GB 24850-2020平板電視與機(jī)頂盒新能效標(biāo)準(zhǔn)解讀

胡彩鳳 高宏偉 王偉程

（北京泰瑞特檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司（國(guó)家廣播電視產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心） 北京 100015）

引言

隨著科技的不斷進(jìn)步，新的顯示技術(shù)的出現(xiàn)，平板電視和機(jī)頂盒產(chǎn)品不斷的更新?lián)Q代，GB 24850-2013和GB 25957-2010兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已無法覆蓋目前市場(chǎng)上主流的平板電視和機(jī)頂盒類型。2020年7月23日國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布了GB 24850-2020《平板電視和機(jī)頂盒能效限定值及能效等級(jí)》強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)代替GB 24850-2013和GB 25957-2010標(biāo)準(zhǔn)，于2021年8月1日開始實(shí)施。

1 GB 24850-2020標(biāo)準(zhǔn)的主要變化

GB 24850-2020《平板電視和機(jī)頂盒能效限定值及能效等級(jí)》是將GB 24850-2013《平板電視能效限定值及能效等級(jí)》和GB 25957-2010《數(shù)字電視接收器(機(jī)頂盒)能效限定值及能效等級(jí)》兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)修訂后合并的新標(biāo)準(zhǔn)。從產(chǎn)品范圍上來說GB 24850-2020包含了平板電視和機(jī)頂盒兩大類產(chǎn)品，平板電視和機(jī)頂盒的技術(shù)要求、測(cè)試方法等內(nèi)容是各自獨(dú)立的。

1.1 平板電視的主要變化

1.1.1 能效等級(jí)劃分及技術(shù)提升

平板電視的分辨率逐年提升，從1 920×1 080（2K）提升至現(xiàn)在的3 840×2 160（4K）、7 680×4 320（8K）。自2013年4K平板電視問世，目前已占據(jù)市場(chǎng)一半以上的份額，8K技術(shù)是目前電視顯示技術(shù)的最高水平，也是視頻技術(shù)未來的發(fā)展方向。同時(shí)有機(jī)發(fā)光二極管電視（OLED電視）進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)。GB 24850-2020考慮了超高清平板電視的能效指標(biāo)，增加了能效等級(jí)4和能效等級(jí)5級(jí)，主要是針對(duì)高分辨率平板電視進(jìn)行限定，增加了對(duì)有機(jī)發(fā)光二極管電視的能效約束。

GB 24850-2020標(biāo)準(zhǔn)將平板電視的能效等級(jí)分了5級(jí)，其中1級(jí)能效最高，能效等級(jí)是根據(jù)能源效率進(jìn)行分級(jí)。能效限定值的要求與分辨率有關(guān)，分辨率≤1 920×1 080的平板電視能效限定值所要求的最低能源效率為能效等級(jí)的3級(jí)；分辨率＞3 840×2 160的平板電視能效限定值所要求的最低能源效率為能效等級(jí)的5級(jí)。其它平板電視能效限定值所要求的最低能源效率為能效等級(jí)的4級(jí)。

GB 24850-2013標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)能效指數(shù)將平板電視能效等級(jí)分成了3級(jí)，能效限定值是能效等級(jí)的3級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)行業(yè)主流顯示技術(shù)為標(biāo)清（SD）和高清（HD），主流產(chǎn)品為2K液晶電視（分辨率為1920×1080），液晶電視能源效率基準(zhǔn)值1.1 cd/W，即能源效率是能效指數(shù)的1.1倍。這里在不考慮新舊標(biāo)準(zhǔn)使用的測(cè)試信號(hào)、測(cè)試方法等變化的影響，僅對(duì)液晶電視的能源效率技術(shù)參數(shù)進(jìn)行比較。GB 24850-2020標(biāo)準(zhǔn)能源效率提升百分比見表1。

表1 GB 24850-2020標(biāo)準(zhǔn)液晶電視能源效率提升百分比

通過表1可以看出液晶電視的能效技術(shù)水平提升了30～40 %。而實(shí)際上由于新舊標(biāo)準(zhǔn)使用的測(cè)試信號(hào)、測(cè)試方法、亮度計(jì)測(cè)試距離等均不同，同一樣機(jī)新舊標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果不具有表1中的關(guān)系，測(cè)試結(jié)果無可比性。表1中的數(shù)據(jù)僅是對(duì)液晶電視能源效率技術(shù)參數(shù)進(jìn)行量上的比較。

