智能電視終端產業現狀及關鍵技術分析

沈 昕，潘文宇，祝谷喬

（中國電信股份有限公司上海研究院中國電信IPTV實驗室 上海200122）

1 引言

以移動手持設備為開端的終端智能化浪潮，不僅推動了移動互聯網產業的飛速發展，也徹底改變了人們的生活方式，而隨著終端硬件性能的快速發展，終端智能化的潮流已經逐步從移動手持設備轉向機頂盒、電視一體機等各類固定多媒體終端。如果說寬帶網絡的快速發展使得人們接收信息的方式從以文字為主逐步轉向以圖片、視頻等多媒體內容為中心，那么電視終端的智能化則將迅速改變人們看電視的方式。

面對智能化對移動設備在多媒體業務方面的改變，電視終端行業也正在逐步完全轉向智能化終端，希望擺脫機頂盒、電視機僅作為一個“內容接收終端”的定位，打破視頻產業中以內容提供商為主導的現狀，電視終端智能化后所帶來的業務形態變化，將用戶從傳統的“看電視”逐步轉向“玩電視”，進而從龐大的視頻多媒體產業鏈中爭取更多的利益。

2 產業現狀

在開始討論“智能電視終端 （smart TV terminal）”之前，有必要先明確“智能電視”業務的定義。根據維基百科的描述，智能電視終端可以是集成有互聯網功能的電視機，也可以是比傳統電視機具備更高計算性能和連接性能的電視機頂盒；智能電視終端可以被認為是在電視終端設備上集成一個來自于手持計算機的信息終端或計算系統，因此允許用戶安裝并運行基于特定操作系統的高級應用或插件，并為應用開發者提供完整的操作系統或移動操作系統軟件運行環境[1]。根據定義，所描述的“智能電視終端”應該具備以下基本特點：

·具備面向應用及第三方開發者的公開軟件開發包（software development kit，SDK）以及/或本地開發 包（native development kit，NDK），可 用 于 應 用開發；

·支持應用商店功能，可用于應用的安裝與運行；

·提供與硬件制造商無關的應用軟件開發、調試、安裝、運行環境，并支持應用軟件的后臺運行。

從以上描述可以看出，與傳統的IPTV、數字電視、互聯網電視相比，“智能電視終端”所能提供的業務內容已經不僅僅局限于已有的以視頻為主的基本電視直播、在線流媒體點播、Web瀏覽等，允許利用可安裝及執行的第三方應用形式進行業務的展示，為以智能電視終端為基礎的業務提供方提供軟硬件基礎。

從智能手機的應用情況來看，具備以上特性的主流智能操作系統包括蘋果iOS、Google Android以及Windows Phone7/8等。雖然微軟自Windows Phone7開始即宣稱可支持機頂盒設備，但至今仍未看到市場上支持Windows Phone系統的終端大規模銷售。從智能電視終端產業來看，目前比較有代表性的產品主要包括AppleTV、GoogleTV以及SamSung SmartTV共3種形式。從目前全球市場發展情況來看，AppleTV一如蘋果公司在智能手機市場上的強勢，正在逐步占據智能電視機頂盒的重要市場。但從智能電視終端市場的整體來看，隨著越來越多的電視機廠商（如三星公司）將“智能電視”作為其賣點，開放的Google Android系統將逐步成為智能電視機以及機頂盒的主流。以下以AppleTV、GoogleTV以及Samsung SmartTV為例，簡單介紹目前智能電視終端所能提供的業務及其展現形態。

（1）以蘋果公司AppleTV為唯一代表，集成蘋果公司iOS操作系統的智能電視機頂盒

如圖1所示，AppleTV是由蘋果公司推出的一款高清電視機頂盒產品，用戶可以通過iTunes、Netflix、HuluPlus等在AppleTV上在線收看電視節目。同時，AppleTV通過支持Airplay功能，可以將iPad、iPhone、iPod和PC中的照片、視頻和音樂通過傳輸在電視上進行播放。目前AppleTV暫時不支持Apple App Store功能。

（2）以Google公 司GoogleTV為 代 表，集 成Google Android操作系統的智能電視機頂盒

如圖2所示，GoogleTV是Google公司于2010年秋上市的一款意圖將網絡和電視結合在一起的新的娛樂機頂盒設備。基于開源的Android和Chrome完成的GoogleTV，通過內置Google的整合搜索技術，用戶通過輸入簡單的文字即可在電視節目、網絡、YouTube、訂閱的視頻網絡里查找某個視頻；可以使用畫中畫模式一邊上網一邊看電視，并可以通過Android智能手機實現對GoogleTV的遙控，也可以通過GooglePlay購買安裝新的應用。

