本文精选自《广播与电视技术》2025年第6期，阅读原文请访问“广电猎酷”小程序“”。

原标题：超高清电视机尺寸及观看距离对视觉体验的影响研究

本研究针对超高清（UHD）电视技术的快速发展，探讨了电视机尺寸和观看距离对视觉体验的影响。本文分析了电视机的尺寸、分辨率、幅型比和观看距离等因素，提出视场角和沉浸感是影响视觉体验的关键因素，而屏幕尺寸和观看距离的合理搭配可以优化这些因素。本文提供了一套推荐指南，为用户购买超高清电视时如何得到最佳视觉体验提供参考。

本文作者：

孙琳，谢婧，郑欣 国家广播电视总局广播电视规划院

第一作者简介：

孙琳，女，1980年生，硕士，国家广播电视总局广播电视规划院制播研究所，高级工程师。

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引言

超高清电视技术的发展为用户带来了前所未有的视觉体验。随着4K和8K超高清电视机的普及，观众可以享受到更清晰、更细腻的画面。许多观众了解电视机的尺寸和观看距离对视觉体验有直接影响，但是对于具体的影响机制，却并不清楚。

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超高清电视视觉体验研究

1.1人眼的视觉特性

1.1.1最小角分辨率

人眼的最小角分辨率定义了人眼区分两个相邻点或物体的最小角度分离，人眼的最小角分辨率大约为1角分（即弧 度角为 1/60°）。当空间中的两个点的分离角度小于这一最小分辨率值时，人眼无法将其识别为两个独立的实体。高分辨率显示器能够呈现更精细的细节，但这些细节只有在人眼的分辨率范围内才具有实际意义（如图1所示）。

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图1 人眼的最小角分辨率

1.1.2最近舒适视距

“最近舒适视距”（Closest Comfortable Viewing Distance）是指人眼能够长时间观看图像或屏幕而不引起视觉疲劳的最短距离，它是基于人眼的生理特性和视觉舒适度来确定的。ITU-R BT.1845-1建议书提出，人眼的最近舒适视距一般为25厘米。在设计显示设备时，如果实际视距小于最近舒适视距，用户可能会因为过度使用眼睛的调节能力而感到眼睛疲劳、头痛或其他不适。相反，如果实际视距过大，用户可能无法充分利用设备的分辨率，导致图像看起来不够清晰。

1.1.3视场角

在二维显示领域，视场角（FOV，Field of View）是指人眼观看显示设备时屏幕边缘到人眼瞳孔中心连线的立体夹角（如图2所示）。FOV包括垂直视场角、水平视场角、对角线视场角。通常，在没有特殊说明时，一般默认FOV为水平视场角[1]。

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图2 FOV定义

人的单眼的水平FOV最大可达到160°，双眼的水平FOV最大能够达到200°[2]，但是双眼重合的最大FOV约为120°。在双眼重合的120°内，通过双眼视差，人眼可以感知物体的3D状态。通常，我们双眼的FOV在90°～120°之间[2]。

1.2观看超高清电视的视觉体验

用户观看电视的视觉沉浸感体验主要取决于观看的视场角和屏幕尺寸，视场角越大、屏幕尺寸越大，沉浸感相对越好（如图3所示）。人类双眼重合聚焦的视觉区域大概有120°，这就意味着当观看电视的水平视场角接近120°后，画面会尽量覆盖人的视野，从而产生更强的画面“包裹感”，即沉浸感，这时双眼会不太容易感知电视机画框外的世界，会更加接近真实世界的观看感受。

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图 3 视场角对比

1.3电视机屏幕尺寸特征和观看距离与观看体验的关系

电视机的屏幕尺寸特征主要包括屏幕分辨率、宽度、高度、宽高比。观看距离是指从观看者的眼睛到电视机屏幕的距离。

图4展示了电视机的屏幕尺寸特征与观看距离构成的空间关系。其中，屏幕的宽度为W，高度为H，宽高比为AR，观看距离为L，水平视场角为θ。这些因素满足以下数学关系：

tan(θ/2)=0.5W/L

W/H=AR

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图4 电视机的屏幕尺寸特征与观看距离的空间关系

可以看出，在屏幕尺寸固定的情况下，观看距离L越小，视场角θ越大，人眼的沉浸感越好，由于双眼重合的FOV一般在90°～120°，因此，显示系统的设计都是朝着这个目标努力，例如，4K电视的最佳FOV为58°，8K电视的最佳FOV为96°。

