八大高科技产品：神奇机器眼和360度3D显示器

计算机图形学年度会议Siggraph于近日落下帷幕，迪尼斯研究人员研制的一款电子动画技术机器眼成为一大焦点。这个机器眼能够像真眼一样上下左右移动，可以进行眼神交流并跟踪过往行人。

此次Siggraph盛会新技术单元共有23件展品，迪斯尼的电子动画技术机器眼便是其中之一。Siggraph 2010新技术单元负责人普雷斯顿·史密斯说：“每一年的Siggraph都有一些一致的主题。这一年，没有一个展品曾在其他地方展出过。”除了迪斯尼的机器眼外，其他一系列技术同样引起极大关注，其中包括新3D显示器技术、现实增强技术以及机器人技术。Siggraph 2010展出的技术既有大学的研究成果，也有企业实验室的努力结晶，例如迪斯尼和索尼的实验室。

1.机器眼

“迪斯尼研究”的电子动画技术机器眼在设计上较为简单。这只眼睛拥有一个透明塑料制成的内球，周围装有一组磁铁，通过着色使其拥有与人类眼睛一模一样的外表。内球悬浮在液体中，拥有一个透明的外壳。借助于外部的电磁铁，机器眼可以上下左右移动，整个过程平滑流畅并且非常容易。

“迪斯尼研究”（由迪斯尼公司的一系列实验室构成）资深研究科学家兰尼·斯穆特表示：“我们希望这只眼睛具备两个功能。一个就是能看见东西或者说拥有视觉，另一个则是能够像人类的眼睛一样平滑而流畅地移动。”

斯穆特说：“它的移动速度与人眼没什么两样，功能上也和人眼不相上下。”瞳孔和眼睛背部均采用透明设计，安装在背部的一架摄像机帮助眼睛看到东西。斯穆特希望这项技术可以被用于研制假眼。他说：“虽然立基于这项技术的假眼不可能让人恢复视力，但失去一只眼睛的人却可以因此找回曾经的容貌。”在这一年的Siggraph盛会上，迪斯尼的电子动画技术机器眼获得最佳展品奖。

2. 360度3D显示器

不需佩戴3D眼镜便可欣赏到3D影像足以让绝大多数人陷入兴奋之中。索尼研制的一款3D显示器让我们在实现这一梦想的道路上又向前迈进一步。这款显示器并不是平的，同时无需用户佩戴3D眼镜。给人的感觉是，它好像是一部科幻影片的道具。

索尼推出的大屏幕平板3D电视需要用户佩戴一种特殊的眼镜。在自己的实验室，这家公司研制出一款3D显示器原型，包裹在一个高10英寸（约合 25.4厘米），直径5英寸（约合12.7 厘米）的柱形结构内。这款3D显示器的尺寸比电视小，由于特殊的形状，站在显示器前面的用户无论从任何地方都能欣赏到3D影像，有点像《星球大战》中莱娅 公主的全息投影仪。

用户甚至可以将手伸进显示器，将里面的物体转动，让自己可以从所有角度看到它们。史密斯说：“如果你正在盯着一个头部小雕像看，你可以把手伸出来，在显示器内转动这个物体。这项技术所能实现的互动是你们此前从未看到过的。”

柱形3D显示器装有一个视频输入端口，能够与PC相连，让来自PC的视频数据在显示器上重现。显示器的一个图形处理器负责实时产生图像。此外，这种显示器同样装有一个动作传感器，用户在显示器前挥手，便可以改变显示器内图像的方向。这个系统既可以呈现静态图像，也可以呈现动态图像。对于这款目前 似乎还只是一个实验室设备的3D显示器，索尼希望它能够在视频游戏、博物馆和广告界找到自己的立足之处。

3.空中键入界面

虽然并不是每一个人都会注意到它们，但在手机触摸屏上不断堆积的指印确实令人非常讨厌。一种让触摸屏保持清洁的方式就是随身携带一块清洁布，随脏随擦。另一种更为理想的方式便是在敲击键盘的时候不触摸屏幕。

借助于一种新型用户界面——空中键入界面，用户可以在键盘上方完成输入过程，无需直接触碰键盘。这个系统装有一个微型摄像头，镜头采用广角镜头，同时借助软件精确锁定指尖在空中的位置。空中键入界面需要手机安装额外的硬件——安装在手机底部一个大约2英寸（约合5厘米）宽的扩展内。

Siggraph 2010新技术单元负责人史密斯说：“你只要把手指放在手机上方，手机立即就能探测到指尖的位置，同时对这个设备进行校准。此时，你便可以在键盘上方选择自己需要的字母，完成输入过程。”