（3）以三星公司SmartTV為代表，集成Google Android操作系統的智能電視一體機

如圖3所示，Samsung SmartTV是三星公司推出的一系列基于Android智能操作系統的智能電視一體機，其在基本功能上與GoogleTV基本一致，最大的差別在于其保留了傳統電視支持數字電視接入的功能，用戶可以在觀看傳統電視的同時，享受電視終端智能化所帶來的便利。最新款的SmartTV集成有話音控制、手勢控制、臉部識別等多種功能，可進一步提升用戶的業務使用體驗。

從以上對于AppleTV、GoogleTV以及Samsung SmartTV的簡單介紹可以看出，得益于智能操作系統，智能電視終端除了可實現原有傳統電視機、機頂盒支持的基本廣播電視、在線點播等功能外，還可通過應用商店、多屏互動等功能，面向用戶提供游戲、在線音樂、媒體共享、智能遙控等多種類型的服務。而此類服務的提供方也由原來單純的終端制造方（如電視機廠商）擴展為多個開發商甚至個人，從而大大提高了業務應用的豐富程度，為用戶帶來更多的業務選擇與良好體驗。在智能電視終端的發展方向上，不同類型的終端制造廠商在智能終端的發展上所采用的策略也有所不同。

（1）電視一體機

以“功能”為賣點的電視機廠商推出高清、3D等賣點后，自2011年開始全面倒向“智能電視”。2011年開始各大主流電視芯片廠商開始停止支持嵌入式操作系統芯片的生產，進而全面倒向支持Android操作系統的芯片生產，根據電視芯片主流制造商晨星半導體（MStar）的保守估計，2012年智能電視的產量已占全部液晶電視銷量的60%以上，而所采用的軟件版本也隨著Google針對非手機類終端進行改進推出的Android4.0而逐步得到進一步應用。

（2）機頂盒

在機頂盒引入智能操作系統前，由于政策管制，我國嵌入式系統的機頂盒生產的發展方向主要受電信運營商推出的IPTV及廣電數字電視需求的影響，但隨著Android操作系統在智能手機上的廣泛應用以及OTT TV（互聯網電視）的不斷火熱，為原先位于產業鏈下游的機頂盒制造廠商提供了新的契機，簡單移植Android操作系統并安裝智能手機應用商店的市場化智能機頂盒或USB Dongle（非機頂盒方式，采用Wi-Fi網絡直接通過USB接口供電、插在電視機HDMI的小型播放器）正悄然進入市場。而電信運營商同樣也不甘落后，2012年國內最大的IPTV運營商——中國電信共進行了7.4萬臺IPTV智能機頂盒的招標，并在江蘇、上海等業務發展較好的省市試點嘗鮮。

從以上分析可以看出，電視終端的智能化發展是未來視頻業務領域的發展重點，無論是電視機廠商還是IPTV、數字電視運營商，均將電視終端的智能化作為未來的主要工作內容。

3 關鍵技術

智能電視終端能夠在業務內容上與傳統電視機及電視機頂盒產生巨大的差別，主要原因在于終端所采用的操作系統從原有的嵌入式操作系統轉為智能操作系統。傳統電視機及電視機頂盒所采用的嵌入式操作系統主要是指“控制、監視或者輔助裝置、機器和設備運行的裝置”[2]，從此定義可以看出嵌入式操作系統是軟件和硬件的綜合體，是以應用為中心、以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁減，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。

傳統電視機及電視機頂盒上的嵌入式操作系統主要以直播、點播等視頻內容的播放為主要目的，由于實現手段上的差異，還可以額外支持網頁瀏覽、J2ME應用運行等簡單的交互功能。但由于其實現目標的單一性，使得嵌入式電視終端在功能可擴展性、應用開發的便利性等方面存在極大的局限性，新業務功能都需要由熟悉該操作系統的專業編程人員進行開發，開發完成后的應用功能升級業務需要對終端上的嵌入式操作系統進行整體升級，這大大限制了新業務應用的發展空間。

采用智能操作系統在電視終端上的應用則大大改善了嵌入式操作系統的弊端。如前所述，智能操作系統提供的開放化SDK及NDK大大簡化了開發者對新應用的開發難度，而應用商店則為新應用在終端上的安裝與使用提供了極大的便利。對于電視終端來說，智能操作系統的以下特點為視頻多媒體業務的進步起到了重要的作用。

（1）HTTP漸進式下載

HTTP漸進式下載在智能操作系統上的使用使得視頻內容的播放擺脫了對數字電視、流媒體專用網絡的依賴，使得基于IP網絡的在線媒體播放可進一步擴展到Internet上。目 前 應 用 比 較 廣 泛 的Apple iOS、Google Android操作系統都將基于HTTP的流媒體傳輸技術作為其基本功能。漸進式下載其實是一種簡單的從HTTP Web服務器進行文件下載的普通方式，作為目前互聯網視頻網站最常用的視頻傳輸技術，目前大多數媒體播放器和平臺都支持漸進式下載，如Adobe Flash、Silver Light以及Windows媒體播放機。

