GB 24850-2020平板电视与机顶盒新能效标准解读

胡彩凤 高宏伟 王伟程

（北京泰瑞特检测技术服务有限责任公司（国家广播电视产品质量检验检测中心） 北京 100015）

引言

随着科技的不断进步，新的显示技术的出现，平板电视和机顶盒产品不断的更新换代，GB 24850-2013和GB 25957-2010两个标准已无法覆盖目前市场上主流的平板电视和机顶盒类型。2020年7月23日国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会联合发布了GB 24850-2020《平板电视和机顶盒能效限定值及能效等级》强制性国家标准，该标准代替GB 24850-2013和GB 25957-2010标准，于2021年8月1日开始实施。

1 GB 24850-2020标准的主要变化

GB 24850-2020《平板电视和机顶盒能效限定值及能效等级》是将GB 24850-2013《平板电视能效限定值及能效等级》和GB 25957-2010《数字电视接收器(机顶盒)能效限定值及能效等级》两个标准修订后合并的新标准。从产品范围上来说GB 24850-2020包含了平板电视和机顶盒两大类产品，平板电视和机顶盒的技术要求、测试方法等内容是各自独立的。

1.1 平板电视的主要变化

1.1.1 能效等级划分及技术提升

平板电视的分辨率逐年提升，从1 920×1 080（2K）提升至现在的3 840×2 160（4K）、7 680×4 320（8K）。自2013年4K平板电视问世，目前已占据市场一半以上的份额，8K技术是目前电视显示技术的最高水平，也是视频技术未来的发展方向。同时有机发光二极管电视（OLED电视）进入消费市场。GB 24850-2020考虑了超高清平板电视的能效指标，增加了能效等级4和能效等级5级，主要是针对高分辨率平板电视进行限定，增加了对有机发光二极管电视的能效约束。

GB 24850-2020标准将平板电视的能效等级分了5级，其中1级能效最高，能效等级是根据能源效率进行分级。能效限定值的要求与分辨率有关，分辨率≤1 920×1 080的平板电视能效限定值所要求的最低能源效率为能效等级的3级；分辨率＞3 840×2 160的平板电视能效限定值所要求的最低能源效率为能效等级的5级。其它平板电视能效限定值所要求的最低能源效率为能效等级的4级。

GB 24850-2013标准是根据能效指数将平板电视能效等级分成了3级，能效限定值是能效等级的3级。标准制定时行业主流显示技术为标清（SD）和高清（HD），主流产品为2K液晶电视（分辨率为1920×1080），液晶电视能源效率基准值1.1 cd/W，即能源效率是能效指数的1.1倍。这里在不考虑新旧标准使用的测试信号、测试方法等变化的影响，仅对液晶电视的能源效率技术参数进行比较。GB 24850-2020标准能源效率提升百分比见表1。

表1 GB 24850-2020标准液晶电视能源效率提升百分比

通过表1可以看出液晶电视的能效技术水平提升了30～40 %。而实际上由于新旧标准使用的测试信号、测试方法、亮度计测试距离等均不同，同一样机新旧标准测试结果不具有表1中的关系，测试结果无可比性。表1中的数据仅是对液晶电视能源效率技术参数进行量上的比较。

1.1.2 极限八灰度九窗口信号

液晶电视的背光源通常采用线光源或者点光源，而非理想的面光源，因此需要采用导光板将它们转换成面光源。由于这种转换很难做到整个发光面亮度的均匀一致，故不能仅用屏幕中心点的亮度值来代表屏幕整体的亮度特性。标准采用九点平均亮度防止“牺牲”电视显示的均匀性而提升屏幕中心亮度来取得较大亮度值的做法。避免造成中心点亮度和边缘亮度不均匀情况发生，如图1所示。

图1 亮度分布图

GB 24850-2020标准重新设计了极限八灰度九窗口测试信号，能够更直观的反映平板电视工作状态的亮度水平。新旧标准极限八灰度九窗口信号的对比见表2。

表2 极限八灰度九窗口信号对比

GB 24850-2020标准的极限八灰度九窗口信号的平均图像电平（APL）为17 %，该信号由三个白色窗口、六个彩色窗口和极限八灰度等级信号组合而成[1]，九个窗口用于测量屏幕亮度。通过表2图形对比可以看出，极限八灰度九窗口信号由原来的九个白色窗口变成了三个白色窗口，六个彩色窗口（两个红色窗口、两个绿色窗口和两个蓝色窗口），同时修改了平均亮度计算公式。

使用极限八灰度九窗口信号进行亮度测试时，需要带角度测试九个窗口的亮度。亮度计放置在与显示屏中心点P0相交的垂直线上，在整个测试过程中，亮度计的位置保持不变，仅通过调整亮度计的角度来测试P0～P8九个点的亮度[1]。九点亮度带角度测试示意图如图2所示。

图2 九点亮度带角度测试示意图

1.1.3 功率波动值的引入

平板电视能效测试方法充分考虑了动态背光技术和平板显示技术的发展。有些液晶电视具有自动背光控制功能，虽然企业使用的技术方案各不相同，但根本上都是对动态和静态画面进行识别，根据画面的内容调整背光功率，目的是在改善画质的同时，降低背光消耗功率。自动背光控制功能应用的技术方案不同，对画质和消耗功率影响也不相同，平板电视能效标准为了对此类技术进行科学评价，采用动态功率和静态功率并重考核的办法。

