平板電視能效標(biāo)準(zhǔn)換版解析

阮衛(wèi)泓，謝于迪，吳蔚華

（國(guó)家廣播電視產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，北京 100015）

隨著平板電視技術(shù)水平的飛速發(fā)展和廣大消費(fèi)者對(duì)節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)知度的大幅提升，與節(jié)能相關(guān)的環(huán)境光控制、動(dòng)態(tài)背光控制等技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，新功能層出不窮，菜單設(shè)置和調(diào)整方式百花齊放，為更科學(xué)地評(píng)價(jià)新節(jié)能技術(shù)對(duì)能效水平的貢獻(xiàn)，2013版平板電視能效標(biāo)準(zhǔn)對(duì)能效指數(shù)的限值和測(cè)量方法進(jìn)行了較大調(diào)整，主要變化涉及9個(gè)方面。

1 修改了標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)適用于在電網(wǎng)電壓下正常工作，以地面、有線、衛(wèi)星或其他模擬、數(shù)字信號(hào)接收、解調(diào)及顯示為主要功能的平板電視（即液晶電視和等離子電視），也適用于主要功能為電視，不具備調(diào)諧器，但作為電視產(chǎn)品流通的顯示設(shè)備[1]。

2 提高了各級(jí)平板電視能效指標(biāo)

2013版能效標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的能效指數(shù)及等級(jí)見(jiàn)表1。

2011年3月平板電視能效標(biāo)識(shí)制度實(shí)施以來(lái)，國(guó)內(nèi)銷售的所有平板電視能效指數(shù)的標(biāo)識(shí)值和實(shí)測(cè)值均進(jìn)行了備案，在標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)，備案的實(shí)測(cè)值直接用做能效指數(shù)的確定依據(jù)。在對(duì)測(cè)量方法調(diào)整帶來(lái)的影響進(jìn)行評(píng)估后，按照用能標(biāo)準(zhǔn)能效等級(jí)劃分原則，分別確定液晶電視和等離子電視三級(jí)能效指數(shù)。

另外明確了產(chǎn)品能效需同時(shí)滿足能效指數(shù)和被動(dòng)待機(jī)功率要求。

表1 2013版能效標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的能效指數(shù)及等級(jí)

3 增加了開(kāi)機(jī)靜態(tài)功率，開(kāi)機(jī)動(dòng)態(tài)功率的術(shù)語(yǔ)、測(cè)試過(guò)程，以及開(kāi)機(jī)功率的確定方法

平板電視惠民工程的開(kāi)展大大促進(jìn)了平板電視節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用，申報(bào)的產(chǎn)品很大一部分具有自動(dòng)背光控制功能。雖然企業(yè)應(yīng)用的技術(shù)方案各不相同，但原理上都是對(duì)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)畫面進(jìn)行識(shí)別，根據(jù)畫面的內(nèi)容和圖像電平調(diào)整背光功率，目的是在改善畫質(zhì)的同時(shí)，降低背光消耗功率。技術(shù)方案不同，該功能對(duì)畫質(zhì)和的消耗功率影響也不盡相同。為了對(duì)此類技術(shù)進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，標(biāo)準(zhǔn)引入了“開(kāi)機(jī)靜態(tài)功率”、“開(kāi)機(jī)動(dòng)態(tài)功率”及“開(kāi)機(jī)波動(dòng)值”的概念。

開(kāi)機(jī)靜態(tài)功率是指在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)量方法下，平板電視在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下播放靜態(tài)測(cè)試圖像測(cè)得的有功功率（W）[1]。為使測(cè)量靜態(tài)功率和亮度時(shí)，平板電視的工作狀態(tài)與所調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)保持一致，標(biāo)準(zhǔn)重新定義了測(cè)試信號(hào)，將2010版標(biāo)準(zhǔn)中的極限八灰階調(diào)等級(jí)信號(hào)和九點(diǎn)亮度測(cè)量用17%APL白窗口信號(hào)合并為極限八灰階九窗口信號(hào)，見(jiàn)圖1。使用該信號(hào)調(diào)整好被測(cè)樣機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)后，直接測(cè)試亮度和開(kāi)機(jī)靜態(tài)功率，保證亮度測(cè)試和開(kāi)機(jī)靜態(tài)功率測(cè)試時(shí)，被測(cè)樣機(jī)的工作狀態(tài)一致，并保持在調(diào)整好的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。

