超高清“智能家庭中心”數(shù)字電視設(shè)計

鐘長森，曾 智

（深圳市同方多媒體科技有限公司，廣東 深圳 518058）

1 智能電視（OTT）、超高清4K電視的定義

智能電視（OTT）是指通過公共互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)面向機(jī)頂盒、一體機(jī)、手機(jī)、PC、PAD等智能終端提供IP視頻和增值業(yè)務(wù)應(yīng)用的服務(wù)形式。OTT是Over The Top的簡稱，即基于互聯(lián)網(wǎng)傳輸視頻服務(wù)，其服務(wù)獨立于具體的網(wǎng)絡(luò)，既可以在電信的寬帶網(wǎng)絡(luò)，也可以在開放的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，還可以在NGB、智能電網(wǎng)等新興寬帶網(wǎng)絡(luò)上傳輸。

相對于數(shù)字電視、IPTV、互聯(lián)網(wǎng)電視而言，智能電視的“智能”主要體現(xiàn)在使用處理能力強(qiáng)的智能終端，基于智能電視操作系統(tǒng)，支持手勢操控、語音操控等智能操控方式，配合視頻運營的集成播控平臺的云端系統(tǒng)，支持海量的視頻播放、智能搜索、智能推薦等智能應(yīng)用功能，結(jié)合電視支付支持電視購物、應(yīng)用商店等服務(wù)在線購買方式。真正的智能電視應(yīng)該從三個方面來衡量，即智能平臺、智能應(yīng)用和智能操控。智能平臺是指具備多元化開放式操作系統(tǒng)；智能應(yīng)用是指軟硬件可同時升級；智能操控是指網(wǎng)絡(luò)電視要具備操作界面、配置簡單的軟件系統(tǒng)。

智能電視業(yè)務(wù)（OTT）同時跨越視頻服務(wù)、公眾互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等多個產(chǎn)業(yè)，是視頻行業(yè)公認(rèn)的未來發(fā)展方向，未來可以進(jìn)一步擴(kuò)展到游戲機(jī)、藍(lán)光播放器、車載終端、戶外廣告終端、智能家電等所有能夠聯(lián)網(wǎng)的智能終端上，為所有終端提供統(tǒng)一的內(nèi)容服務(wù)。

超高清4K電視（UHDTV）屬于新一代超高清清晰度電視，它的分辨率為3 840×2 160，是1 080p的4倍。UH?DTV代表“超高清電視”，是HDTV的下一代技術(shù)。這一技術(shù)相對HDTV有更高的分辨率和更大的可視角度，帶來更強(qiáng)的視覺沖擊，解決了大屏幕電視細(xì)節(jié)遺失、無法真實還原的問題。

2 市場數(shù)據(jù)和市場背景

根據(jù)工信部相關(guān)數(shù)據(jù)，2014年，我國將新增FTTH（光纖到戶）覆蓋家庭3 000萬戶，新增1.38萬個行政村通寬帶，新發(fā)展固定寬帶接入用戶2 500萬戶，鼓勵推廣50 Mbit/s、100 Mbit/s等高帶寬接入服務(wù)，推動創(chuàng)建20個“寬帶中國”示范城市（城市群）等。由此我國將逐步進(jìn)入高帶寬、高覆蓋率的網(wǎng)絡(luò)時代。

2013年，中國市場電視總銷量為4 313萬臺，其中智能電視銷量2 170萬臺，占總份額的52%。隨著家庭寬帶、無線網(wǎng)絡(luò)的普及，2014年智能電視市場占有率有可能達(dá)到69%。據(jù)奧維咨詢（AVC）2013年智能電視數(shù)據(jù)報告分析，Android系統(tǒng)已占據(jù)智能電視終端80%以上的市場份額，其中Android4.0版本的市場普及率達(dá)到70%。2014年，一種更為高清顯示的UHD智能電視將加速發(fā)展，索尼、三星、LG以及國內(nèi)電視品牌都在智能電視高端機(jī)型上加載這一技術(shù)，相關(guān)分析預(yù)測，今年4K電視出貨量將達(dá)到354萬臺。

