3D技术的前世今生

    近年来，3D风潮席卷全球。如今，无论是3D墙绘艺术、3D打印技术，抑或是我们身边的裸眼3D手机、3D电视、3D电影，3D技术已经渗透到我们生活的方方面面，以崭新多样的形式呈现给大众。英国《经济学人》甚至认为3D技术“将推动实现第三次工业革命”。

    3D技术的原理，来源于人们双眼的视差，即人眼的三维视觉特性。由于人的两眼瞳距约65毫米，因而在人们用双眼观察物体时，物体在左右两眼视网膜上的成像略有差别，从而产生了强烈的立体感。

    3D技术最早可以追溯到19世纪。1838年，英国物理学家查尔斯·惠斯通发明了体视镜，这是最早可以观看3D立体图像的装置。他的装置看似复杂庞大却很有效，仅仅通过两面倾角45度的反射镜以及分摆在两侧的图片，当人眼从正面直视反射镜时，双眼所看到的同一物体成像是不同的，从而产生三维的立体视觉感受，由此开启了人们的3D视觉体验。

    1849年，苏格兰科学家大卫·布鲁斯特改进了体视镜。作为查尔斯·惠斯通的竞争对手，他试图改进体视镜图片分开摆置且笨重复杂的缺点。他利用棱镜将图片限制在一个特定大小的盒中，不仅大大缩小了体视镜的体积，还使其更方便观察和携带。改进之后的体视镜在1851年的万国博览会上进行了展览，并幸运地得到了维多利亚女王的青睐。随后，一夜之间，250000个体视镜被生产，立体图片风靡一时。

    1860年，老奥利弗·温德尔·霍姆斯发明了“美国体视镜”。它由两个棱形透镜和一个木架组成，因为发明者放弃了专利申请，其价格也经济实惠，再加上其手持流线形的特性，使之成为19世纪人们观看3D图像最流行的娱乐工具。

    中国大众最早接触到的3D的技术，可能还是从精彩的3D电影开始。看过电影《阿凡达》的人，除了感叹故事情节的跌宕外，无不对影片中显现的立体视觉盛宴赞叹不已，观众不再去“看”银幕，而是去“体验”一个新世界。

    如今的3D眼镜早已不再是电影院的专属配件，它的魔力延伸到了医学界。医生纷纷戴“墨镜”进行手术，微创手术进入到了3D的全新时代。手术医生通过3D眼镜，从监视器中清楚地辨认、分离组织器官周围的结构，有效地克服了传统二维显示技术的缺陷，还原了真实视野中的三维立体感觉。这不仅有效地提高了手术的成功率，而且最大限度地减少了手术对病灶周边血管和神经的不必要损伤。

    与3D眼镜原理不同的是，3D打印技术以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体。伴随着第三次工业革命的到来，3D技术在航空航天、工业制造、建筑工程和个人化定制等领域内的竞争日趋激烈，整个制造业都可能会因此被颠覆。

    （作者单位：中国科学技术大学科技史与科技考古系）