圖1 極限八灰階九窗口信號(hào)（截圖）

開(kāi)機(jī)動(dòng)態(tài)功率為在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)量方法下，平板電視在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下播放動(dòng)態(tài)測(cè)試序列測(cè)得的有功功率（W）[1]。

功率波動(dòng)值為開(kāi)機(jī)靜態(tài)功率和開(kāi)機(jī)動(dòng)態(tài)功率差值的絕對(duì)值與開(kāi)機(jī)靜態(tài)功率的比值，用百分?jǐn)?shù)表示[1]。

平板電平能效標(biāo)準(zhǔn)的主要指標(biāo)是能效指數(shù)，2013版標(biāo)準(zhǔn)將能效指數(shù)的含義轉(zhuǎn)變成了標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下亮度和實(shí)際觀看電視節(jié)目時(shí)的功率消耗的關(guān)系。動(dòng)態(tài)背光技術(shù)的應(yīng)用可以大幅度降低平板電視播放動(dòng)態(tài)圖像時(shí)的功耗，但如果為追求較高的能效指數(shù)而過(guò)分降低開(kāi)機(jī)動(dòng)態(tài)功率，將會(huì)引起畫質(zhì)下降，影響觀看效果。

在對(duì)不同動(dòng)態(tài)背光控制技術(shù)和對(duì)預(yù)期使用的直下式區(qū)域背光動(dòng)態(tài)控制等技術(shù)進(jìn)行充分研究的基礎(chǔ)上，標(biāo)準(zhǔn)組認(rèn)為動(dòng)態(tài)開(kāi)機(jī)功率和靜態(tài)開(kāi)機(jī)功率的波動(dòng)值應(yīng)控制在30%之內(nèi)。功率波動(dòng)值 為

式中：ΔP代表功率波動(dòng)值，單位為%；Pj代表開(kāi)機(jī)靜態(tài)功率，單位為W；Pd代表開(kāi)機(jī)動(dòng)態(tài)功率，單位為W。

如果ΔP≤30%，取Pd為開(kāi)機(jī)功率；如果ΔP＞30%，則取Pj為開(kāi)機(jī)功率，以避免動(dòng)態(tài)開(kāi)機(jī)功率和靜態(tài)開(kāi)機(jī)功率的波動(dòng)值過(guò)大的情況發(fā)生。

4 修改了平板電視標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)的調(diào)整內(nèi)容和程序

為保持平板電視功耗測(cè)量在不同測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)之間測(cè)試狀態(tài)的一致性，結(jié)合參考正在修訂的SJ/T11348《數(shù)字電視平板顯示器測(cè)量方法》、國(guó)際常用標(biāo)準(zhǔn)IEC 62087:2011音頻、視頻和相關(guān)設(shè)備功率消耗量的測(cè)量方法和現(xiàn)行的能源之星電視機(jī)測(cè)試規(guī)范6.0版等對(duì)被測(cè)樣機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行了規(guī)定，包括初始化狀態(tài)、環(huán)境光控制、動(dòng)態(tài)背光、幅型比、對(duì)比度和亮度、音量、附加功能等，以保證各標(biāo)準(zhǔn)間的測(cè)量結(jié)果具備參考性，各樣機(jī)間的測(cè)試結(jié)果具有可比性。

5 規(guī)定極限八灰階的調(diào)整原則和方法

使用極限八灰階九窗口信號(hào)中的灰階調(diào)整被測(cè)樣機(jī)的“亮度”、“對(duì)比度”設(shè)置，使其顯現(xiàn)良好的線性狀態(tài)。

在黑色背景上產(chǎn)生2排灰度等級(jí)。全黑場(chǎng)電平為0%，全白場(chǎng)電平為100%。上排灰度為0%，5%，10%，15%；下排灰度為85%，90%，95%，100%。每個(gè)灰度矩形占滿屏面積的5%，并且具有與整個(gè)顯示圖像一致的幅型比。八灰度等級(jí)波信號(hào)波形見(jiàn)圖2。

通過(guò)調(diào)節(jié)平板電視的“亮度”和“對(duì)比度”的設(shè)置，將顯示調(diào)節(jié)到極限黑色和白色的灰度色塊之間的區(qū)別可以用人眼恰好分辨的狀態(tài)。首先調(diào)節(jié)“亮度”設(shè)置，使得第一排的0%和5%的2個(gè)極限黑灰階可以恰好分辨。然后，將“對(duì)比度”從最大值逐漸減小，直到第2排中的100%和95%灰度的2個(gè)極限白灰階可以恰好分辨。重復(fù)上述過(guò)程，直至兩類極限灰階恰好可分辨的要求同時(shí)達(dá)到[1]。