在國家大力推動“三網(wǎng)融合”產(chǎn)業(yè)發(fā)展的背景下，將會改變有線數(shù)字電視的單一服務(wù)模式，內(nèi)容格式的多樣性、服務(wù)種類的多樣性、接入方式的多樣性將成為三網(wǎng)融合環(huán)境下的數(shù)字電視新特點。數(shù)字智能電視SoC和開放式軟件平臺將成為數(shù)字智能電視服務(wù)多樣性的關(guān)鍵支持，三網(wǎng)融合環(huán)境下的數(shù)字智能電視將成為基于開放軟件平臺下的智能電視（SmartTV），而不是基于某個私有平臺由廠商定制的功能電視（FeatureTV），由此發(fā)展的智能電視將成為數(shù)字家庭的核心。

于此，清華同方在全國科技活動周暨北京科技周上率先提出“智能家庭中心”概念，全新定義智能家庭生活方式。“智能家庭中心”作為行業(yè)內(nèi)一個全新的概念，摒棄了以往滿足單一需求而研發(fā)的單一硬件或者服務(wù)，而是最大化實現(xiàn)用戶的一站式“智能生活”。

“智能家庭中心”整合了多方資源，軟硬件結(jié)合，打造全新的家庭互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)。在家庭生活的每個角落，都會享受著“智能家庭中心”帶來的便利。例如，當(dāng)出門在外，可以通過智能移動終端來遠(yuǎn)程控制家中的各個智能系統(tǒng)；通過電視就可以遠(yuǎn)程就診；讓孩子在上學(xué)前得到充分的早期教育；通過電視設(shè)備就可以進(jìn)行家庭常用的生活繳費；讓家庭成員與小區(qū)物業(yè)等相關(guān)單位實現(xiàn)更好的信息交互。它滿足了所有人們對有限資源整合的要求，真正做到了娛樂、購物、安全等一站式生活服務(wù)。

3 超高清“智能家庭中心”數(shù)字電視設(shè)計介紹

超高清“智能家庭中心”[1-3]數(shù)字液晶電視的軟件系統(tǒng)框架主要由高清地面直播、清華云教育、在線視頻、健康娛樂、智能云聯(lián)、財經(jīng)資訊、智能商城、多彩生活等組成，如圖1所示。

圖1 超高清“智能家庭中心”數(shù)字液晶電視的軟件系統(tǒng)框架

超高清“智能家庭中心”數(shù)字液晶電視的硬件框架主要由地面數(shù)字解調(diào)、外音視頻輸入、有線網(wǎng)絡(luò)輸入、無線網(wǎng)絡(luò)輸入、藍(lán)牙對接、主控制芯片、超高清UHD屏顯示、聲音輸出、緩存、內(nèi)存等組成，如圖2所示。

4 超高清“智能家庭中心”數(shù)字電視硬件基礎(chǔ)實施

超高清“智能家庭中心”數(shù)字電視采用當(dāng)前數(shù)字電視終端解決方案兩大巨頭芯片品牌之一MSTAR的MSD6A918芯片，此芯片作為超高清數(shù)字解碼及系統(tǒng)控制中心，采用最新的Andriod 4.4開發(fā)式操作系統(tǒng)，構(gòu)成整個機(jī)型產(chǎn)品的系統(tǒng)平臺。MSD6A918芯片搭載ARM Cor?tex A9 4核1.5 GHz CPU，雙32 kbyte I/D CACHE，帶有1 Mbyte二級緩存；搭載3D圖像處理器：ARM Ma?li450MP4 4核 GPU，支持 OpenGL ES2.0，支持 OpenGL VG1.1；搭載雙核音視頻解碼器2核VPU&APU，加速4K×2K等高清圖像解碼功能。配有8 Gbyte NAND Flash內(nèi)存，4顆DDR3 2 Gbyte內(nèi)部緩存。

