LED电视在3D模式下的视觉健康舒适度测试研究

蔡建奇，王 薇，邵光达

（中标能效科技（北京）有限公司，北京 100088）

LED电视在3D模式下的视觉健康舒适度测试研究

蔡建奇，王 薇，邵光达

（中标能效科技（北京）有限公司，北京 100088）

通过客观量测人眼观视时的各项视觉生理指标，并将各项指标嵌入人眼健康舒适度评价模型进行分析运算的方式，经由180人次的人因实验，从视觉健康舒适度等方面对3款主流品牌的LED电视样机进行了较为详细的测试与评价。

视觉健康舒适度；3D电视；人因学

随着显示行业技术不断革新，家电市场产品更新换代的步伐不断加快，LED电视、3D电视、智能电视等新兴品类层出不穷，同时伴随着3D影像制作技术的发展进步，《阿凡达》、《变形金刚》等大量制作精良的3D电影重磅推出，观影人数急剧增加。诸如3D电影、电视等3D显示技术已成为当今屏幕显示技术发展的最主要趋势。而长时间观看3D影像所导致的视觉质量下降问题，也越来越引发人们的关注[1-4]。消费者对于电视的选择也从一般功能性需求上升为更健康、舒适、使用便捷的人性化需求。因此，建立一套可靠而准确的用于评价3D显示技术的视觉疲劳评测指标，对观视时电视对人眼视觉健康影响的研究是非常必要和迫切的[5-6]。

本测试研究选取了3款市场主流的具有可比性的电视样机，从视觉健康舒适度等方面对LED电视进行了测试与评价。同时由于在观看3D电视时要佩戴3D眼镜，不同品质的3D眼镜也会对消费者在观看3D电视的视觉舒适度产生影响，因此本研究对3款电视机赠送的3D眼镜进行了物理指标的检测，并选用了一副符合《偏振式三维立体眼镜行业标准》要求的标准3D眼镜进行比对测试，从而找出不同3D眼镜对人眼舒适度的影响结果，也为消费者在选购3D电视提供了参考和依据[7-8]。

1 实验信息

本测试研究的被测电视样机主要考虑市场上主流销售的47 in（1 in=2.54 cm）LED电视，由组织测试研究的中标能效科技（北京）有限公司从主流销售渠道购置了3款价位相近、功能相当的国内外主流品牌的电视样机，具体清单见表1。

表1 3款市场热销主流电视样机参数

本测试研究依据国际眼科视觉光学界对于人眼疲劳生理分析及人眼成像体现质量通用的关键评价指标，按照眼科医学检查的测试方案并采纳了ISO人因学相关评价方法进行设计[9-10]。此次人因测试是在相同的环境和相同的电视参数设置下完成的。研究人员按照被测样机的消费群体，将性别、年龄、文化程度、地域各不相同的消费者组成被试群体，并从中筛选出视力、屈光等视觉指标均符合要求的被试人员。测试过程中所有被试人员需用被测样机观看相同时长、相同片源的画面，并选择固定时间节点对被试人员的各项视觉指标进行量测，通过人眼健康舒适度评价模型对被试人员各时间节点的各项视觉指标进行客观的分析运算，从而得出不同品牌被测样机对人眼的视觉健康等级和舒适度效果[6]。

参与本测试的被试人员共计180人次，每款电视样机为30人次。

2 家用电视视觉健康舒适度的评测技术要求和评测方法

2.1 技术要求

视觉健康舒适度（MAR指数）是对眼部视觉疲劳进行客观量化的指标，它基于人的眼轴和角膜屈光的变化，实现了对人眼健康舒适度的客观评价。其中，眼轴是指人眼角膜到视网膜的一条中轴线，眼轴长度是衡量一个人近视与否的重要指标，常规情况下人眼近视的表征就是眼轴增长。而角膜屈光反应了人眼的视力情况，提供了人眼近80%的屈光力。

MAR指数经由对2 500人次的人因样本的六大类人眼生理指标进行了客观测量和研究分析，能够客观、准确、科学地评价人眼视觉健康舒适度等级，详见表2。这六大类人眼生理指标包括调节与辐辏（评价人眼睫状肌的伸缩功能和眼球转动机能）、眼压、基础视觉（是指人眼的近/远视度数、散光度数和散光轴位）、视觉光学传递函数、人眼视神经反馈及色辨识能力。

表2 MAR指数量化分级限定范围及其人眼表征状态

2.2 评测方法

MAR指数评测示意图及流程如图1所示，因为被试在观看3D片源的时候需要佩戴3D眼镜，3D眼镜的优劣程度也会对被试的视觉疲劳产生影响，所以在测试电视3D功能的时候，被试分别佩戴了随电视机赠送的3D眼镜（以下简称“机镜”）和研究人员提供的标准3D眼镜（以下简称“标准镜”）进行3D片源的观看。表3给出了被测3款电视赠送的机镜与标准镜的物理参数对比。

