智能白板

定义

智能白板指把电子感应板面、计算机和专用软件组合成一套系统的交互平台，操作者用触控笔、手指或教鞭在板面上直接书写、绘图，同时也能像使用鼠标一样点击和操控计算机。它把原本只用于书写的白板，变成了既能显示图像又能接受输入的大尺寸触控屏，因此常被归类为交互式显示设备^[1]。

在典型的早期产品中，系统由电子感应白板、感应笔、计算机和投影仪共同组成，投影仪把计算机画面投射到板面上，板面再把触控位置回传给计算机，从而实现书写与操作的双向互动。配套软件通常还带有标注、放大、聚光灯、屏幕录制等演示工具，并内置学科素材库与资源制作工具。

随着显示面板成本下降，智能白板的形态逐渐从「投影幕布加感应边框」转向自带显示屏的一体机，计算机、音箱、摄像头等模块被集成到同一台设备内，这种一体化形态也被称为智能交互平板或会议平板。

原理

智能白板的核心问题是确定触摸点的坐标。不同产品采用的定位方式不同，常见的包括电磁感应、红外感应、压力感应、超声波感应和图像传感等几类^[2]。

红外方案在板面四周布置一对对红外发射管与接收管，这些器件之间的红外线在板面之上交织成一层网格。当不透明物体挡住某条红外线时，对应接收管收到的信号减弱，系统根据被遮挡的横竖两条光路位置即可算出触摸点的横纵坐标^[3]。用这种方式时，感应器件不与操作面接触，因此不会因板面被划伤而失效，但可被感知的替代物直径通常不能小于 5 毫米，衣袖或飞虫靠近板面也可能造成误触发^[1]。

电磁感应方案依靠一支能发射电磁波的专用笔，板内水平与垂直方向各排布一组接收线圈，笔越靠近线圈，线圈感应到的电感越强，据此反推笔的位置^[4]。这种方式的定位精度高，写出的线条可以随下笔力度改变粗细，但必须使用专用笔，无法直接用手做触控操作，且板面一旦划伤可能整块报废。压力感应方案则在板面内部叠放两层压感膜，受到按压的位置两层膜短路，控制器测出受压点坐标后经接口送入计算机^[4]。

得到坐标之后，系统还要把笔迹绘制得平滑自然。一种做法是先取得触摸点，估算触点宽度，计算笔迹骨架线并求出轮廓线，再找出轮廓上的拐点，用贝塞尔曲线做平滑处理，最后按平滑后的轮廓绘制笔迹^[5]。书写延迟是衡量体验的重要指标，部分产品将书写延迟压到 16 毫秒左右，使笔尖与显示笔迹之间的滞后不易被察觉^[6]。

在会议与教学场景中，智能白板还需要把板面内容数字化。除了记录坐标数据外，有的方案在书写端上方布置红外发射器与摄像头，由摄像头感知红外线来确定笔迹位置，从而把普通粉笔或水笔的板书转成数字内容保存^[7]。

发展历程

书写白板本身在 20 世纪后期开始被发明和使用，最初的动机是避免粉笔粉尘影响师生健康。1991 年，加拿大 SMART 公司率先研发并产品化了电子白板，在欧美市场推广使用，这一步被认为是白板从单纯书写面走向人机双面互动的关键。

国内方面，深圳巨龙科教公司于 2001 年开始研发交互电子白板的硬件与软件，并在同年推出中国第一块交互式电子白板。2004 年之前国内市场需求量较小，市场份额主要由 SMART、普罗米休斯(Promethean)、巨龙科教等品牌占据；2005 年起随着多媒体教学条件逐步成熟，国内电子白板销量开始扩大。到 2006 年，中国电子白板产业尚未完整成形，全国出货量不足一万台^[1]。

2008 年起，超短焦、短焦投影机大量出现，投影光线被人体遮挡的问题得到有效控制，全球电子白板需求随之迅速扩张，国内应用也快速成熟。作为智能白板在会议场景下的集成化形态，智能会议平板的概念在 2014 年前后首次出现；2015 年微软发布会议平板 Surface Hub，2016 年谷歌推出电子白板 Jamboard。2018 年国内会议平板市场销量达到 25.4 万台，同比增长 151%；2021 年全球商用交互平板出货量为 123 万台，同比增长 45.0%，其中中国大陆出货量占全球的 54.0%。2022 年以后，产品继续向大尺寸化方向发展，应用场景进一步多元化。