如果無(wú)法做到或在此調(diào)節(jié)方式下無(wú)法達(dá)到，在保證灰度階數(shù)最多的情況下，應(yīng)調(diào)整到白色灰度階數(shù)最多，并在報(bào)告中說(shuō)明。

圖2 八灰度等級(jí)信號(hào)波形

調(diào)整過(guò)程中，要遵守極限分辨的灰階最多原則，防止出現(xiàn)亮度不合理增高的現(xiàn)象。

具體調(diào)整步驟如下：

1）調(diào)節(jié)“亮度”設(shè)置，使得第一排的0%和5%的2個(gè)極限黑灰階可以恰好分辨[1]。

2）將“對(duì)比度”從最大值逐漸減小，直到第2排中的100%和95%灰度的2個(gè)極限白灰階可以恰好分辨[1]。

3）重復(fù)上述過(guò)程直到兩類極限灰階恰好可分辨的要求可以同時(shí)達(dá)到[1]。

4）若極限黑灰階可以恰好分辨，調(diào)整“對(duì)比度”，100%和95%白灰階始終不能分辯，則調(diào)整“對(duì)比度”到95%和90%灰度的2個(gè)白灰階可以恰好分辨，同時(shí)保持0%和5%黑階極限分辨。

5）如果極限白灰階可以恰好分辨，調(diào)整“亮度”，0%和5%黑灰階始終不能分辯，則調(diào)整“亮度”到5%和10%灰度的2個(gè)黑灰階可以恰好分辨，同時(shí)保持95%和100%白階極限分辨。

6）如果0%、5%黑灰階和95%、100%白灰階均不能達(dá)到極限分辯，則在保證極限分辯灰度階數(shù)最多的情況下，調(diào)整到白色灰度階數(shù)最多。

7）如果對(duì)比度設(shè)置最大、亮度設(shè)置最低，八灰階始終清晰可辯，無(wú)法達(dá)到極限分辯狀態(tài)，則將比度設(shè)置最大，亮度設(shè)置最低，以保證盡量接近標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試狀態(tài)。

6 規(guī)定了亮度測(cè)試距離為4倍屏幕高度

2010版標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定高清晰度電視的亮度測(cè)試距離為屏幕高度的3倍，標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視的測(cè)試距離為屏幕高度的4倍。但因我國(guó)現(xiàn)在平板電視產(chǎn)品均為16∶9的高清產(chǎn)品，但廣播電視信號(hào)仍然以4∶3的標(biāo)準(zhǔn)清晰度信號(hào)為主，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定能效指數(shù)測(cè)試首選模擬和數(shù)字射頻信道，模擬射頻信號(hào)傳輸?shù)氖荘AL-D制電視信號(hào)，相當(dāng)一部分?jǐn)?shù)字射頻信道傳輸?shù)囊彩菢?biāo)清信號(hào)。因?yàn)?∶3圖像在16∶9的屏幕上顯示時(shí)，屏幕部分區(qū)域發(fā)光，但廣大消費(fèi)者實(shí)際觀看時(shí)，是把4∶3的圖像變換成16∶9滿屏，這就樣就造成了測(cè)試時(shí)的顯示狀態(tài)與實(shí)際觀看時(shí)的顯示狀態(tài)不符。因此，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)試時(shí)要將屏幕顯示方式調(diào)整到滿屏，也就是16∶9。這樣一來(lái)，具備高清能力的被測(cè)樣機(jī)接收、處理、顯示的是標(biāo)清信號(hào)，很多測(cè)試人員就產(chǎn)生了測(cè)試距離是4倍屏高還是3倍屏高的困惑。

2013版標(biāo)準(zhǔn)將測(cè)試距離統(tǒng)一規(guī)定為4倍屏高，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在測(cè)量P1點(diǎn)到P8點(diǎn)亮度時(shí)，亮度計(jì)的位置保持不動(dòng)，計(jì)轉(zhuǎn)角度進(jìn)行測(cè)試，因此4倍屏高測(cè)試距離還可避免超大屏幕電視測(cè)試時(shí)，邊角亮度測(cè)試穩(wěn)定性較差的問(wèn)題。

