平板電視能效標(biāo)準(zhǔn)換版解析

阮衛(wèi)泓，謝于迪，吳蔚華

（國家廣播電視產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，北京 100015）

隨著平板電視技術(shù)水平的飛速發(fā)展和廣大消費者對節(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)地評價新節(jié)能技術(shù)對能效水平的貢獻(xiàn)，2013版平板電視能效標(biāo)準(zhǔn)對能效指數(shù)的限值和測量方法進(jìn)行了較大調(diào)整，主要變化涉及9個方面。

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)及等級見表1。

2011年3月平板電視能效標(biāo)識制度實施以來，國內(nèi)銷售的所有平板電視能效指數(shù)的標(biāo)識值和實測值均進(jìn)行了備案，在標(biāo)準(zhǔn)修訂時，備案的實測值直接用做能效指數(shù)的確定依據(jù)。在對測量方法調(diào)整帶來的影響進(jìn)行評估后，按照用能標(biāo)準(zhǔn)能效等級劃分原則，分別確定液晶電視和等離子電視三級能效指數(shù)。

另外明確了產(chǎn)品能效需同時滿足能效指數(shù)和被動待機(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

3 增加了開機(jī)靜態(tài)功率，開機(jī)動態(tài)功率的術(shù)語、測試過程，以及開機(jī)功率的確定方法

平板電視惠民工程的開展大大促進(jìn)了平板電視節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用，申報的產(chǎn)品很大一部分具有自動背光控制功能。雖然企業(yè)應(yīng)用的技術(shù)方案各不相同，但原理上都是對動態(tài)和靜態(tài)畫面進(jìn)行識別，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，降低背光消耗功率。技術(shù)方案不同，該功能對畫質(zhì)和的消耗功率影響也不盡相同。為了對此類技術(shù)進(jìn)行科學(xué)評價，標(biāo)準(zhǔn)引入了“開機(jī)靜態(tài)功率”、“開機(jī)動態(tài)功率”及“開機(jī)波動值”的概念。

開機(jī)靜態(tài)功率是指在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測量方法下，平板電視在開機(jī)狀態(tài)下播放靜態(tài)測試圖像測得的有功功率（W）[1]。為使測量靜態(tài)功率和亮度時，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)重新定義了測試信號，將2010版標(biāo)準(zhǔn)中的極限八灰階調(diào)等級信號和九點亮度測量用17%APL白窗口信號合并為極限八灰階九窗口信號，見圖1。使用該信號調(diào)整好被測樣機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)后，直接測試亮度和開機(jī)靜態(tài)功率，保證亮度測試和開機(jī)靜態(tài)功率測試時，被測樣機(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（截圖）

開機(jī)動態(tài)功率為在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測量方法下，平板電視在開機(jī)狀態(tài)下播放動態(tài)測試序列測得的有功功率（W）[1]。

功率波動值為開機(jī)靜態(tài)功率和開機(jī)動態(tài)功率差值的絕對值與開機(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)下亮度和實際觀看電視節(jié)目時的功率消耗的關(guān)系。動態(tài)背光技術(shù)的應(yīng)用可以大幅度降低平板電視播放動態(tài)圖像時的功耗，但如果為追求較高的能效指數(shù)而過分降低開機(jī)動態(tài)功率，將會引起畫質(zhì)下降，影響觀看效果。

在對不同動態(tài)背光控制技術(shù)和對預(yù)期使用的直下式區(qū)域背光動態(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)為動態(tài)開機(jī)功率和靜態(tài)開機(jī)功率的波動值應(yīng)控制在30%之內(nèi)。功率波動值 為