1.1.2 極限八灰度九窗口信號(hào)

液晶電視的背光源通常采用線光源或者點(diǎn)光源，而非理想的面光源，因此需要采用導(dǎo)光板將它們轉(zhuǎn)換成面光源。由于這種轉(zhuǎn)換很難做到整個(gè)發(fā)光面亮度的均勻一致，故不能僅用屏幕中心點(diǎn)的亮度值來代表屏幕整體的亮度特性。標(biāo)準(zhǔn)采用九點(diǎn)平均亮度防止“犧牲”電視顯示的均勻性而提升屏幕中心亮度來取得較大亮度值的做法。避免造成中心點(diǎn)亮度和邊緣亮度不均勻情況發(fā)生，如圖1所示。

圖1 亮度分布圖

GB 24850-2020標(biāo)準(zhǔn)重新設(shè)計(jì)了極限八灰度九窗口測(cè)試信號(hào)，能夠更直觀的反映平板電視工作狀態(tài)的亮度水平。新舊標(biāo)準(zhǔn)極限八灰度九窗口信號(hào)的對(duì)比見表2。

表2 極限八灰度九窗口信號(hào)對(duì)比

GB 24850-2020標(biāo)準(zhǔn)的極限八灰度九窗口信號(hào)的平均圖像電平（APL）為17 %，該信號(hào)由三個(gè)白色窗口、六個(gè)彩色窗口和極限八灰度等級(jí)信號(hào)組合而成[1]，九個(gè)窗口用于測(cè)量屏幕亮度。通過表2圖形對(duì)比可以看出，極限八灰度九窗口信號(hào)由原來的九個(gè)白色窗口變成了三個(gè)白色窗口，六個(gè)彩色窗口（兩個(gè)紅色窗口、兩個(gè)綠色窗口和兩個(gè)藍(lán)色窗口），同時(shí)修改了平均亮度計(jì)算公式。

使用極限八灰度九窗口信號(hào)進(jìn)行亮度測(cè)試時(shí)，需要帶角度測(cè)試九個(gè)窗口的亮度。亮度計(jì)放置在與顯示屏中心點(diǎn)P0相交的垂直線上，在整個(gè)測(cè)試過程中，亮度計(jì)的位置保持不變，僅通過調(diào)整亮度計(jì)的角度來測(cè)試P0～P8九個(gè)點(diǎn)的亮度[1]。九點(diǎn)亮度帶角度測(cè)試示意圖如圖2所示。

圖2 九點(diǎn)亮度帶角度測(cè)試示意圖

1.1.3 功率波動(dòng)值的引入

平板電視能效測(cè)試方法充分考慮了動(dòng)態(tài)背光技術(shù)和平板顯示技術(shù)的發(fā)展。有些液晶電視具有自動(dòng)背光控制功能，雖然企業(yè)使用的技術(shù)方案各不相同，但根本上都是對(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。自動(dòng)背光控制功能應(yīng)用的技術(shù)方案不同，對(duì)畫質(zhì)和消耗功率影響也不相同，平板電視能效標(biāo)準(zhǔn)為了對(duì)此類技術(shù)進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，采用動(dòng)態(tài)功率和靜態(tài)功率并重考核的辦法。

對(duì)于液晶電視，因?yàn)閯?dòng)態(tài)背光技術(shù)的應(yīng)用可以大幅度降低液晶電視播放動(dòng)態(tài)圖像時(shí)的功耗，如果只為追求較高的能源效率而過分降低開機(jī)動(dòng)態(tài)功率，將會(huì)引起畫質(zhì)下降，影響觀看效果，為了避免此類情況發(fā)生，引入了功率波動(dòng)值。功率波動(dòng)值是開機(jī)靜態(tài)功率和開機(jī)動(dòng)態(tài)功率差值的絕對(duì)值與開機(jī)靜態(tài)功率的比值，用百分比表示，當(dāng)功率波動(dòng)值大于30 %時(shí)，也就是開機(jī)靜態(tài)功率和開機(jī)動(dòng)態(tài)功率數(shù)據(jù)相差較大時(shí)，使用開機(jī)靜態(tài)功率和開機(jī)動(dòng)態(tài)功率中較大者作為開機(jī)功率。對(duì)于有機(jī)發(fā)光二極管電視（OLED電視），由于其顯示的特性，整個(gè)測(cè)試過程不進(jìn)行開機(jī)靜態(tài)功率的測(cè)試，故開機(jī)動(dòng)態(tài)功率即為開機(jī)功率，如表3所示。