高清地面直播采用清華同方自主研發(fā)設(shè)計的符合我國地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)（DTMB）的高清地面數(shù)字電視解調(diào)芯片THTF002。此直播平臺支持1 080線高清地面數(shù)字電視解調(diào)、解碼播放，支持我國自主的音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)AVS和AVS+DRA音視頻格式編制的電視信號，同時也支持國際通行的MPEG-2、H.264、AC3、MPEG-1等音頻、視頻標(biāo)準(zhǔn)的地面數(shù)字電視信號播放。

內(nèi)置有線網(wǎng)絡(luò)RJ-45和無線WiFi 2G/5G網(wǎng)絡(luò)接入，支持DLNA標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)協(xié)議，無線WiFi 2G/5G采用RE?ALTEK公司新推出的符合IEEE802.11ac標(biāo)準(zhǔn)的RTL8192DU 2.4G/5.8G雙頻解決方案。通過有線RJ-45或WiFi無線網(wǎng)絡(luò)接入，可以與局域網(wǎng)內(nèi)的計算機(jī)、智能手機(jī)、智能空調(diào)、智能冰箱等外圍聯(lián)網(wǎng)的智能設(shè)備實現(xiàn)自動互聯(lián)互通，從而實現(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的資源共享，相互聯(lián)通、無線傳屏、云聯(lián)智控等功能，體現(xiàn)出“智能家庭中心”真正涵義。

藍(lán)牙互聯(lián)采用Broadcom公司新推出符合最新的Bluetooth 4.0+EDR標(biāo)準(zhǔn)芯片，BCM20705解決方案。通過BT4.0協(xié)調(diào)，可與電視周邊的藍(lán)牙3D眼鏡、藍(lán)牙音箱、藍(lán)牙智能遙控器、藍(lán)牙體感游戲手柄等外圍的藍(lán)牙設(shè)備相聯(lián)，進(jìn)一步權(quán)釋“智能家庭中心”的真諦。

多通道數(shù)字音視頻輸入接口包括2路HDMI1.4a、2個快速USB2.0、1個超快速USB3.0接口、1路動終端高清影音標(biāo)準(zhǔn)接口MHL。用各種高清數(shù)字音視頻輸入通道去解釋數(shù)字媒體中心的涵義。

產(chǎn)品設(shè)有高清多角度攝像頭，同時可支持外接攝像頭接入，可以實現(xiàn)在線視頻通話、視頻錄像、手勢控制、視頻互動游戲等多項功能，從而實現(xiàn)娛樂、運動、安全于一體的“智能家庭中心”電視。

產(chǎn)品集成DPS數(shù)字音效處理技術(shù)，充分利用音響心理學(xué)原理，針對數(shù)字壓縮媒體的缺陷，發(fā)明了一套獨特的算法，大幅度提高數(shù)字聲音的還原，通過內(nèi)置2.1聲道的音箱，做到真正意義的高保真家庭影院。

產(chǎn)品采用超高清UHD屏顯示，3 840×2 160 30 Hz 4K×2K超高清3D圖像顯示，同時支持超高清4K×2K音視頻流媒體播放，支持國際通用的H.264、H.265、VC-1、AVS+等音視頻流媒體文件的播放，從而全方位實現(xiàn)超高清數(shù)字電視播控顯示。

超高清“智能家庭中心”數(shù)字電視硬件基礎(chǔ)實施框圖如圖3所示。

5 超高清“智能家庭中心”數(shù)字電視軟件實施

超高清“智能家庭中心”數(shù)字電視由八大系統(tǒng)、五大主題風(fēng)格組成。八大系統(tǒng)架構(gòu)包括高清地面直播、清華云教育、在線視頻、健康娛樂、智能云聯(lián)、財經(jīng)資訊、智能商城、多彩生活。五大主題界面包括電視信號輸入源、最熱視頻檢索、清華云教育、在線視頻播放、應(yīng)用專區(qū)，如圖4所示。兩者直接權(quán)釋了清華同方所提倡主題：智能家庭中心的一站式“智能生活”。

