平板電視能效標識測試圖樣的制作

【摘 要】 平板電視能效標識檢測依據的國家標準GB24850-2010在2013年由新版標準GB24850-2013替代，并且相應的原計量檢測規則JJF1261.7-2013更新為JJF1261.7-2014。新版標準和計量檢測規則提出了新的能效測試圖樣并更新了檢測的方法，而很多測試單位都對新測試圖樣的制作存在問題。本文詳細闡述了極限八灰度九窗口信號的制作方法和測試結果，為依據新版規范進行平板電視能效測試的機構提供參考。

【關鍵詞】 平板電視 能源效率標識 極限八灰度九窗信號 灰度圖 基帶視頻信號

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2014.15.005

1 引言

我國對于電視已采取強制性加貼能效標識的方法進行管理。2005年國家頒布了針對CRT彩電的GB12021.7-2005能效標準，并于2006年3月1日實施。2007年5月中國標準化研究院組織國內電視生產企業及研究院所啟動了《平板電視能效限定值及能效等級》標準的制定工作[1]，并于2010年發布了GB24850-2010。該標準發布后，全國法制計量管理計量技術委員會能效標識計量檢測分技術委員會又主持編寫了相應的計量檢測規則JJF1261.7-2013。隨著電源技術和LCD制造技術的不斷提高，平板電視的能源效率越來越高，原來的標準已經不能對平板電視進行正常規范，所以在2013年下半年，GB24850-2010被GB24850-2013替代，隨后JJF1261.7-2013也進行了相應的修訂，并推出JJF1261.7-2014[2]。

2013版的GB24850與2014版的JJF1261.7同之前版本的最大區別就是測試圖樣和測試方法的變更。在舊版本中，在調試平板電視測試狀態時采用極限八灰度測試圖樣，在測試亮度時采用九窗口測試圖樣，即狀態調試與亮度測試不使用同一個圖樣，這為平板電視能源效率測試造假提供了途徑；因而在新版本中將原極限八灰度圖樣與九窗口亮度圖樣合并，更改為極限八灰度九窗口信號，以改進和完善平板電視能效的測試。

由于測試圖樣的更改，原圖樣已不能使用，所以如何制作新版測試圖樣的方法成為眾多檢測機構的共同問題，本文的第2節詳細論述了采用Matlab生成極限八灰度九窗口信號圖樣的方法和步驟；第3節描述了該圖樣在RS公司生產的數字視頻信號發生器（DVSG）中的使用方法；第4節對生成圖像的測試結果進行了測試和分析。

2 標準測試圖樣的生成

極限八灰度九窗口信號是一個17%APL亮度信號，由九個白色窗口信號和極限八灰度等級信號組合而成，其位置和大小示意圖如圖1所示。其中極限八灰度等級信號全黑場電平=0%，全白場電平=100%；第一排灰度為：0%、5%、10%、15%；第二排灰度為：85%、90%、95%、100%，用于調整平板電視的標準狀態；九個白色窗口用于測量屏幕亮度[3]。

觀察圖1可以發現該圖樣對九窗口和八灰度圖形的大小和位置都做了詳細的規定，這對標準圖樣的生成提出來較高的要求。通常，我們采用photoshop可以較容易地實現亮度高低的精確控制，但采用photoshop較難實現精確的位置控制，為此，本文采用Matlab編寫程序以實現標準圖樣的制作。

把白色與黑色之間按一定的關系分為若干等級，稱為灰度?；叶确譃?56階。用灰度表示的圖像稱作灰度圖[4]。自然界中任何顏色都由紅、綠、藍三原色組成，假如原來某點的顏色為RGB（R、G、B），那么，我們可以通過計算Gray=（R*30+G*59+B*11）/100，然后將原來的RGB（R、G、B）中的R、G、B統一用Gray替換，形成新的顏色RGB（Gray、Gray、Gray），從而生成灰度圖。圖1就是一幅標準的灰度圖。

圖1 極限八灰度九窗口信號

下面以標準清晰度（標清）測試圖樣的制作為例，對Matlab制作標清極限八灰度九窗口信號的制作進行敘述。對于標清信號，其分辨率為720i×576i，即我們需要在Matlab中制作一個720×576的八位數據寬度的矩陣G，并用其對圖1進行描述。顯然，圖中的H為576，W為720，如此圖中各個圖形的位置都可以在矩陣G中找到對應的點。例如白窗P1的中心點對應矩陣G中的位置為G（80，64）。對于圖中白色窗口的長寬經計算都為非整數，為了方便描述，本文在采用去尾法對其進行圓整，最終得到白色窗口的長為86像素（point），寬為70像素，那么白窗P1在矩陣G中被描述為一個G（29：92，37：116）且對應數值都為255的塊。由于矩陣G中每個元素的位寬為8，所以其與灰度圖定義的256灰階完全對應，那么灰度為5%的矩形塊對應的值為256×5%≈13，即灰度為5%的矩形塊在矩陣G中對應的數值為13，同理，圖樣中所有灰度對應的數值如表1所示。