基于RTSP的流媒體服務幾乎只傳送10 s的數據給媒體播放客戶端，以保證播放的實時性，與其不同的是，支持HTTP漸進式播放的Web服務器在已經分割為多個幾百KB的媒體文件下載完成之前一直進行傳送。播放器客戶端則在視頻內容播放開始時，要求用戶等待第一個視頻分片文件下載完成后再開始播放，并同時在當前已經下載完成的視頻分片的播放過程中，繼續下載后續的視頻內容分片，而不必等到整個文件下載都寫到磁盤上之后再開始播放。HTTP漸進式下載有效地解決了采用RTSP流媒體播放協議時，網絡帶寬不足而導致的視頻內容抖動、時延為用戶帶來的業務體驗問題，同時也解決了用戶在傳統文件下載方式下下載完所有文件卻發現不是喜愛的視頻內容所造成的時間浪費問題。

而對于HTTP漸進式下載的進一步改進則是蘋果公司所采用的HLS（HTTP live streaming）[3]或W3C定義的DASH（dynamic adaptive streaming over HTTP）技術，其基本原理是下載一個含有不同碼率視頻文件分片的下載地址，由播放客戶端根據自身當前的網絡狀況決定下載合適的碼率視頻文件分片，以降低視頻清晰度為代價，有效地解決在網絡狀況不佳的情況下用戶必須長時間等待下一個視頻文件分片下載完成后才能夠繼續觀看的問題。

（2）多屏互動

這里的“多屏互動”是指通過同一網絡下的不同智能終端設備間的直接互聯，實現多媒體（音頻、視頻、圖片）內容的傳輸、解析、展示、控制等一系列操作，以在不同平臺設備上同時共享展示內容，如手機上的電影可以在電視上播放、平板上的圖片可以在電視上分享等。目前可實現多屏互動功能的相關技術主要包括以下幾種。

①DLNA

DLNA（digital living network alliance）是由索尼、英特爾、微軟等發起成立，旨在解決包括PC、消費電器、移動設備在內的無線網絡和有線網絡的互聯互通技術。DLNA并未創造新技術，而是通過已有的互聯網技術形成一種大家共同遵守的設備互通的解決方案。DLNA將其整個應用規定為網絡互連、網絡協議、媒體傳輸、設備的發現控制和管理、媒體格式5個功能組件，面向各類終端提供設備發現、內容瀏覽與搜索、媒體分發、終端控制、內容上傳下載等基本功能。

②AirPlay

由美國蘋果公司推出的無線技術，由蘋果公司在2010年發布的iTunes10.1軟件開始全面支持。AirPlay無線技術最初允許用戶在許可的揚聲器底座、影音接收器和立體聲系統等設備上使用整個iTunes資料庫無線同步播放音樂。而在其推出AppleTV后，則進一步允許用戶將其iOS設備上的照片、視頻、音樂等內容以無線流傳輸的方式傳輸到AppleTV上，或者直接將手持設備上的內容鏡像展現在屏幕上。

③WIDI

WIDI（Intel wireless display，無線高清顯示）技術是由Intel推出的通過Wi-Fi信號實現電腦和顯示設備無線連接的技術，其實現原理是PC終端通過無線網卡發出無線信號，然后電視端會有一個無線接收裝置接收Wi-Fi信號，無線接收裝置再通過HDMI或者A/V線纜把信號傳輸給顯示設備。

④IGRS

IGRS（intelligent grouping and resource sharing）是我國自有的終端間互聯協議，原信息產業部科技司于2007年批準，由聯想、TCL、康佳、海信、長城聯合發起，旨在支持各種3C設備智能互聯、資源共享和協同服務，實現“3C設備+網絡運營+內容/服務”的全新網絡架構。

⑤Miracast

Miracast是由Wi-Fi聯盟于2012年啟動的認證項目，是通過提供簡化發現和設置實現，迅速在設備間傳輸視頻的功能。

除AirPlay外，在以上多屏互動的實現技術中，應用最廣泛、功能最完善的是DLNA，由于其基于已有通用技術定義解決方案的開放性，使得以開放為目標的Android操作系統將其作為默認支持的功能，為在Android智能手機、智能電視終端間實現多屏互動功能提供了極大便利。

（3）應用商店

對于智能操作系統上的“應用商店”，與其說是一項技術，不如說是一種應用使用模式。應用商店在本身的技術實現上與基于智能操作系統的其他應用沒有區別，僅是利用智能操作系統開放的應用下載、安裝接口，將用戶在“應用商店”中選擇的應用簡單地安裝到智能終端設備上。