圖4 超高清“智能家庭中心”數(shù)字電視主題界面組成

5.1 電視信號輸入源

圖5為各信號接口輸入在電視直接展示，主要有數(shù)字電視（國標(biāo)地面數(shù)字電視DTMB）、模擬電視、視頻1、視頻2、分量、計算機(jī)、HDMI1、HDMI2（MHL）、在線視頻（華數(shù)視頻）。

5.2 最熱視頻檢索

該視頻搜索分六大塊：熱門搜索、電影榜、電視劇榜、動漫榜、綜藝榜、猜你喜歡。同時六大塊下再呈現(xiàn)當(dāng)前最新的電影和電視劇海報呈現(xiàn)。此搜索支持中英文鍵盤輸入和語音輸入搜索。這些搜索都在華數(shù)在線之下檢索，如圖6所示。

5.3 清華云教育

在線教育是現(xiàn)今“智能生活”的重要站點，清華云教育是清華同方為智能電視單獨開發(fā)設(shè)計的電視在線教育版塊，如圖7所示，分為七大塊：清華學(xué)堂、清華智能點讀、幼兒樂園、健康教育、成人教育、泡泡樂、飛越夢想。

從幼兒啟蒙、小學(xué)導(dǎo)教、初中趣教、高中強(qiáng)化到成人允電，從幼兒樂園到親子運動，清華云教育提供健康、娛樂、應(yīng)試于一體，中西教育相結(jié)合的全方位、全系統(tǒng)教育平臺。

1）清華學(xué)堂

清華學(xué)堂收集當(dāng)前人教版各學(xué)段各年級各主要學(xué)課的課本內(nèi)容輔導(dǎo)，學(xué)段有小學(xué)、初中、高中，年級有小學(xué)一到六年級、初中一到三年級、高中一到三年級。

小學(xué)組有語文、數(shù)字、英語、奧數(shù)課程、作文課程、課外課程；初中組有語文、數(shù)字、英語、物化生、史地政、中考應(yīng)試、課外課程；高中組有語文、數(shù)字、英語、物化生、史地政、高考語數(shù)外、高考文理綜、課外課程。

2）清華智能點讀

清華智能點讀是專為幼兒學(xué)齡段設(shè)計的一款高清圖聲幼教智能應(yīng)用，同時還為用戶設(shè)計了智能點讀筆和教育畫冊，幼兒只要用專用點讀筆在教育畫冊上點擊相應(yīng)的圖畫，電視便可呈現(xiàn)出所點的圖畫，同時也將該圖畫相關(guān)的信息讀給幼兒，做到圖、形、聲三位立體結(jié)合，讓幼兒更容易接受、喜歡、學(xué)習(xí)。

3）幼兒樂園

幼兒樂園是一個面向5～12歲虛擬的兒童電視社區(qū)，可以看動畫片，養(yǎng)寵物，玩游戲，可以讓幼兒生活在天真、歡樂、有趣的虛擬社區(qū)之中。

4）泡泡樂

此為一款娛樂益智類游戲，由同方電視獨家開發(fā)的適合電視顯示，通過攝像頭、手勢控制等操作的游戲，既可以健身，又可以益智，親子游戲可以增進(jìn)大人與小孩間的感情，分有單人模式和親子模式兩種模式，適合于室內(nèi)親子活動。

5）飛越夢想

此為一款娛樂益智類游戲，由同方電視獨家開發(fā)的適合電視顯示，通過攝像頭、手勢控制等操作的游戲，既可以健身，又可以益智，有男女老人版、男孩版、女孩版四種角色以供選擇。不同的角色搭配不同的場景，體驗不一樣的游戲感覺。適合于室內(nèi)各項簡易健康游戲活動。