标准方面，行业标准 SJ/T 11694.1-2017《交互式电子白板技术规范 第 1 部分：红外交互式电子白板》于 2017 年 11 月 7 日发布，2018 年 1 月 1 日起实施，规定了应用于教育、会议等商用室内环境、采用触摸操控实现人机交互的电子白板的技术要求和测试方法^[8]。该标准由工业和信息化部批准发布，归口全国音频、视频及多媒体系统与设备标准化技术委员会^[9]。

应用

教育是智能白板最主要的应用领域。以中国市场为例，公立教育行业占比约 82%，其中小学和初中合计占比约 72%^[1]。在课堂上，教师可以在照片、文档、网页或导入的课件上直接标注而不改动原始内容，并能把课堂使用的材料保存下来供课后查阅。

商务会议与培训是另一类主要场景。这类设备把高清显示、触控书写、无线传屏和远程会议等功能集成在一起，无线投屏与反向控制让演示者不必守在电脑前^[1]。通过 ISDN、局域网或广域网连接，系统还可以支持多点网络会议或远程教学，使不同地点的参与者实时共享文字、图形和软件界面^[1]。

安装形态上，智能白板可分为壁挂式、滑道式、移动式和壁橱式等，按投影方式又分为正投式与背投式：正投式的投影仪装在推车或天花板上，把画面投到板面；背投式则把投影仪封装在板后，可减少外界光源干扰并避免演示者遮挡光路，但价格通常更高，在学校中使用较少^[1]。屏幕尺寸覆盖范围较广，从 42 英寸到 98 英寸以上均有产品，常见分类包括 55 英寸以下、55 至 65 英寸、66 至 75 英寸、76 至 85 英寸和 85 英寸以上等^[1]。

近年部分产品开始加入人工智能功能，例如即圈搜索、内容摘要、实时转录与字幕生成，用于在讲课时快速查找信息或整理课堂记录。也有白板软件把手写文字与图形识别成数字形式，支持包括中文、英文、法文、日文在内的多种语言以及圆形、椭圆、矩形等基本图形的转换^[6]。

局限

各类定位技术都有各自的约束。红外方案要求遮挡物的直径不能太小，通常不小于 5 毫米，因此不适合用极细的笔尖书写；由于靠遮挡光线判断位置，衣袖、飞虫等靠近板面会造成误操作，板面上也无法额外摆放三角尺一类实体教具。

需要说明的是，这一处列举的约束引自对交互式智能电子白板触控技术的说明^[1]。电磁感应方案的问题在于必须使用专用电磁笔，不能直接用手做触控，管理不便；笔迹要等笔过去之后才显示，响应速度不够快；板面怕划伤，一旦出现划伤可能整块无法使用，也难以做成超大面积的版面^[2]。

基于电阻膜的技术虽然不需要专用笔，但依赖特制塑料膜捕捉运动物体，长期使用后膜面容易被划伤并产生噪声，也容易受温度、湿度等环境因素影响而使系统不稳定^[10]。超声波方案必须在每次使用前重新定位校准，且书写笔需要与板面保持垂直，否则会产生误差；专用电子笔也增加了成本和使用负担^[10]。

设备之间的物理连接完成后，一般还要在计算机上安装电子白板程序并进行定位校准，校准过程中需按顺序把笔尖对准屏幕上依次出现的十字光标中心点击，这一步在部分使用环境中属于必要的调试环节^[1]。此外，显示方案本身也带来取舍：背投式虽然能减少外界光源干扰、避免遮挡，但造价更高，在学校中的使用相对更少。

参见

• 交互式电子白板 —— 智能白板在多数语境下的同义概念，指集成了电子感应板面与计算机的交互平台。

• 投影仪 —— 正投式智能白板需要用投影仪把计算机画面投射到板面上。

• 触控技术 —— 电磁感应、红外、压感、超声波等方式决定了智能白板的坐标定位原理。

• 智能会议平板 —— 智能白板在会议场景下集成化、智能化演进的形态。

• 教育信息化 —— 智能白板在教学中普及的主要推动背景。