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一、 研究背景
随着电子信息技术不断发展,消费电子产品日益普及,显示器、电视机、平板电脑、手机、耳机等,以及公共场所随处可见的 LED 指示牌、触摸屏等商显产品广泛应用于生产生活,消费电子产品成为人们在生产生活中获取信息、娱乐休闲的主要途径。近年来,消费电子产品的视觉听觉友好性(以下简称视听友好)引起社会各界高度重视,其以减少产品对用户视觉听觉的不良影响、提升使用体验为出发点,涵盖了显示、声学、人机交互、内容等与视觉、听觉相关的硬件、软件品质提升,对于满足人民美好生活需要、拓展产业发展空间具有积极作用。
(一) 视听友好是增进民生福祉的重要工作
一是未成年人近视发病率居高不下。数据显示,我国未成年人近视率居高不下,超过半数是“小眼镜”,分年龄段来看,小学生的近视率约为 35%,初中生的近视率达到 70%,高中生则接近 80%。我国 92%的未成年人日均触网超 4 小时,86.5%的未成年人日均使用手机超 3 小时。提升消费电子产品视觉友好水平已成为推进近视防控关口前移的重要工作。
二是中老年人眼部疾病问题突出。研究表明,眼部疾患和视力损伤流行率会随年龄增长而上升,老人比年轻人更容易出现视力问题,除年龄增长导致的视力功能退化原因之外,长期使用电子产品一定程度加速视网膜衰老、诱发干眼症或加重老花眼等眼病。近年来,随着中老年人电子设备使用频率的增加和糖尿病等慢性病发病率的上升,一些眼部疾病的发病率也在上升,严重影响了中老年群体的生活质量。
三是听力受损低龄化,“未老先聋”情况突出。据推算,我国有 15.8%的人口存在听力损失,60 岁以上人群听力损失率约为 45%。另有研究表明,当代年轻人的听力年龄平均超出其生理年龄 18 岁,究其原因,除熬夜、情绪压力等原因外,长时间使用耳机等娱乐性噪声暴露是未成年人和青年人听力损失的重要原因。听力损失严重影响人的交流,损害身心健康和社会功能,提升电子产品的听觉友好水平已成为保护全龄听觉的重要工作。
(二) 视听友好是消费电子产品技术演进新赛道
推动视听友好工作,将带动视听产品的核心元器件、显示技术、音频技术、人机交互等向更健康、更高品质迈进。在显示方面,OLED 显示、激光显示、Mini/Micro LED 技术具备低蓝光、低频闪显示特性,同时 Micro LED 等高 PPI 特性保证了人眼所需的像素密度,可有效降低显示屏给用户带来的视觉疲劳。此外,超高清视频技术向用户呈现出超高分辨率、宽色域、高位深的显示效果,提升了用户视觉体验,产业化正全面普及,新旧动能加速转换。在音频方面,声压级和噪声控制,定向发声等技术给用户提供更安全、清晰的声环境,有效降低听力损伤。沉浸式音频技术能够模拟出更加真实、立体的声音环境,为用户提供更好的听觉体验,预计未来五年,全球沉浸式音频市场年复合增长率超过 8%,软硬件技术快速突破,推动应用与技术的发展普及。在人机交互方面,自然语言处理、动作交互技术等智能交互设计与人因工程研究持续深入,更好实现用户与设备的信息交流、指令传递、操作控制和反馈,带动从“人适应机”到“机适应人”,推动用户体验和人机系统效率不断提高,适老化水平也随之提高。在内容方面,内容自适应技术根据用户喜好自动调整视听内容的呈现方式,智能内容推荐技术根据用户行为模式推荐相关的视听内容,带动内容制作与运营产业革新。
(三) 视听友好是消费电子产业新的消费增长点
视听友好覆盖手机、平板、VR 等小屏终端,PC、电视、商显等中大屏终端以及耳机、音响等消费电子全领域。当前,消费电子除智能化、绿色化发展趋势外,以视听友好为代表的高端化趋势,成为推动消费电子产业发展,提升人民群众体验、促进消费的重要引擎。工业和信息化部等七部门印发的《关于加快推进视听电子产业高质量发展的指导意见》中,提出面向全年龄段,提升供给体系对需求的适配性。随着技术创新、产业链协同升级与新兴场景落地的协同发展,人民群众日益增长的视听友好需求将持续推动换新消费,形成需求牵引供给、供给创造需求的更高水平动态平衡发展格局。
二、 消费电子产品对视觉的影响分析
(一) 消费电子产品的视觉疲劳问题