6）健康教育

此款是由同方電視獨家開發(fā)的適合電視顯示的應(yīng)用，該應(yīng)用結(jié)合食譜、運動、健身等畫面對用戶進(jìn)行健康生活方面的教育。

7）成人教育

此款是由同方電視獨家開發(fā)的適合電視顯示的應(yīng)用，提供最新最全的成人教育資訊與服務(wù)指導(dǎo)，可在線觀看來自于哈佛大學(xué)等世界級名校的公開課課程，內(nèi)容涵蓋人文、社會、藝術(shù)、金融等領(lǐng)域。

5.4 在線視頻

觀看大片、猛追熱劇是如今人們業(yè)余生活必不可少的娛樂項目，“在線視頻”是清華同方為“智能生活”單獨開發(fā)設(shè)計的版塊，給力大片、最新熱劇、動漫音樂、焦點新聞讓用戶切身體驗“智能生活”的美妙，如圖8所示。

5.5 應(yīng)用專區(qū)

應(yīng)用專區(qū)集結(jié)了健康娛樂、智能云聯(lián)、財經(jīng)資訊、應(yīng)用商城、多彩生活五大系統(tǒng)，是“智能家庭中心”最大的主題版塊，每個應(yīng)用都是清華同方針對“智能生活”精心設(shè)計而成，用各種智能應(yīng)用展現(xiàn)出“智能家庭中心”一站式“智能生活”的真正涵義，如圖9和圖10所示。

1）健康運動

生命在于運動，科學(xué)運動有益健康?！敖】颠\動”為清華同方獨家設(shè)計的一款簡單的室內(nèi)運動的智能應(yīng)用。其收集有棋牌類、益智休閑類、體感運動類，用戶足不出戶就可進(jìn)行健康運動。

2）多彩生活

美好的生活在于其有多精彩?！岸嗖噬睢敝饕占恕敖】凳匙V”、“家庭護(hù)士”、“微博相冊”、“電視 QQ”、“酷我K歌”等智能電視應(yīng)用。進(jìn)一步豐富了“智能生活”。

3）健康食譜

“健康食譜”是同方與好豆美食管家共同開發(fā)適合電視顯示及操作智能應(yīng)用，包含有早餐、午餐、晚餐三餐，同時還依據(jù)不同人群、口味、烹調(diào)方式、食材、菜系菜式、功效等進(jìn)行分類指導(dǎo)烹調(diào)。

4）家庭護(hù)士

“家庭護(hù)士”是同方為用戶量身打造的一款家庭成員的健康檢測，通過配套的健康設(shè)備聯(lián)網(wǎng)檢測身體多項指標(biāo)，時刻關(guān)注家庭成員健康。

5）微博相冊

“微博相冊”是同方與騰訊共同開發(fā)的智能電視顯示及操作的智能應(yīng)用，用戶可以通過騰訊微博相冊，將家庭成員的生活、出游等照片放于云端，與好友共享。

6）智能云聯(lián)

“智能家庭中心”以電視為中心，將其周邊智能設(shè)備進(jìn)行云聯(lián)、互通。“智能云聯(lián)”主要收集了“我的管家”、“人臉識別”、“手勢控制”、“無線傳屏”、“多屏互動”、“同方一點通”、“i享家TV”等多項智能電視應(yīng)用。

“我的管家”對有線網(wǎng)絡(luò)、無線WiFi、藍(lán)牙云聯(lián)、WLAN云聯(lián)、熱點共享等各智能設(shè)備進(jìn)行云聯(lián)，對各智能設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控。

“藍(lán)牙云聯(lián)”通過藍(lán)牙協(xié)議，電視與具有藍(lán)牙功能的藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙音箱、藍(lán)牙眼鏡等藍(lán)牙移動設(shè)備云聯(lián)，達(dá)到互通、云傳。