对于液晶电视，因为动态背光技术的应用可以大幅度降低液晶电视播放动态图像时的功耗，如果只为追求较高的能源效率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，为了避免此类情况发生，引入了功率波动值。功率波动值是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，用百分比表示，当功率波动值大于30 %时，也就是开机静态功率和开机动态功率数据相差较大时，使用开机静态功率和开机动态功率中较大者作为开机功率。对于有机发光二极管电视（OLED电视），由于其显示的特性，整个测试过程不进行开机静态功率的测试，故开机动态功率即为开机功率，如表3所示。

表3 平板电视开机功率的确定

1.1.4 能源效率测试

GB 24850-2020和GB 24850-2013标准对平板电视标准工作状态调整时，均是先将平板电视恢复初始化状态，然后进行相应的调节。由于新旧标准在调节平板电视工作状态时，使用的极限八灰度九窗口信号不同，调节方法不同，故调整后的工作状态设置不同。能源效率的测试方法也不同，具体差异如表4所示。

表4 新旧标准能源效率测试差异

GB 24850-2020标准将预热时采用的信号改成了动态视频信号，该信号包含多个国家（如澳大利亚、日本、荷兰、英国、美国等）的典型广播电视内容，信号长度10 min，使用动态视频信号预热能够更真实的反应平板电视的使用情况。该标准增加了对有机发光二极管电视的能效约束。有机发光二极管显示技术具有自发光的特性，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，有机材料就会发光。基于该特性，有机发光二极管电视长时间显示同一静态信号，亮度衰减较大，例如开始输入极限八灰度九窗口信号时，中心点亮度为390 cd/m2，1 min后亮度衰减至330 cd/m2。故测试有机发光二极管电视亮度时，标准要求测试每个点之间要切换一次全黑场信号，且测试每个点亮度的时间不能超过30 s，以保护屏幕［1］。

GB 24850-2020标准要求在进行平板电视能效测试时，推荐使用获得国家标准样品证书的极限八灰度九窗口测试信号（码流）。标样实物照片如图3所示。

图3 极限八灰度九窗口测试信号（码流）标准样品

1.2 机顶盒的主要变化

随着互联网的高速发展和智能化进程的持续推进，网络机顶盒产品越来越受到用户的喜爱。GB 24850-2020提升了数字电视机顶盒能效要求，同时增加了对网络机顶盒能效考核的测试方法和步骤。

1.2.1 能效等级技术提升

GB 24850-2020标准在GB 25957-2010已有的附加功能基础上，新增了蓝牙接口、有线路由器、无线路由功能和电话接口等多种附加功能功耗因子。机顶盒的能效等级指标值中的工作状态功率是基础功率加上附加功能功耗因子之和，附加功能功耗因子之和与机顶盒本身具备的附加功能有关系，机顶盒附加功耗因子保持不变的前提下，仅对机顶盒各能效等级基础功率进行比较，基础功耗的提升率见表5。

表5 GB 24850-2020标准机顶盒基础功耗提升百分比

通过表5可见，机顶盒各能效等级中的工作状态功率基础功率值提升率最高达到85.7 %。被动待机功率限值提高了50～75 %。机顶盒各能效等级限值提高很大，这就要求企业生产更加低耗能的机顶盒产品。

1.2.2 网络机顶盒的测试

GB 24850-2020标准增加了网络机顶盒的产品范围和测试方法，同时删除了直播卫星机顶盒及其测试方法。

网络机顶盒标准测试工况状态：

1）网络机顶盒测试信号采用IEC 62087:2015中规定的50 Hz活动序列动态视频信号，信号格式1 920×1 080 i/50 Hz，文件格式为TS；编码方式是MPEG 2；编码码率18 Mbps。

2）网络机顶盒测试接线示意图如图4所示。

图4 网络机顶盒功率测试接线示意图

根据图4连接测试设备和机顶盒，并进行工作状态功率和被动待机功率的测试。网络机顶盒可以通过无线网络接收也可以通过USB接口接收信号，如使用USB闪存盘测试工作状态功率，工作状态功率测试完成后应拔除USB闪存盘[1]。

2 平板电视新旧标准案例分析

依据GB 24850-2020和GB 24850-2013两个标准，对两个液晶电视均进行了测试，测试结果见表6案例1（样品A）和表7案例2（样品B）。

表6 案例1（样品A）

表7 案例2（样品B）

在进行亮度测试时，GB 24850-2013标准要求当九点平均亮度大于250 cd/m2时，需调整背光设定，使平均亮度和中心点亮度中较大值等于250±10 cd/m2，案例1和案例2中的液晶电视平均亮度均大于250 cd/m2，故进行了背光调整，背光调整对亮度和开机功率（包括开机静态功率和开机动态功率）影响较大。由表6和表7结果可见依据GB 24850-2013标准，样品A的能效等级为3级，3级是该产品的市场准入最低等级。样品B的能效等级为2级。

GB 24850-2020标准要求在整个测试过程中无需调整背光，即背光始终置于出厂默认状态。表6和表7结果可见依据GB 24850-2020标准，样品A和样品B的能效等级均为3级，样品A和样品B（分辨率为3 840×2 160）的产品市场准入最低能效等级是4级。

通过案例1和案例2可以看出，由于GB 24850-2020和GB 24850-2013标准对平板电视能效测试时，使用的测试信号、测试方法、亮度计测试位置等不同，对同一产品的测试结果不具有可比性。

3 结论

GB 24850-2020标准中平板电视能效测试方法充分考虑了动态背光技术、平板显示技术的发展，对行业技术进步及结构升级发挥了重要作用。该标准提升了平板电视和机顶盒产品的能效技术要求，更好的引导消费者采购高效节能的平板电视和机顶盒，促进绿色、高效、可持续发展[2]。