LED電視在3D模式下的視覺健康舒適度測試研究

蔡建奇，王 薇，邵光達

（中標能效科技（北京）有限公司，北京 100088）

LED電視在3D模式下的視覺健康舒適度測試研究

蔡建奇，王 薇，邵光達

（中標能效科技（北京）有限公司，北京 100088）

通過客觀量測人眼觀視時的各項視覺生理指標，并將各項指標嵌入人眼健康舒適度評價模型進行分析運算的方式，經由180人次的人因實驗，從視覺健康舒適度等方面對3款主流品牌的LED電視樣機進行了較為詳細的測試與評價。

視覺健康舒適度；3D電視；人因學

隨著顯示行業技術不斷革新，家電市場產品更新換代的步伐不斷加快，LED電視、3D電視、智能電視等新興品類層出不窮，同時伴隨著3D影像制作技術的發展進步，《阿凡達》、《變形金剛》等大量制作精良的3D電影重磅推出，觀影人數急劇增加。諸如3D電影、電視等3D顯示技術已成為當今屏幕顯示技術發展的最主要趨勢。而長時間觀看3D影像所導致的視覺質量下降問題，也越來越引發人們的關注[1-4]。消費者對于電視的選擇也從一般功能性需求上升為更健康、舒適、使用便捷的人性化需求。因此，建立一套可靠而準確的用于評價3D顯示技術的視覺疲勞評測指標，對觀視時電視對人眼視覺健康影響的研究是非常必要和迫切的[5-6]。

本測試研究選取了3款市場主流的具有可比性的電視樣機，從視覺健康舒適度等方面對LED電視進行了測試與評價。同時由于在觀看3D電視時要佩戴3D眼鏡，不同品質的3D眼鏡也會對消費者在觀看3D電視的視覺舒適度產生影響，因此本研究對3款電視機贈送的3D眼鏡進行了物理指標的檢測，并選用了一副符合《偏振式三維立體眼鏡行業標準》要求的標準3D眼鏡進行比對測試，從而找出不同3D眼鏡對人眼舒適度的影響結果，也為消費者在選購3D電視提供了參考和依據[7-8]。

1 實驗信息

本測試研究的被測電視樣機主要考慮市場上主流銷售的47 in（1 in=2.54 cm）LED電視，由組織測試研究的中標能效科技（北京）有限公司從主流銷售渠道購置了3款價位相近、功能相當的國內外主流品牌的電視樣機，具體清單見表1。

表1 3款市場熱銷主流電視樣機參數

本測試研究依據國際眼科視覺光學界對于人眼疲勞生理分析及人眼成像體現質量通用的關鍵評價指標，按照眼科醫學檢查的測試方案并采納了ISO人因學相關評價方法進行設計[9-10]。此次人因測試是在相同的環境和相同的電視參數設置下完成的。研究人員按照被測樣機的消費群體，將性別、年齡、文化程度、地域各不相同的消費者組成被試群體，并從中篩選出視力、屈光等視覺指標均符合要求的被試人員。測試過程中所有被試人員需用被測樣機觀看相同時長、相同片源的畫面，并選擇固定時間節點對被試人員的各項視覺指標進行量測，通過人眼健康舒適度評價模型對被試人員各時間節點的各項視覺指標進行客觀的分析運算，從而得出不同品牌被測樣機對人眼的視覺健康等級和舒適度效果[6]。

參與本測試的被試人員共計180人次，每款電視樣機為30人次。

2 家用電視視覺健康舒適度的評測技術要求和評測方法

2.1 技術要求

視覺健康舒適度（MAR指數）是對眼部視覺疲勞進行客觀量化的指標，它基于人的眼軸和角膜屈光的變化，實現了對人眼健康舒適度的客觀評價。其中，眼軸是指人眼角膜到視網膜的一條中軸線，眼軸長度是衡量一個人近視與否的重要指標，常規情況下人眼近視的表征就是眼軸增長。而角膜屈光反應了人眼的視力情況，提供了人眼近80%的屈光力。