由表3可知，3款3D电视的机镜与标准镜在位相差和贴合角度方面均存在差异。先锋机镜与标准镜差异较小，位相差及贴合角度的值均在行业标准技术要求范围内，而创维机镜的位相差以及LG机镜的贴合角度与标准镜差异较大，均超出了行业标准技术要求范围，这可能会在观影过程中对用户的视觉健康舒适度产生一定影响。

图1 MAR指数评测示意图及流程图

表3 3D眼镜物理参数

3 视觉健康舒适度评测结果及分析

同一被试分别于两个工作日的相同时段佩戴两组眼镜观看同类标准3D影片，测试其视觉功能变化，评测结果如表4所示。

表4 3款样机的3D功能MAR指数客观评测结果

通过测试结果可知，无论被试佩戴机镜还是佩戴标准镜，其MAR指数均在人眼视疲劳的耐受范围内。但是通过得分来看，被试佩戴机镜的MAR指数略高于佩配标准镜的，可见佩戴标准镜在一定程度上能够减缓视觉疲劳感的产生。

另外，本次测试还通过对典型样本视觉客观值测试结果进行深入的点扩散函数（Point Spread Function，PSF）分析，得出3款3D电视在用户观看过程中的视觉舒适度表现。PSF用来衡量即时人眼成像的图像分辨，通过分析PSF图像中间彩色部分面积大小的变化，可以直观评价被试眼部成像分辨率的变化，从而获知被试者当时眼部视觉功能的调动情况。

PSF图谱中：L-before，L-mid，L-end分别代表被试者左眼初始测试时眼部视觉成像分辨率即时图、左眼45 min观视后视觉成像分辨率即时图、左眼90 min观视后视觉成像分辨率即时图。

由图2及图3可见，创维3D电视在佩戴标准镜进行测试时，被试双眼的分辨力变化均呈现“先升后降”趋势，而在佩戴机镜进行测试时，被试双眼的分辨力在整个测试过程中持续下降，实验结束时，被试双眼的分辨力较实验初始明显降低。

图2 创维3D电视测试标准镜组典型样本PSF图谱

图3 创维3D电视测试机镜组典型样本PSF图谱

由图4及图5可见，先锋3D电视在被试佩戴标准镜观影时其主辅视眼分辨力均呈现“先升后降”趋势，说明被试双眼视功能调动良好且呈现趋同性。但佩戴机镜时，被试主视眼左眼的分辨力在实验前半段呈下降趋势，说明主视眼视功能受到抑制，同时辅视眼出现应激性调动。

由图6及图7可见，LG 3D电视在被试佩戴标准镜时主视眼分辨力呈现“先升后降”趋势，辅视眼表现出明显的调动趋势；而佩戴机镜时主视眼分辨力未有明显变化，而辅视眼则呈现明显下降趋势。

4 小结

本次测试研究选取了3款家用LED电视样机作为测试对象，对LED电视在3D模式下分别佩戴随电视赠送的3D眼镜和标准3D眼镜的视觉健康舒适度进行了客观评价，结果表明3D眼镜的物理参数对用户的视觉健康舒适度有直接影响，在相同的观影条件下佩戴更

图4 先锋3D电视测试标准镜组典型样本PSF图谱

图5 先锋3D电视测试机镜组典型样本PSF图谱

图6 LG 3D电视测试标准镜组典型样本PSF图谱

图7 LG 3D电视测试机镜组典型样本PSF图谱

加符合用户生理需求的3D眼镜能为用户带来更加舒适的视觉体验，减缓视疲劳。望本研究能为电视企业在3D眼镜的技术改良方面提供一些参考建议。

[1] 顾力刚，韩福荣.不同类型显示器及其表示方式对视觉疲劳的影响[J].北京工业大学学报，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，陈凯，胡李敏，等.评价LED照明产品对人眼舒适度影响的新方法[J].照明工程学报，2013，24（S）：22-26.

[6] 蔡建奇，邵光达.LED电视在2D模式下的视觉健康舒适度测试研究[J].电视技术，2014，38（6）：55-79.

[7] 蔡建奇.3D显示技术发展和偏光式眼镜测试方法研究[J].中国眼镜，2012（7）：141-14.

[8] 蔡建奇，周博彦，杜鹏.以视觉健康理念引导3D产业化升级-偏光式3D眼镜产学研合作经验谈[J].中国科技产业，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，立体三维电视系统的主观评价方法[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

【本文献信息】蔡建奇，王薇，邵光达.LED电视在3D模式下的视觉健康舒适度测试研究[J].电视技术，2014，38（24）.