截至目前，最成功的應用商店是蘋果公司的App Store，其運營模式的意義在于為智能操作系統所提供的SDK或NDK在商業上的應用打開了思路，通過為第三方軟件提供者提供一個既方便又高效的軟件銷售平臺，大大提高第三方軟件提供者參與應用開發的積極性。因此，由于App Store在智能終端軟件業務發展史上的重要里程碑作用，它并不是一個重要的技術，但仍然成為智能終端設備的重要標志。

4 應用前景

通常情況下，在用戶家庭的電視機前并不會放置過多的機頂盒，且用戶也不會頻繁地更換電視機，因此盡早“占領”用戶家庭，對于IPTV、數字電視等視頻業務運營商以及電視機生產廠商來說，具有重要的業務發展意義，業務運營商及電視生產廠商都希望在用戶家庭中擁有一個能夠長期創造利潤的終端設備。如前文所述，現有采用嵌入式操作系統的電視一體機或機頂盒，在終端性能、業務可擴展性、操作便利性等方面均存在很大的問題，但智能操作系統的出現則為滿足業務運營商及電視生產廠商的需求提供了一個很好的機遇。

如第3節對于智能電視終端關鍵技術的分析，智能化后的電視終端對于運營商、電視機廠商在業務的推廣與實現上有以下好處。

（1）簡單的應用開發移植

對于IPTV及數字電視運營商來說，在嵌入式機頂盒時代，對于機頂盒廠商提出功能升級無疑是痛苦的，以半年為單位的應用功能開發周期、封閉的操作系統，使得業務運營商不得不放慢業務發展的腳步。而面對智能操作系統，Android應用大都采用Java語言編寫，與傳統嵌入式機頂盒通常需要采用C語言進行應用功能開發的情況相比，Java面向對象的簡單程度明顯優于面向過程的C語言，且在應用的通用性上也更好，為運營商快速推出業務提供了良好的應用基礎。

（2）通用的業務平臺

Android操作系統的開放性無疑是自從其出生就被開發者們極力贊揚，而對于為機頂盒埋單的業務運營商來說則得到了更大的解放。Android內置的Web Kit瀏覽器、HTTP漸進式下載以及DLNA的原生支持，使得智能電視終端具有了開展多種業務的基礎技術條件。運營商可以擺脫只依靠于自身開發業務的瓶頸，轉而將精力集中在進一步完善智能電視機頂盒軟硬件基礎的環境上，將面向用戶提供多樣化的業務任務交給互聯網SP甚至個人，通過嚴格的應用商店業務審核準入機制增強視頻業務的互動性。

（3）多樣化的業務盈利模式

在嵌入式電視終端時代，業務運營商主要以直播、點播等視頻業務為主要收入來源，但智能機頂盒所提供的“應用商店”功能使得應用本身能夠成為新的收入來源，應用的按次購買、與SP合作分成等方式在蘋果公司的App Store上已經證明，可行的盈利模式可以直接在智能電視終端上進行復制。而對于傳統的直播、點播等業務內容，也能夠以應用的形式通過應用商店分開銷售，從而進一步拓展了業務運營商的盈利模式。

從以上分析可以看出，智能電視終端的快速發展為視頻產業鏈的各方均帶來了新的機遇，電視視頻業務的運營將不僅是電信與廣電運營商的專利，而會像移動互聯網一樣覆蓋產業鏈的各方。

5 結束語

終端智能化的潮流是從手持設備開始的，但目前正在逐漸席卷包括電視終端在內的各類終端，并將徹底改變人們的生活。正如本文在開頭所說的，在這場不可避免的變革中，智能電視終端正在逐漸改變人們觀看電視的習慣，從“看電視”變為“玩電視”。

但在智能電視終端的發展過程中，雖然終端性能、業務豐富性進步，但在未來2～3年中終端價格高、適合電視的應用少、無法直接復制智能手機商業模式等問題仍是影響智能電視終端發展的關鍵因素。同時，文字輸入、游戲操控手段等業務體驗問題雖然可以利用多屏互動進一步改善，但仍未得到很好的解決。因此，如何充分利用智能終端所帶來的技術與業務發展契機，充分考慮用戶體驗將是智能電視終端產業發展中決勝的關鍵因素。

1 Smart_TV.http://en.wikipedia.org/wiki/Smart_TV.WikiPedia,2012

2 李慶誠,劉嘉欣,張金.嵌入式系統原理.北京航空航天大學碩士學位論文,2007

3 https://developer.apple.com/resources/http-streaming/

4 http://baike.baidu.com/view/5896303.htm