平板电视能效标准换版解析

阮卫泓，谢于迪，吴蔚华

（国家广播电视产品质量监督检验中心，北京 100015）

随着平板电视技术水平的飞速发展和广大消费者对节能产品认知度的大幅提升，与节能相关的环境光控制、动态背光控制等技术得到广泛应用，新功能层出不穷，菜单设置和调整方式百花齐放，为更科学地评价新节能技术对能效水平的贡献，2013版平板电视能效标准对能效指数的限值和测量方法进行了较大调整，主要变化涉及9个方面。

1 修改了标准的适用范围

本标准适用于在电网电压下正常工作，以地面、有线、卫星或其他模拟、数字信号接收、解调及显示为主要功能的平板电视（即液晶电视和等离子电视），也适用于主要功能为电视，不具备调谐器，但作为电视产品流通的显示设备[1]。

2 提高了各级平板电视能效指标

2013版能效标准中规定的能效指数及等级见表1。

2011年3月平板电视能效标识制度实施以来，国内销售的所有平板电视能效指数的标识值和实测值均进行了备案，在标准修订时，备案的实测值直接用做能效指数的确定依据。在对测量方法调整带来的影响进行评估后，按照用能标准能效等级划分原则，分别确定液晶电视和等离子电视三级能效指数。

另外明确了产品能效需同时满足能效指数和被动待机功率要求。

表1 2013版能效标准中规定的能效指数及等级

3 增加了开机静态功率，开机动态功率的术语、测试过程，以及开机功率的确定方法

平板电视惠民工程的开展大大促进了平板电视节能新技术的应用，申报的产品很大一部分具有自动背光控制功能。虽然企业应用的技术方案各不相同，但原理上都是对动态和静态画面进行识别，根据画面的内容和图像电平调整背光功率，目的是在改善画质的同时，降低背光消耗功率。技术方案不同，该功能对画质和的消耗功率影响也不尽相同。为了对此类技术进行科学评价，标准引入了“开机静态功率”、“开机动态功率”及“开机波动值”的概念。

开机静态功率是指在本标准规定的测量方法下，平板电视在开机状态下播放静态测试图像测得的有功功率（W）[1]。为使测量静态功率和亮度时，平板电视的工作状态与所调整的标准状态保持一致，标准重新定义了测试信号，将2010版标准中的极限八灰阶调等级信号和九点亮度测量用17%APL白窗口信号合并为极限八灰阶九窗口信号，见图1。使用该信号调整好被测样机的标准工作状态后，直接测试亮度和开机静态功率，保证亮度测试和开机静态功率测试时，被测样机的工作状态一致，并保持在调整好的标准状态。

图1 极限八灰阶九窗口信号（截图）

开机动态功率为在本标准规定的测量方法下，平板电视在开机状态下播放动态测试序列测得的有功功率（W）[1]。

功率波动值为开机静态功率和开机动态功率差值的绝对值与开机静态功率的比值，用百分数表示[1]。

平板电平能效标准的主要指标是能效指数，2013版标准将能效指数的含义转变成了标准状态下亮度和实际观看电视节目时的功率消耗的关系。动态背光技术的应用可以大幅度降低平板电视播放动态图像时的功耗，但如果为追求较高的能效指数而过分降低开机动态功率，将会引起画质下降，影响观看效果。

在对不同动态背光控制技术和对预期使用的直下式区域背光动态控制等技术进行充分研究的基础上，标准组认为动态开机功率和静态开机功率的波动值应控制在30%之内。功率波动值 为

式中：ΔP代表功率波动值，单位为%；Pj代表开机静态功率，单位为W；Pd代表开机动态功率，单位为W。

如果ΔP≤30%，取Pd为开机功率；如果ΔP＞30%，则取Pj为开机功率，以避免动态开机功率和静态开机功率的波动值过大的情况发生。

4 修改了平板电视标准工作状态的调整内容和程序

为保持平板电视功耗测量在不同测量标准之间测试状态的一致性，结合参考正在修订的SJ/T11348《数字电视平板显示器测量方法》、国际常用标准IEC 62087:2011音频、视频和相关设备功率消耗量的测量方法和现行的能源之星电视机测试规范6.0版等对被测样机的工作状态进行了规定，包括初始化状态、环境光控制、动态背光、幅型比、对比度和亮度、音量、附加功能等，以保证各标准间的测量结果具备参考性，各样机间的测试结果具有可比性。

5 规定极限八灰阶的调整原则和方法

使用极限八灰阶九窗口信号中的灰阶调整被测样机的“亮度”、“对比度”设置，使其显现良好的线性状态。

在黑色背景上产生2排灰度等级。全黑场电平为0%，全白场电平为100%。上排灰度为0%，5%，10%，15%；下排灰度为85%，90%，95%，100%。每个灰度矩形占满屏面积的5%，并且具有与整个显示图像一致的幅型比。八灰度等级波信号波形见图2。

通过调节平板电视的“亮度”和“对比度”的设置，将显示调节到极限黑色和白色的灰度色块之间的区别可以用人眼恰好分辨的状态。首先调节“亮度”设置，使得第一排的0%和5%的2个极限黑灰阶可以恰好分辨。然后，将“对比度”从最大值逐渐减小，直到第2排中的100%和95%灰度的2个极限白灰阶可以恰好分辨。重复上述过程，直至两类极限灰阶恰好可分辨的要求同时达到[1]。