表3 平板電視開機(jī)功率的確定

1.1.4 能源效率測(cè)試

GB 24850-2020和GB 24850-2013標(biāo)準(zhǔn)對(duì)平板電視標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)調(diào)整時(shí)，均是先將平板電視恢復(fù)初始化狀態(tài)，然后進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。由于新舊標(biāo)準(zhǔn)在調(diào)節(jié)平板電視工作狀態(tài)時(shí)，使用的極限八灰度九窗口信號(hào)不同，調(diào)節(jié)方法不同，故調(diào)整后的工作狀態(tài)設(shè)置不同。能源效率的測(cè)試方法也不同，具體差異如表4所示。

表4 新舊標(biāo)準(zhǔn)能源效率測(cè)試差異

GB 24850-2020標(biāo)準(zhǔn)將預(yù)熱時(shí)采用的信號(hào)改成了動(dòng)態(tài)視頻信號(hào)，該信號(hào)包含多個(gè)國(guó)家（如澳大利亞、日本、荷蘭、英國(guó)、美國(guó)等）的典型廣播電視內(nèi)容，信號(hào)長(zhǎng)度10 min，使用動(dòng)態(tài)視頻信號(hào)預(yù)熱能夠更真實(shí)的反應(yīng)平板電視的使用情況。該標(biāo)準(zhǔn)增加了對(duì)有機(jī)發(fā)光二極管電視的能效約束。有機(jī)發(fā)光二極管顯示技術(shù)具有自發(fā)光的特性，采用非常薄的有機(jī)材料涂層和玻璃基板，當(dāng)有電流通過時(shí)，有機(jī)材料就會(huì)發(fā)光。基于該特性，有機(jī)發(fā)光二極管電視長(zhǎng)時(shí)間顯示同一靜態(tài)信號(hào)，亮度衰減較大，例如開始輸入極限八灰度九窗口信號(hào)時(shí)，中心點(diǎn)亮度為390 cd/m2，1 min后亮度衰減至330 cd/m2。故測(cè)試有機(jī)發(fā)光二極管電視亮度時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)試每個(gè)點(diǎn)之間要切換一次全黑場(chǎng)信號(hào)，且測(cè)試每個(gè)點(diǎn)亮度的時(shí)間不能超過30 s，以保護(hù)屏幕［1］。

GB 24850-2020標(biāo)準(zhǔn)要求在進(jìn)行平板電視能效測(cè)試時(shí)，推薦使用獲得國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品證書的極限八灰度九窗口測(cè)試信號(hào)（碼流）。標(biāo)樣實(shí)物照片如圖3所示。

圖3 極限八灰度九窗口測(cè)試信號(hào)（碼流）標(biāo)準(zhǔn)樣品

1.2 機(jī)頂盒的主要變化

隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展和智能化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒產(chǎn)品越來越受到用戶的喜愛。GB 24850-2020提升了數(shù)字電視機(jī)頂盒能效要求，同時(shí)增加了對(duì)網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒能效考核的測(cè)試方法和步驟。

1.2.1 能效等級(jí)技術(shù)提升

GB 24850-2020標(biāo)準(zhǔn)在GB 25957-2010已有的附加功能基礎(chǔ)上，新增了藍(lán)牙接口、有線路由器、無線路由功能和電話接口等多種附加功能功耗因子。機(jī)頂盒的能效等級(jí)指標(biāo)值中的工作狀態(tài)功率是基礎(chǔ)功率加上附加功能功耗因子之和，附加功能功耗因子之和與機(jī)頂盒本身具備的附加功能有關(guān)系，機(jī)頂盒附加功耗因子保持不變的前提下，僅對(duì)機(jī)頂盒各能效等級(jí)基礎(chǔ)功率進(jìn)行比較，基礎(chǔ)功耗的提升率見表5。