MAR指數經由對2 500人次的人因樣本的六大類人眼生理指標進行了客觀測量和研究分析，能夠客觀、準確、科學地評價人眼視覺健康舒適度等級，詳見表2。這六大類人眼生理指標包括調節與輻輳（評價人眼睫狀肌的伸縮功能和眼球轉動機能）、眼壓、基礎視覺（是指人眼的近/遠視度數、散光度數和散光軸位）、視覺光學傳遞函數、人眼視神經反饋及色辨識能力。

表2 MAR指數量化分級限定范圍及其人眼表征狀態

2.2 評測方法

MAR指數評測示意圖及流程如圖1所示，因為被試在觀看3D片源的時候需要佩戴3D眼鏡，3D眼鏡的優劣程度也會對被試的視覺疲勞產生影響，所以在測試電視3D功能的時候，被試分別佩戴了隨電視機贈送的3D眼鏡（以下簡稱“機鏡”）和研究人員提供的標準3D眼鏡（以下簡稱“標準鏡”）進行3D片源的觀看。表3給出了被測3款電視贈送的機鏡與標準鏡的物理參數對比。

由表3可知，3款3D電視的機鏡與標準鏡在位相差和貼合角度方面均存在差異。先鋒機鏡與標準鏡差異較小，位相差及貼合角度的值均在行業標準技術要求范圍內，而創維機鏡的位相差以及LG機鏡的貼合角度與標準鏡差異較大，均超出了行業標準技術要求范圍，這可能會在觀影過程中對用戶的視覺健康舒適度產生一定影響。

圖1 MAR指數評測示意圖及流程圖

表3 3D眼鏡物理參數

3 視覺健康舒適度評測結果及分析

同一被試分別于兩個工作日的相同時段佩戴兩組眼鏡觀看同類標準3D影片，測試其視覺功能變化，評測結果如表4所示。

表4 3款樣機的3D功能MAR指數客觀評測結果

通過測試結果可知，無論被試佩戴機鏡還是佩戴標準鏡，其MAR指數均在人眼視疲勞的耐受范圍內。但是通過得分來看，被試佩戴機鏡的MAR指數略高于佩配標準鏡的，可見佩戴標準鏡在一定程度上能夠減緩視覺疲勞感的產生。

另外，本次測試還通過對典型樣本視覺客觀值測試結果進行深入的點擴散函數（Point Spread Function，PSF）分析，得出3款3D電視在用戶觀看過程中的視覺舒適度表現。PSF用來衡量即時人眼成像的圖像分辨，通過分析PSF圖像中間彩色部分面積大小的變化，可以直觀評價被試眼部成像分辨率的變化，從而獲知被試者當時眼部視覺功能的調動情況。

PSF圖譜中：L-before，L-mid，L-end分別代表被試者左眼初始測試時眼部視覺成像分辨率即時圖、左眼45 min觀視后視覺成像分辨率即時圖、左眼90 min觀視后視覺成像分辨率即時圖。

由圖2及圖3可見，創維3D電視在佩戴標準鏡進行測試時，被試雙眼的分辨力變化均呈現“先升后降”趨勢，而在佩戴機鏡進行測試時，被試雙眼的分辨力在整個測試過程中持續下降，實驗結束時，被試雙眼的分辨力較實驗初始明顯降低。

圖2 創維3D電視測試標準鏡組典型樣本PSF圖譜

圖3 創維3D電視測試機鏡組典型樣本PSF圖譜

由圖4及圖5可見，先鋒3D電視在被試佩戴標準鏡觀影時其主輔視眼分辨力均呈現“先升后降”趨勢，說明被試雙眼視功能調動良好且呈現趨同性。但佩戴機鏡時，被試主視眼左眼的分辨力在實驗前半段呈下降趨勢，說明主視眼視功能受到抑制，同時輔視眼出現應激性調動。

