超高清“智能家庭中心”數字電視設計

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）是指通過公共互聯網、移動互聯網面向機頂盒、一體機、手機、PC、PAD等智能終端提供IP視頻和增值業務應用的服務形式。OTT是Over The Top的簡稱，即基于互聯網傳輸視頻服務，其服務獨立于具體的網絡，既可以在電信的寬帶網絡，也可以在開放的互聯網絡，還可以在NGB、智能電網等新興寬帶網絡上傳輸。

相對于數字電視、IPTV、互聯網電視而言，智能電視的“智能”主要體現在使用處理能力強的智能終端，基于智能電視操作系統，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，支持海量的視頻播放、智能搜索、智能推薦等智能應用功能，結合電視支付支持電視購物、應用商店等服務在線購買方式。真正的智能電視應該從三個方面來衡量，即智能平臺、智能應用和智能操控。智能平臺是指具備多元化開放式操作系統；智能應用是指軟硬件可同時升級；智能操控是指網絡電視要具備操作界面、配置簡單的軟件系統。

智能電視業務（OTT）同時跨越視頻服務、公眾互聯網、移動互聯網等多個產業，是視頻行業公認的未來發展方向，未來可以進一步擴展到游戲機、藍光播放器、車載終端、戶外廣告終端、智能家電等所有能夠聯網的智能終端上，為所有終端提供統一的內容服務。

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。這一技術相對HDTV有更高的分辨率和更大的可視角度，帶來更強的視覺沖擊，解決了大屏幕電視細節遺失、無法真實還原的問題。

2 市場數據和市場背景

根據工信部相關數據，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，推動創建20個“寬帶中國”示范城市（城市群）等。由此我國將逐步進入高帶寬、高覆蓋率的網絡時代。

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、無線網絡的普及，2014年智能電視市場占有率有可能達到69%。據奧維咨詢（AVC）2013年智能電視數據報告分析，Android系統已占據智能電視終端80%以上的市場份額，其中Android4.0版本的市場普及率達到70%。2014年，一種更為高清顯示的UHD智能電視將加速發展，索尼、三星、LG以及國內電視品牌都在智能電視高端機型上加載這一技術，相關分析預測，今年4K電視出貨量將達到354萬臺。

在國家大力推動“三網融合”產業發展的背景下，將會改變有線數字電視的單一服務模式，內容格式的多樣性、服務種類的多樣性、接入方式的多樣性將成為三網融合環境下的數字電視新特點。數字智能電視SoC和開放式軟件平臺將成為數字智能電視服務多樣性的關鍵支持，三網融合環境下的數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），由此發展的智能電視將成為數字家庭的核心。

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”作為行業內一個全新的概念，摒棄了以往滿足單一需求而研發的單一硬件或者服務，而是最大化實現用戶的一站式“智能生活”。

“智能家庭中心”整合了多方資源，軟硬件結合，打造全新的家庭互聯網生態。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，當出門在外，可以通過智能移動終端來遠程控制家中的各個智能系統；通過電視就可以遠程就診；讓孩子在上學前得到充分的早期教育；通過電視設備就可以進行家庭常用的生活繳費；讓家庭成員與小區物業等相關單位實現更好的信息交互。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。

3 超高清“智能家庭中心”數字電視設計介紹

超高清“智能家庭中心”[1-3]數字液晶電視的軟件系統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、財經資訊、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”數字液晶電視的軟件系統框架

超高清“智能家庭中心”數字液晶電視的硬件框架主要由地面數字解調、外音視頻輸入、有線網絡輸入、無線網絡輸入、藍牙對接、主控制芯片、超高清UHD屏顯示、聲音輸出、緩存、內存等組成，如圖2所示。

4 超高清“智能家庭中心”數字電視硬件基礎實施

超高清“智能家庭中心”數字電視采用當前數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字解碼及系統控制中心，采用最新的Andriod 4.4開發式操作系統，構成整個機型產品的系統平臺。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內存，4顆DDR3 2 Gbyte內部緩存。