“無線傳屏”、“多屏互動”、“同方一點通”智能應(yīng)用是適用當(dāng)前三網(wǎng)整合、多屏合一的產(chǎn)物，可以大屏傳小屏、小屏傳大屏，將自己喜歡的影視從手機(jī)或PAD傳到電視或?qū)㈦娨暽系南矚g影視傳到手機(jī)或PAD上播放。

“人臉識別”和“手勢控制”是結(jié)合本機(jī)全角度高清攝像頭進(jìn)行的電視相關(guān)識別控制和手勢操作控制，應(yīng)用于益智游戲、體感游戲、智能安全等智能應(yīng)用中。如“微博相冊”的人臉識別登錄，“泡泡樂”、“飛越夢想”等親子娛樂游戲便是通過人臉識別和手勢控制進(jìn)行操作控制。

7）財經(jīng)資訊

豐富的“智能生活”離不開財經(jīng)生活、新聞資訊?！爸髁Σ俦P手”、“彩票查詢”、“蘇寧易購”、“淘寶 HD”、“航班管家”、“新浪新聞”等當(dāng)前給力智能應(yīng)用都集合在“智能家庭中心”，讓用戶脫離計算機(jī)也能了解各項財經(jīng)資訊。

6 清華同方的“智能家庭中心”之路

隨著三網(wǎng)融合、多網(wǎng)整合的政策出臺，對同方電視的互聯(lián)網(wǎng)電視發(fā)展有著非常大的推動作用。

同方電視（THTF）2008年推出上網(wǎng)沖浪并視頻播放的高清網(wǎng)絡(luò)LCD液晶電視LimeTV系列。2009年借國慶60周年之際，同方電視（THTF）推出首款內(nèi)置中國網(wǎng)絡(luò)電視臺CNTV的高清網(wǎng)絡(luò)LED液晶電視9000i系列。2010年借“3.15”之際，同方電視推出首款具有人機(jī)互動全新UI的智能網(wǎng)絡(luò)電視，并內(nèi)置中國網(wǎng)絡(luò)電視臺CNTV的Ei?TV尚網(wǎng)電視TX2800系列。2011年借“5.1”之際，同方電視推出首款3D人機(jī)互動用戶界面，并同時內(nèi)置百視通BESTV播控平臺的網(wǎng)絡(luò)鋒爆電視TX2000系列。2012年元旦，同方電視推出首款A(yù)ndroid智能網(wǎng)絡(luò)3D電視綠標(biāo)智能電視TX3900系列。2013年，同方電視推出首款自帶有中國電信的IPTV+OTT一體的智能Android電視直播鋒云電視TL3000系列。2013年中秋節(jié)，同方電視推出首款持有中國超高清認(rèn)證的4K×2K超高清智能電視超清云電視TX6000系列。2014年5月1日，同方電視推出首款具有智能家聯(lián)、健康運動的智能電視健康云電視TX6900系列。2014年在國慶節(jié)即將來臨之際，同方電視準(zhǔn)備推出又一力作，具有超高清畫面、超智能家聯(lián)、超強(qiáng)多媒體的“智能家庭中心”——云家聯(lián)電視系列。

“智能家庭中心”的一站式“智能生活”是智能電視的發(fā)展方向。清華同方智能電視正逐步實現(xiàn)“智能家庭中心”，走向一站式“智能生活”的彼岸。

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[1]中國網(wǎng).智能家庭中心同方電視上演精彩生活[EB/OL].[2014-07-15].http://gz.cnr.cn/qy/qydt/201407/t20140715_51585069 8.shtml.

[2]DVBCN數(shù)字電視中文網(wǎng).清華同方發(fā)布OTT終端，打造智能家庭中心[EB/OL].[2014-06-24].http://www.dvbcn.com/2014/06/24-111843.html.

[3]DVBCN數(shù)字電視中文網(wǎng).清華同方智能家庭中心如何顛覆傳統(tǒng)生活方式[EB/OL].[2014-06-04].http://www.dvbcn.com/2014/06/04-111423.html.