由圖6及圖7可見，LG 3D電視在被試佩戴標準鏡時主視眼分辨力呈現“先升后降”趨勢，輔視眼表現出明顯的調動趨勢；而佩戴機鏡時主視眼分辨力未有明顯變化，而輔視眼則呈現明顯下降趨勢。

4 小結

本次測試研究選取了3款家用LED電視樣機作為測試對象，對LED電視在3D模式下分別佩戴隨電視贈送的3D眼鏡和標準3D眼鏡的視覺健康舒適度進行了客觀評價，結果表明3D眼鏡的物理參數對用戶的視覺健康舒適度有直接影響，在相同的觀影條件下佩戴更

圖4 先鋒3D電視測試標準鏡組典型樣本PSF圖譜

圖5 先鋒3D電視測試機鏡組典型樣本PSF圖譜

圖6 LG 3D電視測試標準鏡組典型樣本PSF圖譜

圖7 LG 3D電視測試機鏡組典型樣本PSF圖譜

加符合用戶生理需求的3D眼鏡能為用戶帶來更加舒適的視覺體驗，減緩視疲勞。望本研究能為電視企業在3D眼鏡的技術改良方面提供一些參考建議。

[1] 顧力剛，韓福榮.不同類型顯示器及其表示方式對視覺疲勞的影響[J].北京工業大學學報，2000，26（2）：64-67.

[2]UKAIK，HOWARTH P A.Visual fatigue caused by viewing ste?reoscopic motion images:background，theories，and observations [J].Displays，2008，19（2）：106–116.

[3]LAMBOOIJM，FORTUIN M F，IJSSELSTEIJN W A，et al.Mea?suring visual discom fort associated with 3D displays[EB/OL]. [2014-01-01].http://www.baidu.com/link?url=7ZvuCMHNmRSC?mnfwx69hgbHXi3adm7eGPR-BHQ983Wzj40vgRH_jhAId5jx3A?Kvn5_58bqROIBNdtTo8AkTPvV8fadSJKndeoOC-ubUAga?toi89XLrUvRJkJQzoWRrDAVcgMpchm_kR9_G2D9p89U_.

[4]LAMBOOIJM I，JSSELSTEIJNW A，HEYNDERICKX I.Visual discom fort of 3DTV:assessment methods and modeling[J].Dis?plays，2011，32（4）：209–218.

[5] 蔡建奇，陳凱，胡李敏，等.評價LED照明產品對人眼舒適度影響的新方法[J].照明工程學報，2013，24（S）：22-26.

[6] 蔡建奇，邵光達.LED電視在2D模式下的視覺健康舒適度測試研究[J].電視技術，2014，38（6）：55-79.

[7] 蔡建奇.3D顯示技術發展和偏光式眼鏡測試方法研究[J].中國眼鏡，2012（7）：141-14.

[8] 蔡建奇，周博彥，杜鵬.以視覺健康理念引導3D產業化升級-偏光式3D眼鏡產學研合作經驗談[J].中國科技產業，2013（10）：58-61.

[9] ISO 9241-11，Ergonomic requirements for office work with visual display terminals（VDTs）--Part 11：Guidance on usability[S]. 1998.

[10]ITU-R BT.2021，立體三維電視系統的主觀評價方法[S].2008.

Study of Visual Health and Com fort by W atching 3D LED TV

CAI Jianqi,WANG Wei,SHAO Guangda
（China Standard Certification Co.，Ltd.,Beijing 100088，China）

Based on some physiological index,health and comfort evaluating model of eyes to assess three mainstream LED TV products is build.180 subjects participate in this human factors experiment.By analyzing visual com fort level, this study assess the visual fatigue after watching 3D LED-TV.

visual health and comfort;3D TV;human factors

TN949.1

A

?? 盈

2014-11-05

【本文獻信息】蔡建奇，王薇，邵光達.LED電視在3D模式下的視覺健康舒適度測試研究[J].電視技術，2014，38（24）.