但是，L也不能随意减小，当L小于最近舒适视距时，也会影响观看体验。这是因为屏幕的像素数量是有限的，例如4K超高清电视，水平方向是3840像素，当L减小时，FOV增大，水平视场角内相邻两个像素之间的夹角也随之增大，如果该夹角大于人眼的最小角分辨率（1角分），人眼就能看到2个像素之间的缝隙，导致画面颗粒感明显，严重时还会产生纱窗效应（隔着纱窗看画面的感觉）。根据人眼的最小视角1/60°，即sin(1/60°) =1/3400，观看距离大于像素宽度的3400倍才能消除像素感。以高清电视为例，3400/1080=3.1，最小观看距离是电视屏幕高度的3.1倍。

因此，在设计显示设备的观看距离时，通常需要结合屏幕尺寸、分辨率来设计。

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超高清电视的观看距离研究

2.1最佳观看距离

当我们想要获得更好的视觉体验时，一般需要尽量扩大视场角，因此，观看距离应该在允许的条件下尽量小，通常是以人眼的最小角分辨率来计算，此时，人眼观看到的屏幕上2个相邻像素间的夹角正好等于最小角分辨率，此距离通常被称为最佳观看距离（Optimal viewing distance）。

根据1.3可以推算出不同分辨率显示设备的最佳观看距离。ITU-R BT.500-14已经给出了不同格式视频 系统的最佳观看距离计算结果，以及此时对应的视场角等参数（如表1所示）。当我们知道某种视频系统的分辨率和宽高比时，就可以根据表格信息快速计算出对应的最佳观看距离。

表1 不同屏幕高度下的最佳水平视角和最佳观看距离

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2.2分辨率利用原则

现阶段，用户家中的4K 和 8K 超高清电视机越来越普及， 但是由于每个家庭的电视观看环境不同，有些客厅大，观看 距离远，有些客厅小，观看距离近，实际设计时，并不能完 全按照最佳观看距离原则来设计。此时，可以发挥设备性能 原则，即以房间空间条件和电视机尺寸为基础，适当加大观 看距离，同时尽可能地利用电视机的分辨率，以提升沉浸感。

在此原则下，需要首先计算同尺寸相邻两档分辨率电视机的最佳观看距离。例如 ：如果家中是4K电视机，需要先计算该4K电视机的最佳观看距离L4K，再计算与该电视机 同尺寸的高清电视机观看距离LHD，设计的观看距离应尽可能大于L4K、小于LHD，这样，用户观看该4K电视的体验才能优于同尺寸的高清电视。

举个实例：假设4K电视机的屏幕对角线尺寸为75英寸，可计算出电视机屏幕高度约为93厘米，则对应的最佳观看距离约为1.5米。同时，我们也可以计算出75英寸高清电视机的最佳观看距离约为3米。因此，此时的观看距离可设计在1.5米到3米之间。

2.3距离优先原则

在家庭实际环境中，受客厅的尺寸、形状等约束，电视机的观看距离有时是提前预设好的，并不能根据电视机的情况随意设计，此时，可以采用距离优先原则，即先锚定观看距离，然后再推导出适合的电视机尺寸和分辨率，从而营造更好的观看视觉体验。

在此原则下，用户可以根据观看距离对拟采购的电视机分辨率或尺寸进行计算。举个实例：假设观看距离已经固定，L为3m，拟采购4K电视机。计算过程如下：对于4K 电视机，最佳距离为1.6H，得出H为L/1.6≈1.88m；对于高清电视，最佳距离为3.2H，得出H为L/3.2≈0.94m。因此，购买4K电视机时，屏幕高度H宜在0.94～1.88m之间，相应的对角线尺寸约为75英寸～150英寸。如果屏幕尺寸低于75英寸， 则用户观看4K电视的清晰度与高清电视基本相同。

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总结

视场角是影响沉浸感的主导因素，而视场角的大小与屏幕尺寸和观看距离紧密相关。文章提出了不同的观看距离设计原则，以适应不同家庭环境和观看习惯。通过这些原则，用户可以根据自己的实际情况，选择能够提供最佳视觉体验的电视机尺寸和观看距离。

end

参考文献

[1] Alfano, P.L.; Michel, G.F. (1990). Restricting the field of view: Perceptual and performance effects. Perceptual and Motor Skills[J]. 70(1): 35-45.

[2] 视场角FOV的原理及应用[OL]. https://www.rea-vis.com/media/ detail185.html. 2024(2).

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