨干企業(yè)給予重點扶持。強化地方金融產(chǎn)品創(chuàng)新和人才政策創(chuàng)新，加強資源整合。充分發(fā)揮政法機關(guān)職能，營造誠信守法的營商環(huán)境，保護企業(yè)家創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)積極性，優(yōu)化行政辦事流程。

(五)推動地方產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展先行示范

加大政策協(xié)調(diào)力度，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展和地方布局進行科學(xué)引導(dǎo)，對標(biāo)準(zhǔn)、安全規(guī)范等進行梳理。推動地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展與國家總體規(guī)劃的協(xié)同，避免產(chǎn)業(yè)的盲目擴張發(fā)展，推動地方實現(xiàn)差異化發(fā)展。推廣部省市合作共建產(chǎn)業(yè)基地等模式，在發(fā)展基礎(chǔ)較好的地區(qū)，推進應(yīng)用示范。推進3D應(yīng)用和地方特色產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，完善區(qū)域3D信息科技創(chuàng)新體系，將產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與人民的需求、智慧城市建設(shè)相結(jié)合，形成高度融合可持續(xù)的閉環(huán)發(fā)展模式。

(六)加強隊伍建設(shè)，大力培養(yǎng)專業(yè)人才

一是對裸眼三維立體顯示人才需求開展調(diào)查和預(yù)測，建立健全高層次人才信息庫，為高校、科研單位和企業(yè)培養(yǎng)人才提供指引和參考。二是鼓勵企業(yè)面向OLED、Micro-LED、量子點、全息、光場等新興顯示技術(shù)發(fā)展需求制定人才培養(yǎng)目標(biāo)，加強企業(yè)與高校和研究機構(gòu)的合作，對在職人員進行裸眼三維立體顯示技術(shù)普及和培訓(xùn)。三是推動高校加強和豐富顯示領(lǐng)域?qū)W科專業(yè)建設(shè)，精準(zhǔn)培養(yǎng)裸眼三維立體顯示急需的微電子、半導(dǎo)體、微納技術(shù)、精細(xì)化工等領(lǐng)域的科研人員和技術(shù)人才。四是完善人才引進和激勵政策，與國外裸眼三維立體顯示技術(shù)研究領(lǐng)先的企業(yè)和研究機構(gòu)合作，建立頂級專家引進計劃，引進一批在裸眼三維立體顯示方面具有國際影響力的學(xué)術(shù)帶頭人和關(guān)鍵技術(shù)項目負(fù)責(zé)人。