高清地面直播采用清華同方自主研發設計的符合我國地面數字電視標準（DTMB）的高清地面數字電視解調芯片THTF002。此直播平臺支持1 080線高清地面數字電視解調、解碼播放，支持我國自主的音視頻編碼標準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、視頻標準的地面數字電視信號播放。

內置有線網絡RJ-45和無線WiFi 2G/5G網絡接入，支持DLNA標準及相關協議，無線WiFi 2G/5G采用RE?ALTEK公司新推出的符合IEEE802.11ac標準的RTL8192DU 2.4G/5.8G雙頻解決方案。通過有線RJ-45或WiFi無線網絡接入，可以與局域網內的計算機、智能手機、智能空調、智能冰箱等外圍聯網的智能設備實現自動互聯互通，從而實現局域網絡內的資源共享，相互聯通、無線傳屏、云聯智控等功能，體現出“智能家庭中心”真正涵義。

藍牙互聯采用Broadcom公司新推出符合最新的Bluetooth 4.0+EDR標準芯片，BCM20705解決方案。通過BT4.0協調，可與電視周邊的藍牙3D眼鏡、藍牙音箱、藍牙智能遙控器、藍牙體感游戲手柄等外圍的藍牙設備相聯，進一步權釋“智能家庭中心”的真諦。

多通道數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準接口MHL。用各種高清數字音視頻輸入通道去解釋數字媒體中心的涵義。

產品設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，從而實現娛樂、運動、安全于一體的“智能家庭中心”電視。

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

產品采用超高清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，從而全方位實現超高清數字電視播控顯示。

超高清“智能家庭中心”數字電視硬件基礎實施框圖如圖3所示。

5 超高清“智能家庭中心”數字電視軟件實施

超高清“智能家庭中心”數字電視由八大系統、五大主題風格組成。八大系統架構包括高清地面直播、清華云教育、在線視頻、健康娛樂、智能云聯、財經資訊、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、應用專區，如圖4所示。兩者直接權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，主要有數字電視（國標地面數字電視DTMB）、模擬電視、視頻1、視頻2、分量、計算機、HDMI1、HDMI2（MHL）、在線視頻（華數視頻）。

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當前最新的電影和電視劇海報呈現。此搜索支持中英文鍵盤輸入和語音輸入搜索。這些搜索都在華數在線之下檢索，如圖6所示。

5.3 清華云教育

在線教育是現今“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設計的電視在線教育版塊，如圖7所示，分為七大塊：清華學堂、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、小學導教、初中趣教、高中強化到成人允電，從幼兒樂園到親子運動，清華云教育提供健康、娛樂、應試于一體，中西教育相結合的全方位、全系統教育平臺。

1）清華學堂

清華學堂收集當前人教版各學段各年級各主要學課的課本內容輔導，學段有小學、初中、高中，年級有小學一到六年級、初中一到三年級、高中一到三年級。

小學組有語文、數字、英語、奧數課程、作文課程、課外課程；初中組有語文、數字、英語、物化生、史地政、中考應試、課外課程；高中組有語文、數字、英語、物化生、史地政、高考語數外、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齡段設計的一款高清圖聲幼教智能應用，同時還為用戶設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的圖畫，電視便可呈現出所點的圖畫，同時也將該圖畫相關的信息讀給幼兒，做到圖、形、聲三位立體結合，讓幼兒更容易接受、喜歡、學習。

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，可以看動畫片，養寵物，玩游戲，可以讓幼兒生活在天真、歡樂、有趣的虛擬社區之中。

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的適合電視顯示的應用，該應用結合食譜、運動、健身等畫面對用戶進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的適合電視顯示的應用，提供最新最全的成人教育資訊與服務指導，可在線觀看來自于哈佛大學等世界級名校的公開課課程，內容涵蓋人文、社會、藝術、金融等領域。