式中：ΔP代表功率波動值，單位為%；Pj代表開機(jī)靜態(tài)功率，單位為W；Pd代表開機(jī)動態(tài)功率，單位為W。

如果ΔP≤30%，取Pd為開機(jī)功率；如果ΔP＞30%，則取Pj為開機(jī)功率，以避免動態(tài)開機(jī)功率和靜態(tài)開機(jī)功率的波動值過大的情況發(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量在不同測量標(biāo)準(zhǔn)之間測試狀態(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量方法》、國際常用標(biāo)準(zhǔn)IEC 62087:2011音頻、視頻和相關(guān)設(shè)備功率消耗量的測量方法和現(xiàn)行的能源之星電視機(jī)測試規(guī)范6.0版等對被測樣機(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、動態(tài)背光、幅型比、對比度和亮度、音量、附加功能等，以保證各標(biāo)準(zhǔn)間的測量結(jié)果具備參考性，各樣機(jī)間的測試結(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中的灰階調(diào)整被測樣機(jī)的“亮度”、“對比度”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。全黑場電平為0%，全白場電平為100%。上排灰度為0%，5%，10%，15%；下排灰度為85%，90%，95%，100%。每個灰度矩形占滿屏面積的5%，并且具有與整個顯示圖像一致的幅型比。八灰度等級波信號波形見圖2。

通過調(diào)節(jié)平板電視的“亮度”和“對比度”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個極限黑灰階可以恰好分辨。然后，將“對比度”從最大值逐漸減小，直到第2排中的100%和95%灰度的2個極限白灰階可以恰好分辨。重復(fù)上述過程，直至兩類極限灰階恰好可分辨的要求同時達(dá)到[1]。

如果無法做到或在此調(diào)節(jié)方式下無法達(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，并在報告中說明。

圖2 八灰度等級信號波形

調(diào)整過程中，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個極限黑灰階可以恰好分辨[1]。

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

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

4）若極限黑灰階可以恰好分辨，調(diào)整“對比度”，100%和95%白灰階始終不能分辯，則調(diào)整“對比度”到95%和90%灰度的2個白灰階可以恰好分辨，同時保持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個黑灰階可以恰好分辨，同時保持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）如果對比度設(shè)置最大、亮度設(shè)置最低，八灰階始終清晰可辯，無法達(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)測試狀態(tài)。

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

2013版標(biāo)準(zhǔn)將測試距離統(tǒng)一規(guī)定為4倍屏高，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在測量P1點到P8點亮度時，亮度計的位置保持不動，計轉(zhuǎn)角度進(jìn)行測試，因此4倍屏高測試距離還可避免超大屏幕電視測試時，邊角亮度測試穩(wěn)定性較差的問題。

7 降低了亮度測試中最大平均亮度和中心點亮度

為防止采用過度提高亮度的方法來提高能效指數(shù)的情況，平板電視能效標(biāo)準(zhǔn)在引入亮度參數(shù)時，也同時明確提出了對測量狀態(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)實施以來，LED背光幾乎取代了CCFL背光，LED的光效也大幅提升，但是過高的亮度會對觀看者的眼睛帶來傷害，也造成能源浪費。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)的測試模式亮度達(dá)到260 cd/m2即可。因此2013版標(biāo)準(zhǔn)將測量狀態(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250 cd/m2，則調(diào)整至屏幕中心亮度或九點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)時標(biāo)準(zhǔn)組選用當(dāng)時應(yīng)用廣泛的方案，對兩種產(chǎn)品各個功能的消耗功率進(jìn)行了比較。

測試結(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接口的信號處理功率為主，每個HDMI接口的功率約在1～2W之間。一般每臺平板電視均有VGA、YPBPR及HDMI輸入接口，而且標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定若沒有射頻輸入接口，則采用YPBPR分量接口進(jìn)行測試。因此標(biāo)準(zhǔn)不再對VGA、YPBPR及HDMI接口的信號處理功率進(jìn)行細(xì)分[2]。

2013版標(biāo)準(zhǔn)修訂時，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)字基帶等信號處理功率大幅下降，原標(biāo)準(zhǔn)中對信號處理功率的規(guī)定已明顯不合理。在標(biāo)準(zhǔn)組成員對主流方案進(jìn)行測試后，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)定基帶信號模擬和數(shù)字信號輸入時，不再計算信號處理功率。確定使用模擬射頻接口輸入時，Ps取4W；使用數(shù)字射頻接口輸入時，Ps取8W；使用其他接口輸入時，Ps取0W。

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

[2] 阮衛(wèi)泓.GB24850—2010《平板電視能效限定值及能效等級》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[S].2010.