7 降低了亮度測(cè)試中最大平均亮度和中心點(diǎn)亮度

為防止采用過(guò)度提高亮度的方法來(lái)提高能效指數(shù)的情況，平板電視能效標(biāo)準(zhǔn)在引入亮度參數(shù)時(shí)，也同時(shí)明確提出了對(duì)測(cè)量狀態(tài)輸出亮度的限制。在2010版標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了如果測(cè)量狀態(tài)的亮度大于350 cd/m2，則應(yīng)調(diào)節(jié)背光設(shè)定（若該平板電視無(wú)背光調(diào)節(jié)，則調(diào)節(jié)亮度設(shè)定），使屏幕中心亮度等于（350±10）cd/m2[3]。亮度限制可以引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)在保證合理的亮度輸出的前提下，降低消耗功率，提高能源利用率[2]。

標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來(lái)，LED背光幾乎取代了CCFL背光，LED的光效也大幅提升，但是過(guò)高的亮度會(huì)對(duì)觀看者的眼睛帶來(lái)傷害，也造成能源浪費(fèi)。研究表明，平板電視亮度達(dá)到200 cd/m2，就能保證畫面的亮麗。參考能源之星規(guī)范關(guān)于測(cè)試模式與最大亮度模式的亮度之比不小于65%的要求，目前大尺寸高端電視的平均亮度約為400 cd/m2，也就是亮度最高產(chǎn)品默認(rèn)狀態(tài)的測(cè)試模式亮度達(dá)到260 cd/m2即可。因此2013版標(biāo)準(zhǔn)將測(cè)量狀態(tài)的亮度不高于350 cd/m2調(diào)整為不高于250 cd/m2，如果平均亮度超過(guò)250 cd/m2，則調(diào)整至屏幕中心亮度或九點(diǎn)平均亮度的較高值等于（250±10）cd/m2，并明確了降低亮度的調(diào)節(jié)方式。

8 修改信號(hào)處理功率

2010年，平板電視主要有模擬電視、地面數(shù)字高清與模擬電視一體機(jī)，制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)組選用當(dāng)時(shí)應(yīng)用廣泛的方案，對(duì)兩種產(chǎn)品各個(gè)功能的消耗功率進(jìn)行了比較。

測(cè)試結(jié)果表明，數(shù)字高清電視在機(jī)芯部分的整體消耗功率比模擬電視高7.5W左右。此外，平板電視的信號(hào)處理功率主要為VGA、YPBPR及HDMI接口的功率，并且以HDMI接口的信號(hào)處理功率為主，每個(gè)HDMI接口的功率約在1～2W之間。一般每臺(tái)平板電視均有VGA、YPBPR及HDMI輸入接口，而且標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定若沒(méi)有射頻輸入接口，則采用YPBPR分量接口進(jìn)行測(cè)試。因此標(biāo)準(zhǔn)不再對(duì)VGA、YPBPR及HDMI接口的信號(hào)處理功率進(jìn)行細(xì)分[2]。

2013版標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)，平板電視的芯片已經(jīng)更新?lián)Q代，數(shù)字電視一體機(jī)已相當(dāng)普及，模擬射頻接收解調(diào)、數(shù)字射頻接收解調(diào)、高清解碼、模擬基帶和數(shù)字基帶等信號(hào)處理功率大幅下降，原標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)信號(hào)處理功率的規(guī)定已明顯不合理。在標(biāo)準(zhǔn)組成員對(duì)主流方案進(jìn)行測(cè)試后，除分別降低模擬射頻信道和數(shù)字射頻信道的處理功率外，還明確規(guī)定基帶信號(hào)模擬和數(shù)字信號(hào)輸入時(shí)，不再計(jì)算信號(hào)處理功率。確定使用模擬射頻接口輸入時(shí)，Ps取4W；使用數(shù)字射頻接口輸入時(shí)，Ps取8W；使用其他接口輸入時(shí)，Ps取0W。

[1]GB 24850—2013，平板電視能效限定值及能效等級(jí)[S].2013.

[2] 阮衛(wèi)泓.GB24850—2010《平板電視能效限定值及能效等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)解析[J].電視技術(shù)，2010，34（12）：149-153.

[3]GB 24850—2010，平板電視能效限定值及能效等級(jí)[S].2010.