表5 GB 24850-2020標(biāo)準(zhǔn)機(jī)頂盒基礎(chǔ)功耗提升百分比

通過表5可見，機(jī)頂盒各能效等級(jí)中的工作狀態(tài)功率基礎(chǔ)功率值提升率最高達(dá)到85.7 %。被動(dòng)待機(jī)功率限值提高了50～75 %。機(jī)頂盒各能效等級(jí)限值提高很大，這就要求企業(yè)生產(chǎn)更加低耗能的機(jī)頂盒產(chǎn)品。

1.2.2 網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒的測(cè)試

GB 24850-2020標(biāo)準(zhǔn)增加了網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒的產(chǎn)品范圍和測(cè)試方法，同時(shí)刪除了直播衛(wèi)星機(jī)頂盒及其測(cè)試方法。

網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況狀態(tài)：

1）網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒測(cè)試信號(hào)采用IEC 62087:2015中規(guī)定的50 Hz活動(dòng)序列動(dòng)態(tài)視頻信號(hào)，信號(hào)格式1 920×1 080 i/50 Hz，文件格式為TS；編碼方式是MPEG 2；編碼碼率18 Mbps。

2）網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒測(cè)試接線示意圖如圖4所示。

圖4 網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒功率測(cè)試接線示意圖

根據(jù)圖4連接測(cè)試設(shè)備和機(jī)頂盒，并進(jìn)行工作狀態(tài)功率和被動(dòng)待機(jī)功率的測(cè)試。網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒可以通過無線網(wǎng)絡(luò)接收也可以通過USB接口接收信號(hào)，如使用USB閃存盤測(cè)試工作狀態(tài)功率，工作狀態(tài)功率測(cè)試完成后應(yīng)拔除USB閃存盤[1]。

2 平板電視新舊標(biāo)準(zhǔn)案例分析

依據(jù)GB 24850-2020和GB 24850-2013兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)兩個(gè)液晶電視均進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表6案例1（樣品A）和表7案例2（樣品B）。

表6 案例1（樣品A）

表7 案例2（樣品B）

在進(jìn)行亮度測(cè)試時(shí)，GB 24850-2013標(biāo)準(zhǔn)要求當(dāng)九點(diǎn)平均亮度大于250 cd/m2時(shí)，需調(diào)整背光設(shè)定，使平均亮度和中心點(diǎn)亮度中較大值等于250±10 cd/m2，案例1和案例2中的液晶電視平均亮度均大于250 cd/m2，故進(jìn)行了背光調(diào)整，背光調(diào)整對(duì)亮度和開機(jī)功率（包括開機(jī)靜態(tài)功率和開機(jī)動(dòng)態(tài)功率）影響較大。由表6和表7結(jié)果可見依據(jù)GB 24850-2013標(biāo)準(zhǔn)，樣品A的能效等級(jí)為3級(jí)，3級(jí)是該產(chǎn)品的市場(chǎng)準(zhǔn)入最低等級(jí)。樣品B的能效等級(jí)為2級(jí)。

GB 24850-2020標(biāo)準(zhǔn)要求在整個(gè)測(cè)試過程中無需調(diào)整背光，即背光始終置于出廠默認(rèn)狀態(tài)。表6和表7結(jié)果可見依據(jù)GB 24850-2020標(biāo)準(zhǔn)，樣品A和樣品B的能效等級(jí)均為3級(jí)，樣品A和樣品B（分辨率為3 840×2 160）的產(chǎn)品市場(chǎng)準(zhǔn)入最低能效等級(jí)是4級(jí)。

通過案例1和案例2可以看出，由于GB 24850-2020和GB 24850-2013標(biāo)準(zhǔn)對(duì)平板電視能效測(cè)試時(shí)，使用的測(cè)試信號(hào)、測(cè)試方法、亮度計(jì)測(cè)試位置等不同，對(duì)同一產(chǎn)品的測(cè)試結(jié)果不具有可比性。

3 結(jié)論

GB 24850-2020標(biāo)準(zhǔn)中平板電視能效測(cè)試方法充分考慮了動(dòng)態(tài)背光技術(shù)、平板顯示技術(shù)的發(fā)展，對(duì)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步及結(jié)構(gòu)升級(jí)發(fā)揮了重要作用。該標(biāo)準(zhǔn)提升了平板電視和機(jī)頂盒產(chǎn)品的能效技術(shù)要求，更好的引導(dǎo)消費(fèi)者采購(gòu)高效節(jié)能的平板電視和機(jī)頂盒，促進(jìn)綠色、高效、可持續(xù)發(fā)展[2]。