表1 圖樣中各種灰度在矩陣G中的對應值

在矩陣G描述完全后，就可以利用Matlab中的函數imshow和函數imwrite利用矩陣G生產極限八灰度九窗口測試圖樣，為下一步的格式變換和下載打下基礎。比較關鍵的Matlab代碼如圖2所示（見第81頁）。

3 圖樣格式的變換和下載

遼寧省計量科學研究院主要使用RS公司生產的數字視頻信號發生器（DVSG）作為基帶視頻信號發生器，所以本文以DVSG為例進行說明。由Matlab直接生成的bmp圖片不能直接在DVSG中進行播放，還需要進行格式轉換。DVSG中只支持AVG格式和TRP格式的文件，而這兩種格式都較難由bmp圖片獲得，為此本文使用RS推薦的格式轉換軟件“AVG Pattern Import”將bmp圖片轉換成AVG格式文件，以方便DVSG進行輸出。本文使用圖3中的設置對AVG輸出格式進行設定，使其輸出格式滿足“8bitY，8bitPb，8bitPr”的格式要求。在對平板電視的能源效率進行測試時，主要使用其射頻輸入接口進行測試。為此，還需要將DVSG產生的基帶視頻進行調制，變為某個頻道的RF信號輸入至待測的平板電視。具體的連接圖如圖4所示。

圖3 AVG轉換軟件的關鍵設置

圖4 平板電視能源效率測試連接簡圖

4 測試

為了測試生成的標準圖樣是否正確，需要對標準圖樣輸出的電平信號進行測量。本文使用RS生產的視頻信號分析儀對DVSG的輸出進行測試，以驗證測試圖樣的正確性。由于圖1為灰度信號，所以其輸出的基帶視頻信號的亮度電平與灰度值一一對應，例如5%的灰度對應700×5%=35（mV）的亮度電平。圖5為對DVSG輸出信號的176行進行測試，可以發現圖5中的亮度電平分為4個階梯，其分別與0%、5%、10%和15%的亮度塊相對應。表2（見第81頁）列出了對176行、400行信號亮度的實測結果與標準值?？梢园l現實測值與標準值的誤差在3%以內，完全滿足標準圖樣的設計要求。

圖5 標準圖樣的176行測試信號

在表2中，可以發現通過Matlab制作的標準圖樣盡管完全符合設計要求，但仍然存在誤差，這主要是由以下2點原因造成的：[①]DVSG的輸出存在誤差，按照DVSG的說明書所示，DVSG的輸出誤差在1%左右；[②]灰度圖的調色板只有256級，其每一級約對應700/256≈2.7mV，這也使得輸出存在一定誤差，顯然，第2點原因是不可避免的。

5 結論

Matlab是目前較流行的仿真計算軟件，可以方便地進行各種數學計算，本文利用Matlab制作新版平板電視能效標識測試規則中需要的極限八灰度九窗口測試信號，并將測試圖進行格式轉換后下載至DVSG進行播放，最后利用EVT對制作的測試圖像進行評估。

參考文獻

[1] 吳昕，謝于迪，張新，陳海紅.平板電視能效測試標準解析[J].電視技術，2009， 33（3）：88-91

[2] 沈慶飛，郭瑞民，楊彥彰等. JJF1261.7-2013 平板電視能源效率標識計量檢測規則. 2013.08

[3] 沈慶飛，郭瑞民，楊彥彰等. JJF1261.7-2014 平板電視能源效率標識計量檢測規則. 2014.08

[4] 胡偉，秦開懷.高分辨率灰度圖像的快速多分辨率著色[J]. 計算機學報，2009， 32（5）

作者簡介

李諾，工程師，畢業于天津大學自動化學院檢測技術及其自動化專業。一直從事電學計量工作，曾多次參與平板電視能效標識計量檢測規則的制定和修訂，并參與完成了第一次平板電視能效標識的全國抽查。

金月紅，畢業于遼寧大學無線電專業，國家時間頻率委員會委員，曾多次參與能效標識的測試與研究工作。

梁國鼎，工程師，畢業于東北大學通訊工程專業，從事電學計量檢測工作，是國家電磁委員會委員，曾主持家用及類似用途微波爐能效標識計量檢測規則的制定。

（責任編輯：張曉明）