如果无法做到或在此调节方式下无法达到，在保证灰度阶数最多的情况下，应调整到白色灰度阶数最多，并在报告中说明。

图2 八灰度等级信号波形

调整过程中，要遵守极限分辨的灰阶最多原则，防止出现亮度不合理增高的现象。

具体调整步骤如下：

1）调节“亮度”设置，使得第一排的0%和5%的2个极限黑灰阶可以恰好分辨[1]。

2）将“对比度”从最大值逐渐减小，直到第2排中的100%和95%灰度的2个极限白灰阶可以恰好分辨[1]。

3）重复上述过程直到两类极限灰阶恰好可分辨的要求可以同时达到[1]。

4）若极限黑灰阶可以恰好分辨，调整“对比度”，100%和95%白灰阶始终不能分辩，则调整“对比度”到95%和90%灰度的2个白灰阶可以恰好分辨，同时保持0%和5%黑阶极限分辨。

5）如果极限白灰阶可以恰好分辨，调整“亮度”，0%和5%黑灰阶始终不能分辩，则调整“亮度”到5%和10%灰度的2个黑灰阶可以恰好分辨，同时保持95%和100%白阶极限分辨。

6）如果0%、5%黑灰阶和95%、100%白灰阶均不能达到极限分辩，则在保证极限分辩灰度阶数最多的情况下，调整到白色灰度阶数最多。

7）如果对比度设置最大、亮度设置最低，八灰阶始终清晰可辩，无法达到极限分辩状态，则将比度设置最大，亮度设置最低，以保证尽量接近标准测试状态。

6 规定了亮度测试距离为4倍屏幕高度

2010版标准中规定高清晰度电视的亮度测试距离为屏幕高度的3倍，标准清晰度电视的测试距离为屏幕高度的4倍。但因我国现在平板电视产品均为16∶9的高清产品，但广播电视信号仍然以4∶3的标准清晰度信号为主，标准中规定能效指数测试首选模拟和数字射频信道，模拟射频信号传输的是PAL-D制电视信号，相当一部分数字射频信道传输的也是标清信号。因为4∶3图像在16∶9的屏幕上显示时，屏幕部分区域发光，但广大消费者实际观看时，是把4∶3的图像变换成16∶9满屏，这就样就造成了测试时的显示状态与实际观看时的显示状态不符。因此，标准规定测试时要将屏幕显示方式调整到满屏，也就是16∶9。这样一来，具备高清能力的被测样机接收、处理、显示的是标清信号，很多测试人员就产生了测试距离是4倍屏高还是3倍屏高的困惑。

2013版标准将测试距离统一规定为4倍屏高，标准规定在测量P1点到P8点亮度时，亮度计的位置保持不动，计转角度进行测试，因此4倍屏高测试距离还可避免超大屏幕电视测试时，边角亮度测试稳定性较差的问题。

7 降低了亮度测试中最大平均亮度和中心点亮度

为防止采用过度提高亮度的方法来提高能效指数的情况，平板电视能效标准在引入亮度参数时，也同时明确提出了对测量状态输出亮度的限制。在2010版标准中规定了如果测量状态的亮度大于350 cd/m2，则应调节背光设定（若该平板电视无背光调节，则调节亮度设定），使屏幕中心亮度等于（350±10）cd/m2[3]。亮度限制可以引导产业在保证合理的亮度输出的前提下，降低消耗功率，提高能源利用率[2]。

标准实施以来，LED背光几乎取代了CCFL背光，LED的光效也大幅提升，但是过高的亮度会对观看者的眼睛带来伤害，也造成能源浪费。研究表明，平板电视亮度达到200 cd/m2，就能保证画面的亮丽。参考能源之星规范关于测试模式与最大亮度模式的亮度之比不小于65%的要求，目前大尺寸高端电视的平均亮度约为400 cd/m2，也就是亮度最高产品默认状态的测试模式亮度达到260 cd/m2即可。因此2013版标准将测量状态的亮度不高于350 cd/m2调整为不高于250 cd/m2，如果平均亮度超过250 cd/m2，则调整至屏幕中心亮度或九点平均亮度的较高值等于（250±10）cd/m2，并明确了降低亮度的调节方式。

8 修改信号处理功率

2010年，平板电视主要有模拟电视、地面数字高清与模拟电视一体机，制定标准时标准组选用当时应用广泛的方案，对两种产品各个功能的消耗功率进行了比较。

测试结果表明，数字高清电视在机芯部分的整体消耗功率比模拟电视高7.5W左右。此外，平板电视的信号处理功率主要为VGA、YPBPR及HDMI接口的功率，并且以HDMI接口的信号处理功率为主，每个HDMI接口的功率约在1～2W之间。一般每台平板电视均有VGA、YPBPR及HDMI输入接口，而且标准规定若没有射频输入接口，则采用YPBPR分量接口进行测试。因此标准不再对VGA、YPBPR及HDMI接口的信号处理功率进行细分[2]。

2013版标准修订时，平板电视的芯片已经更新换代，数字电视一体机已相当普及，模拟射频接收解调、数字射频接收解调、高清解码、模拟基带和数字基带等信号处理功率大幅下降，原标准中对信号处理功率的规定已明显不合理。在标准组成员对主流方案进行测试后，除分别降低模拟射频信道和数字射频信道的处理功率外，还明确规定基带信号模拟和数字信号输入时，不再计算信号处理功率。确定使用模拟射频接口输入时，Ps取4W；使用数字射频接口输入时，Ps取8W；使用其他接口输入时，Ps取0W。

[1]GB 24850—2013，平板电视能效限定值及能效等级[S].2013.

[2] 阮卫泓.GB24850—2010《平板电视能效限定值及能效等级》标准解析[J].电视技术，2010，34（12）：149-153.

[3]GB 24850—2010，平板电视能效限定值及能效等级[S].2010.