3D技術的前世今生

　　近年來，3D風潮席卷全球。如今，無論是3D牆繪藝術、3D打印技術，抑或是我們身邊的裸眼3D手機、3D電視、3D電影，3D技術已經滲透到我們生活的方方面面，以嶄新多樣的形式呈現給大眾。英國《經濟學人》甚至認為3D技術“將推動實現第三次工業革命”。

　　3D技術的原理，來源於人們雙眼的視差，即人眼的三維視覺特性。由於人的兩眼瞳距約65毫米，因而在人們用雙眼觀察物體時，物體在左右兩眼視網膜上的成像略有差別，從而產生了強烈的立體感。

　　3D技術最早可以追溯到19世紀。1838年，英國物理學家查爾斯·惠斯通發明了體視鏡，這是最早可以觀看3D立體圖像的裝置。他的裝置看似復雜龐大卻很有效，僅僅通過兩面傾角45度的反射鏡以及分擺在兩側的圖片，當人眼從正面直視反射鏡時，雙眼所看到的同一物體成像是不同的，從而產生三維的立體視覺感受，由此開啟了人們的3D視覺體驗。

　　1849年，蘇格蘭科學家大衛·布魯斯特改進了體視鏡。作為查爾斯·惠斯通的競爭對手，他試圖改進體視鏡圖片分開擺置且笨重復雜的缺點。他利用棱鏡將圖片限制在一個特定大小的盒中，不僅大大縮小了體視鏡的體積，還使其更方便觀察和攜帶。改進之后的體視鏡在1851年的萬國博覽會上進行了展覽，並幸運地得到了維多利亞女王的青睞。隨后，一夜之間，250000個體視鏡被生產，立體圖片風靡一時。

　　1860年，老奧利弗·溫德爾·霍姆斯發明了“美國體視鏡”。它由兩個棱形透鏡和一個木架組成，因為發明者放棄了專利申請，其價格也經濟實惠，再加上其手持流線形的特性，使之成為19世紀人們觀看3D圖像最流行的娛樂工具。

　　中國大眾最早接觸到的3D的技術，可能還是從精彩的3D電影開始。看過電影《阿凡達》的人，除了感嘆故事情節的跌宕外，無不對影片中顯現的立體視覺盛宴贊嘆不已，觀眾不再去“看”銀幕，而是去“體驗”一個新世界。

　　如今的3D眼鏡早已不再是電影院的專屬配件，它的魔力延伸到了醫學界。醫生紛紛戴“墨鏡”進行手術，微創手術進入到了3D的全新時代。手術醫生通過3D眼鏡，從監視器中清楚地辨認、分離組織器官周圍的結構，有效地克服了傳統二維顯示技術的缺陷，還原了真實視野中的三維立體感覺。這不僅有效地提高了手術的成功率，而且最大限度地減少了手術對病灶周邊血管和神經的不必要損傷。

　　與3D眼鏡原理不同的是，3D打印技術以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構造物體。伴隨著第三次工業革命的到來，3D技術在航空航天、工業制造、建筑工程和個人化定制等領域內的競爭日趨激烈，整個制造業都可能會因此被顛覆。

　　（作者單位：中國科學技術大學科技史與科技考古系）

(來源:光明日報)