据医疗机构数据统计,近年来近视的患病率大幅度增加,尤其是学前教育高发段明显前移,从致病原因分析,约 10%来源于医疗保健因素,20%由基因决定,约 30%受到环境影响,而 40%的影响因子取决于生活方式。当代人平均每天面对电子屏幕超过 8 小时,使用者长时间注视显示器上的信息,眨眼次数变少,从而导致视觉系统的视觉负荷增加,长期的视觉负荷导致视觉疲劳,并出现眼睛疲劳、疼痛、干涩、灼热、眼球发胀、视物模糊等疲劳症状。研究发现,每天在视听电子产品环境下工作 6-9 小时,75%的人会出现视觉疲劳症状,而从事其他近距离工作的人群则为 50%。研究还发现,每周使用电子屏幕超过 4 小时的儿童青少年较不使用电子屏幕相比,近视概率高 8-10 倍。另有研究发现,屏幕亮度也与视疲劳存在相关性,长时间注视电脑、电视、手机等屏幕时,在同样环境光照下,与较低的屏幕亮度(20cd/㎡)相比,较高的屏幕亮度(140cd/㎡)导致视觉疲劳增加。
(二) 光生物健康危害分析
在物理光学领域,对光生物健康的研究自 1924 年就已经起步,随着 LED 光源的出现及其广泛应用,相关研究一直在持续开展,也取得了一些极具参考价值的研究成果,为开展针对消费电子产品的视觉友好评价研究提供了参考。相关研究表明,低频蓝光对人视觉及其它生物学指标的影响更加显著,而消费电子产品(如智能手机、平板电脑、电视、笔记本电脑等)所使用的显示屏广泛采用液晶显示(LCD)配合 LED 背光或 OLED 自发光显示技术,其中 LED 背光由于其能效高、成本低、色彩还原度强而被广泛应用。然而,LED发光光谱中通常包含强烈的蓝光峰值,其主波长集中在450–470 纳米之间,正好落在激活 ipRGCs(内在光敏感视网膜神经节细胞)及影响褪黑素分泌的敏感区间(图 1),尤其是在夜间或昏暗环境中使用高亮度电子屏幕,会导致ipRGCs 在非自然的时间段内被激活,造成生理节律紊乱,形成所谓的“夜间蓝光干扰”。这在青少年、夜班工作者以及睡眠障碍人群中尤为突出。

因此,对消费电子产品电子屏幕光谱组成的分析,除视觉舒适维度,还应结合 ipRGCs 光谱响应特性,考察其对用户昼夜节律与生理健康的潜在干预。这对推动“以人为本”的视觉友好产品设计,建立符合生物节律友好型显示标准具有重要意义。
三、 消费电子产品对听觉的影响分析
(一) 消费电子产品的听觉损伤问题
世界卫生组织通常将听力阈值超过 20dB 的人描述为具有“听力障碍”,消费电子产品不仅会对视觉健康产生影响,同样也会对听觉健康产生影响,但它们的损伤机制和恢复过程有所不同。视觉疲劳通常可通过休息、闭眼或适当调整屏幕亮度等方式得到缓解,听觉损伤的情况却更加复杂,损伤发生的时间通常较短,但损伤的持续时间可能较长,且无法通过简单的休息来恢复。听觉受损一旦发生,通常是不可逆的,甚至导致长期的听力丧失,严重影响生活质量。当个人在日常生活中长时间佩戴耳机,且音量设置较高时,其耳朵内的感音毛细胞可能会逐渐受到损害,导致听力的永久下降。根据美国疾病控制与预防中心(CDC)数据显示,当个人听音设备的音量超过 85dB,在连续暴露数小时的情况下可能会损伤听力,当音量达到 120dB 时,耳朵可能在不到五分钟的时间内出现即时的听力损伤。世界卫生组织估计,在 12-35 岁的人群中,超过 50%的人通过个人音频设备听音乐,音量对他们的听力健康构成风险。此外,音量过高,尤其是在公共交通环境下使用耳机的情况,导致的听力损伤显著增多。调查显示,当外部噪音较大时,52.7%的受访者习惯在高音量下听音乐,这极大增加了听觉健康的风险。
(二) 噪声性听觉损伤分析
电子产品,尤其是耳机和耳塞,通过将声音直接传递到耳道,增加了耳膜和内耳的负担。当音量过高时,声波通过耳膜振动后,会通过中耳的三块小骨传递到内耳,进一步引发内耳毛细胞的过度振动。长时间或经常暴露在嘈杂的声音中,毛细胞可能因过度激活而受到损伤,导致听力下降,毛细胞一旦受损,就无法再生,造成不可逆的听力丧失。此外,长期暴露在高音量下还会加速耳蜗内神经纤维的退化,高频范围首先受到影响,进一步影响听觉功能。高音量的使用还可能引发耳鸣等症状,或者是失眠或心血管疾病,严重影响日常生活。


