GB 24850-2020平板電視與機頂盒新能效標準解讀

胡彩鳳 高宏偉 王偉程

（北京泰瑞特檢測技術服務有限責任公司（國家廣播電視產品質量檢驗檢測中心） 北京 100015）

引言

隨著科技的不斷進步，新的顯示技術的出現，平板電視和機頂盒產品不斷的更新換代，GB 24850-2013和GB 25957-2010兩個標準已無法覆蓋目前市場上主流的平板電視和機頂盒類型。2020年7月23日國家市場監(jiān)督管理總局和國家標準化管理委員會聯合發(fā)布了GB 24850-2020《平板電視和機頂盒能效限定值及能效等級》強制性國家標準，該標準代替GB 24850-2013和GB 25957-2010標準，于2021年8月1日開始實施。

1 GB 24850-2020標準的主要變化

GB 24850-2020《平板電視和機頂盒能效限定值及能效等級》是將GB 24850-2013《平板電視能效限定值及能效等級》和GB 25957-2010《數字電視接收器(機頂盒)能效限定值及能效等級》兩個標準修訂后合并的新標準。從產品范圍上來說GB 24850-2020包含了平板電視和機頂盒兩大類產品，平板電視和機頂盒的技術要求、測試方法等內容是各自獨立的。

1.1 平板電視的主要變化

1.1.1 能效等級劃分及技術提升

平板電視的分辨率逐年提升，從1 920×1 080（2K）提升至現在的3 840×2 160（4K）、7 680×4 320（8K）。自2013年4K平板電視問世，目前已占據市場一半以上的份額，8K技術是目前電視顯示技術的最高水平，也是視頻技術未來的發(fā)展方向。同時有機發(fā)光二極管電視（OLED電視）進入消費市場。GB 24850-2020考慮了超高清平板電視的能效指標，增加了能效等級4和能效等級5級，主要是針對高分辨率平板電視進行限定，增加了對有機發(fā)光二極管電視的能效約束。

GB 24850-2020標準將平板電視的能效等級分了5級，其中1級能效最高，能效等級是根據能源效率進行分級。能效限定值的要求與分辨率有關，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的3級；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的5級。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的4級。

GB 24850-2013標準是根據能效指數將平板電視能效等級分成了3級，能效限定值是能效等級的3級。標準制定時行業(yè)主流顯示技術為標清（SD）和高清（HD），主流產品為2K液晶電視（分辨率為1920×1080），液晶電視能源效率基準值1.1 cd/W，即能源效率是能效指數的1.1倍。這里在不考慮新舊標準使用的測試信號、測試方法等變化的影響，僅對液晶電視的能源效率技術參數進行比較。GB 24850-2020標準能源效率提升百分比見表1。

表1 GB 24850-2020標準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水平提升了30～40 %。而實際上由于新舊標準使用的測試信號、測試方法、亮度計測試距離等均不同，同一樣機新舊標準測試結果不具有表1中的關系，測試結果無可比性。表1中的數據僅是對液晶電視能源效率技術參數進行量上的比較。

1.1.2 極限八灰度九窗口信號

液晶電視的背光源通常采用線光源或者點光源，而非理想的面光源，因此需要采用導光板將它們轉換成面光源。由于這種轉換很難做到整個發(fā)光面亮度的均勻一致，故不能僅用屏幕中心點的亮度值來代表屏幕整體的亮度特性。標準采用九點平均亮度防止“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標準重新設計了極限八灰度九窗口測試信號，能夠更直觀的反映平板電視工作狀態(tài)的亮度水平。新舊標準極限八灰度九窗口信號的對比見表2。

表2 極限八灰度九窗口信號對比

GB 24850-2020標準的極限八灰度九窗口信號的平均圖像電平（APL）為17 %，該信號由三個白色窗口、六個彩色窗口和極限八灰度等級信號組合而成[1]，九個窗口用于測量屏幕亮度。通過表2圖形對比可以看出，極限八灰度九窗口信號由原來的九個白色窗口變成了三個白色窗口，六個彩色窗口（兩個紅色窗口、兩個綠色窗口和兩個藍色窗口），同時修改了平均亮度計算公式。

使用極限八灰度九窗口信號進行亮度測試時，需要帶角度測試九個窗口的亮度。亮度計放置在與顯示屏中心點P0相交的垂直線上，在整個測試過程中，亮度計的位置保持不變，僅通過調整亮度計的角度來測試P0～P8九個點的亮度[1]。九點亮度帶角度測試示意圖如圖2所示。

圖2 九點亮度帶角度測試示意圖

1.1.3 功率波動值的引入

平板電視能效測試方法充分考慮了動態(tài)背光技術和平板顯示技術的發(fā)展。有些液晶電視具有自動背光控制功能，雖然企業(yè)使用的技術方案各不相同，但根本上都是對動態(tài)和靜態(tài)畫面進行識別，根據畫面的內容調整背光功率，目的是在改善畫質的同時，降低背光消耗功率。自動背光控制功能應用的技術方案不同，對畫質和消耗功率影響也不相同，平板電視能效標準為了對此類技術進行科學評價，采用動態(tài)功率和靜態(tài)功率并重考核的辦法。

對于液晶電視，因為動態(tài)背光技術的應用可以大幅度降低液晶電視播放動態(tài)圖像時的功耗，如果只為追求較高的能源效率而過分降低開機動態(tài)功率，將會引起畫質下降，影響觀看效果，為了避免此類情況發(fā)生，引入了功率波動值。功率波動值是開機靜態(tài)功率和開機動態(tài)功率差值的絕對值與開機靜態(tài)功率的比值，用百分比表示，當功率波動值大于30 %時，也就是開機靜態(tài)功率和開機動態(tài)功率數據相差較大時，使用開機靜態(tài)功率和開機動態(tài)功率中較大者作為開機功率。對于有機發(fā)光二極管電視（OLED電視），由于其顯示的特性，整個測試過程不進行開機靜態(tài)功率的測試，故開機動態(tài)功率即為開機功率，如表3所示。