5.4 在線視頻

觀看大片、猛追熱劇是如今人們業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”單獨開發設計的版塊，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 應用專區

應用專區集結了健康娛樂、智能云聯、財經資訊、應用商城、多彩生活五大系統，是“智能家庭中心”最大的主題版塊，每個應用都是清華同方針對“智能生活”精心設計而成，用各種智能應用展現出“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，科學運動有益健康。“健康運動”為清華同方獨家設計的一款簡單的室內運動的智能應用。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行健康運動。

2）多彩生活

美好的生活在于其有多精彩。“多彩生活”主要收集了“健康食譜”、“家庭護士”、“微博相冊”、“電視 QQ”、“酷我K歌”等智能電視應用。進一步豐富了“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適合電視顯示及操作智能應用，包含有早餐、午餐、晚餐三餐，同時還依據不同人群、口味、烹調方式、食材、菜系菜式、功效等進行分類指導烹調。

4）家庭護士

“家庭護士”是同方為用戶量身打造的一款家庭成員的健康檢測，通過配套的健康設備聯網檢測身體多項指標，時刻關注家庭成員健康。

5）微博相冊

“微博相冊”是同方與騰訊共同開發的智能電視顯示及操作的智能應用，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

“智能家庭中心”以電視為中心，將其周邊智能設備進行云聯、互通。“智能云聯”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”等多項智能電視應用。

“我的管家”對有線網絡、無線WiFi、藍牙云聯、WLAN云聯、熱點共享等各智能設備進行云聯，對各智能設備進行實時監控。

“藍牙云聯”通過藍牙協議，電視與具有藍牙功能的藍牙耳機、藍牙音箱、藍牙眼鏡等藍牙移動設備云聯，達到互通、云傳。

“無線傳屏”、“多屏互動”、“同方一點通”智能應用是適用當前三網整合、多屏合一的產物，可以大屏傳小屏、小屏傳大屏，將自己喜歡的影視從手機或PAD傳到電視或將電視上的喜歡影視傳到手機或PAD上播放。

“人臉識別”和“手勢控制”是結合本機全角度高清攝像頭進行的電視相關識別控制和手勢操作控制，應用于益智游戲、體感游戲、智能安全等智能應用中。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行操作控制。

7）財經資訊

豐富的“智能生活”離不開財經生活、新聞資訊。“主力操盤手”、“彩票查詢”、“蘇寧易購”、“淘寶 HD”、“航班管家”、“新浪新聞”等當前給力智能應用都集合在“智能家庭中心”，讓用戶脫離計算機也能了解各項財經資訊。

6 清華同方的“智能家庭中心”之路

隨著三網融合、多網整合的政策出臺，對同方電視的互聯網電視發展有著非常大的推動作用。

同方電視（THTF）2008年推出上網沖浪并視頻播放的高清網絡LCD液晶電視LimeTV系列。2009年借國慶60周年之際，同方電視（THTF）推出首款內置中國網絡電視臺CNTV的高清網絡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互動全新UI的智能網絡電視，并內置中國網絡電視臺CNTV的Ei?TV尚網電視TX2800系列。2011年借“5.1”之際，同方電視推出首款3D人機互動用戶界面，并同時內置百視通BESTV播控平臺的網絡鋒爆電視TX2000系列。2012年元旦，同方電視推出首款Android智能網絡3D電視綠標智能電視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，同方電視推出首款持有中國超高清認證的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、健康運動的智能電視健康云電視TX6900系列。2014年在國慶節即將來臨之際，同方電視準備推出又一力作，具有超高清畫面、超智能家聯、超強多媒體的“智能家庭中心”——云家聯電視系列。

“智能家庭中心”的一站式“智能生活”是智能電視的發展方向。清華同方智能電視正逐步實現“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.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數字電視中文網.清華同方發布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數字電視中文網.清華同方智能家庭中心如何顛覆傳統生活方式[EB/OL].[2014-06-04].http://www.dvbcn.com/2014/06/04-111423.html.