考虑到触觉反馈在快速输入过程中的重要性，研究人员在显示屏背部安装了一个马达。这个马达会在用户“敲击”一个按键时短暂振动，给用户反馈。目前，这一系统还只能识别一根手指，因此对习惯于“一指禅”的用户再合适不过。史密斯对这项研究成果的未来应用前景非常乐观。他说：“这只是第一步。多年来，我看到太多的‘第一步’准备在5年内走向市场。类似这样的事情很多，这项技术将成为其中之一。”

4.面向未来的西洋镜

西洋镜（活动连环画转筒）是最为古老的动画之一，通过转筒上一系列图像的转动产生图像动起来的错觉。通常情况下，西洋镜外形呈柱形，上面有狭缝或者镜子，用于隔开图像并产生动画效果。西洋镜发明于19世纪50年代，一度成为颇为流行的客厅娱乐设备。

即使到了今天，这项技术仍有用武之地。2007年，迪斯尼皮克斯动画工作室研制出一款令人惊奇的西洋镜，使用了影片《玩具总动员》中的动画形象。类似皮克斯打造的现代版西洋镜用LED闪光灯取代狭缝，用3D图像取代2D图像，进而让老式的西洋镜实现升级换代。

斯密特表示西洋镜存在一个巨大缺陷，那就是图像重复。他说：“西洋镜一圈一圈地转，所呈现的都是同样的东西。我们希望做到的是奉献一场不间断的演出，并且让人们与之进行互动。”为此，迪斯尼的研究人员利用8个乒乓球打造了一个互动式西洋镜，每个球上都被画上一张笑脸，彼此之间略有不同。乒乓球被放在一个旋转的大浅盘上。整个西洋镜使用LED闪光灯照明。欣赏时，观众要朝着麦克风说话，西洋镜根据声音大小展示不同的笑脸，一次只展示一个。斯穆特说：“这是一种互动式实时定格动画。”

5.Acroban机器人

Acroban并不是类似“马文”那样患有妄想狂的机器人，它的性格非常阳光，特别适合小孩子。Acroban由法国国家信息与自动化研究所（INRIA）研制，是一款“既爱玩又听话”的机器人。在与人类互动过程中，这款机器人可以保持平衡，这要感谢在设计上模拟人体的脊柱、臀部和脚踝。

Acroban最有趣的地方莫过于在各种情形下的灵活反应，简直就和人类一模一样。在Acroban行走时，你可以抬起这个机器人的胳膊，让它朝任何一个方向移动。研究人员说，这就像指导刚开始学习走路的孩子一样。完成所有这些动作并不需要向Acroban下达任何口头命令。这款机器人是高精尖技术的产物，可以移动物体并与孩子进行互动，成为他们的朋友。

6.飘浮头全息图

让脑袋飘浮在空中与周围的其他人聊天似乎是《哈利波特》中才有的场景，又或者是一项研究人们如何与全息图互动的实验。美国盐湖城公司Holorad打造了能够在空中飘浮的3D全息图像，并且无需特殊的眼镜便可看到这些图像。这家公司与“迪斯尼研究”合作，打造了8个飘浮的头。用户对着麦克风说话，便会有一个飘浮的头出现，跟他们聊天。听起来是不是有些恐怖？现在就锻炼胆量为未来做好准备吧。在将来的某一天，这项技术将应用到主题公园和零售商，用以吸引消费者。

7.智能激光投影仪

下一代激光投影仪可以同时进行信息发送和数据收集。在发射激光束形成影像过程中，智能激光投影仪也可以充当一个探测器，对一个表面的形状、位置、方向和质地进行评估。这项技术的优势在于能够改进交互式显示，因为它不需要进行投影照相机校准或者跟踪投影面。

8.专为演员准备的头盔

类似《阿凡达》和《指环王》系列这样的影片均采用电脑CG动画技术制作，每一位演员都要与这项技术打交道，这是他们的“必修课”。通常情况下，CG动画制作需要在演员脸上涂上大量标记，用于捕捉他们的动作同时将数据传给电脑。具体到《阿凡达》身上，导演詹姆斯·卡梅隆尝试过一种头戴式系统，所采用的软件可以利用摄像机跟踪面部移动，捕捉的动作被实时投向一个3D模型。

捕捉细微的面部表情变化——尤其是眼睛和嘴巴周围的表情——对头戴式摄像机来说难度较大。这也就是为什么研究人员决定利用一项被称之为“光度立体”的LED照明技术对这一系统加以改进。这项技术帮助评估不同照明条件下的动作表情。Siggraph负责人史密斯说：“只要将这个头盔戴在头上，你就能捕捉所有面部表情，包括最细微的皮肤抽动。借助于这种头盔，演员在表演时无需在脸上涂满斑点标记。表演过程变得更为自然。”