表3 平板電視開機功率的確定

1.1.4 能源效率測試

GB 24850-2020和GB 24850-2013標準對平板電視標準工作狀態(tài)調整時，均是先將平板電視恢復初始化狀態(tài)，然后進行相應的調節(jié)。由于新舊標準在調節(jié)平板電視工作狀態(tài)時，使用的極限八灰度九窗口信號不同，調節(jié)方法不同，故調整后的工作狀態(tài)設置不同。能源效率的測試方法也不同，具體差異如表4所示。

表4 新舊標準能源效率測試差異

GB 24850-2020標準將預熱時采用的信號改成了動態(tài)視頻信號，該信號包含多個國家（如澳大利亞、日本、荷蘭、英國、美國等）的典型廣播電視內容，信號長度10 min，使用動態(tài)視頻信號預熱能夠更真實的反應平板電視的使用情況。該標準增加了對有機發(fā)光二極管電視的能效約束。有機發(fā)光二極管顯示技術具有自發(fā)光的特性，采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板，當有電流通過時，有機材料就會發(fā)光。基于該特性，有機發(fā)光二極管電視長時間顯示同一靜態(tài)信號，亮度衰減較大，例如開始輸入極限八灰度九窗口信號時，中心點亮度為390 cd/m2，1 min后亮度衰減至330 cd/m2。故測試有機發(fā)光二極管電視亮度時，標準要求測試每個點之間要切換一次全黑場信號，且測試每個點亮度的時間不能超過30 s，以保護屏幕［1］。

GB 24850-2020標準要求在進行平板電視能效測試時，推薦使用獲得國家標準樣品證書的極限八灰度九窗口測試信號（碼流）。標樣實物照片如圖3所示。

圖3 極限八灰度九窗口測試信號（碼流）標準樣品

1.2 機頂盒的主要變化

隨著互聯網的高速發(fā)展和智能化進程的持續(xù)推進，網絡機頂盒產品越來越受到用戶的喜愛。GB 24850-2020提升了數字電視機頂盒能效要求，同時增加了對網絡機頂盒能效考核的測試方法和步驟。

1.2.1 能效等級技術提升

GB 24850-2020標準在GB 25957-2010已有的附加功能基礎上，新增了藍牙接口、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。機頂盒的能效等級指標值中的工作狀態(tài)功率是基礎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頂盒本身具備的附加功能有關系，機頂盒附加功耗因子保持不變的前提下，僅對機頂盒各能效等級基礎功率進行比較，基礎功耗的提升率見表5。

表5 GB 24850-2020標準機頂盒基礎功耗提升百分比

通過表5可見，機頂盒各能效等級中的工作狀態(tài)功率基礎功率值提升率最高達到85.7 %。被動待機功率限值提高了50～75 %。機頂盒各能效等級限值提高很大，這就要求企業(yè)生產更加低耗能的機頂盒產品。

1.2.2 網絡機頂盒的測試

GB 24850-2020標準增加了網絡機頂盒的產品范圍和測試方法，同時刪除了直播衛(wèi)星機頂盒及其測試方法。

網絡機頂盒標準測試工況狀態(tài)：

1）網絡機頂盒測試信號采用IEC 62087:2015中規(guī)定的50 Hz活動序列動態(tài)視頻信號，信號格式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）網絡機頂盒測試接線示意圖如圖4所示。

圖4 網絡機頂盒功率測試接線示意圖

根據圖4連接測試設備和機頂盒，并進行工作狀態(tài)功率和被動待機功率的測試。網絡機頂盒可以通過無線網絡接收也可以通過USB接口接收信號，如使用USB閃存盤測試工作狀態(tài)功率，工作狀態(tài)功率測試完成后應拔除USB閃存盤[1]。

2 平板電視新舊標準案例分析

依據GB 24850-2020和GB 24850-2013兩個標準，對兩個液晶電視均進行了測試，測試結果見表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）

在進行亮度測試時，GB 24850-2013標準要求當九點平均亮度大于250 cd/m2時，需調整背光設定，使平均亮度和中心點亮度中較大值等于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，故進行了背光調整，背光調整對亮度和開機功率（包括開機靜態(tài)功率和開機動態(tài)功率）影響較大。由表6和表7結果可見依據GB 24850-2013標準，樣品A的能效等級為3級，3級是該產品的市場準入最低等級。樣品B的能效等級為2級。

GB 24850-2020標準要求在整個測試過程中無需調整背光，即背光始終置于出廠默認狀態(tài)。表6和表7結果可見依據GB 24850-2020標準，樣品A和樣品B的能效等級均為3級，樣品A和樣品B（分辨率為3 840×2 160）的產品市場準入最低能效等級是4級。

通過案例1和案例2可以看出，由于GB 24850-2020和GB 24850-2013標準對平板電視能效測試時，使用的測試信號、測試方法、亮度計測試位置等不同，對同一產品的測試結果不具有可比性。

3 結論

GB 24850-2020標準中平板電視能效測試方法充分考慮了動態(tài)背光技術、平板顯示技術的發(fā)展，對行業(yè)技術進步及結構升級發(fā)揮了重要作用。該標準提升了平板電視和機頂盒產品的能效技術要求，更好的引導消費者采購高效節(jié)能的平板電視和機頂盒，促進綠色、高效、可持續(xù)發(fā)展[2]。