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搭载多重人机介面智慧电视助长体感/声控热潮
新电子 | 2012-12-24 08:49
  智慧电视将带动体感、语音控制系统设计风潮。智慧电视功能激增,导入更直觉的人机介面已成品牌厂布局重点包括日、韩、中与台湾业者正竞推体感、声控或整合型介面,因而激励影音处理器、深度摄影模组与相关感测元件需求遽增。

  遥控器不再是智慧电视(Smart TV)的必需品。观察市面上智慧电视,可发现均具有触控、体感、语音控制功能,甚至三者兼备,显见品牌厂除强调智慧电视的联网收视体验外,亦致力改造人机介面设计,以取代传统电视遥控器的角色。  

  目前,日韩电视品牌大厂正一窝蜂投入研发动作感测(Motion Sensing)系统(图1);包括三星(Samsung)、Panasonic及夏普(Sharp)均提出外挂具有深度摄影功能的镜头,并搭配立体视觉(Stereo Vision)或时差测距(Time of Flight, ToF)等演算法的系统方案,让智慧电视的操作体验更有「动感」。  
     图1 智慧电视导入动作感测系统后,应用将更多元。

  日韩TV厂哈体感深度摄影机应用加温
  图2 NPD DisplaySearch研究总监谢忠利提到,微软Kinect以另一种Structure Light技术实现体感功能,对影像处理SoC效能要求较高。

  NPD DisplaySearch研究总监谢忠利(图2)表示,体感如同触控、语音控制一般,系近年科技产业颇为关注的新一代自然人机介面,尤其在智慧电视领域亟具应用前景。主因在于电视品牌商希望让用户透过最简单的方式操作大量功能,同时又能维持电视适合中长距离的观赏习惯,所以,体感介面几乎已是每家电视厂的口袋方案,成为智慧电视发展的一大焦点。  

  不同于体感游戏机,多半透过发射红外线搭配互补式金属氧化物半导体影像感测器(CIS)追踪技术,或手持内建微机电系统(MEMS)感测器的装置达成动作感测效果;智慧电视业者正进一步追求深度摄影机加影像演算法的方案,从而提升Z轴动作感测精准度,优化使用体验。  

  谢忠利强调,全球前十大电视品牌厂均致力布局体感方案,尤以三星、夏普与Panasonic冲刺速度最猛。其中,三星在今年上半年已推出内建摄影镜头的智慧电视,但仅能提供X、Y轴特定手势操控功能;目前则积极开发可撷取影像深度资讯的CIS技术,再设定一个影像范围( Range Image)描绘3D表面资讯,执行深度影像演算法,以达自然动作及骨架追踪辨识水准。  

  至于夏普、Panasonic则分别选用立体视觉和时差测距法;前者藉由模拟人类双眼的深度摄影机同步抓取左右影像,再以演算法估算使用者与电视的距离并侦测动作,整体系统成本结构虽较亲民,惟影像同步技术仍待改善,一旦距离增加,系统精准度便会直线下降。  

  后者在外挂摄影镜头加装发光二极体(LED)光源及ToF CIS,透过光源从用户身上反射到接收的时间差掌握远近,适合发展长距离、高精准度体感方案;但对CIS效能及演算法要求较高,也将垫高不少系统成本。  

  在日韩大厂众星拱月之下,智慧电视已兴起体感风潮,并刺激周边装置与零组件需求高涨,可望为台湾电视代工与相关系统厂带来新的发展契机。谢忠利认为,智慧电视售价不便宜,功能须多元化而使用体验也不能打折;故可预见品牌厂未来将全速开发新一代体感介面,刺激深度摄影机、低功耗LED光源、高画素CIS、影像处理系统单晶片(SoC)及高阶演算法等新需求爆发,活络全球电视产业。  

  另一方面,谢忠利分析,智慧电视人机介面百花齐放(表1),谁能成为主流方案还不能妄下定论;所以可望有不少业者如法炮制三星目前的产品策略,采用触控、体感及声控整合方案提高市场命中率。此将促进智慧电视变成先进人机介面的大本营,带动周边系统设计商机。  

  智慧电视疯混搭介面周边系统设计商机爆发
  因应智慧电视大量功能控制需求,品牌厂正竞相部署混搭人机介面,一次满足所有用户。由于集结多种人机介面的系统相当复杂,因此,晶片商与周边系统业者已加紧改良影像、语音及感测等软硬体处理机制,争取电视品牌厂青睐。  
  图3 工研院资通所网路服务系统技术部经理林庆达认为,为在市场上脱颖而出,品牌业者将更加重视智慧电视人机介面的整合度与使用体验。

  工研院资通所网路服务系统技术部经理林庆达(图3)表示,智慧电视市场接受度逐步升高,激励三星、索尼、Panasonic与乐金(LG)等国际大厂,以及国内BenQ、瑞旭竞推新产品卡位。由于智慧电视功能激增,因此,品牌厂已将更聪明、直觉的人机介面视为下一阶段布局重点,投资大量银弹发展触控遥控器、语音、体感或脑波控制介面,期刺激智慧电视买气。  

  目前以中国大陆业者最积极投资新介面技术,甚至已发布脑波控制概念机种,惟成熟度和稳定度仍待改善;日韩大厂亦强攻触控、声控及体感整合型人机介面,积极充实软体及应用程式,以建立完整生态系统。至于台商则擅长将已趋向成熟的技术商品化,致力改善触控、声控硬体精确性和稳定性,以在产品价位上保持高度竞争力。  

  林庆达指出,未来高阶智慧电视将搭载摄影镜头支援手势操作,而附挂的蓝牙(Bluetooth)遥控器则配备触控、语音和MEMS感测多合一输入功能;至于其他中低价位机种也将提供触控遥控器,并打造个人化操作介面。  

  此外,电视人机介面革新也驱动系统软硬体设计及周边控制设备新商机,许多影像、音讯、感测器晶片商及系统厂均投入智慧电视开发流程,确保各种介面技术能协同工作。  

  以外挂深度摄影机实现体感为例,因须处理大量影像资料,一般来说并不直接使用电视核心处理器,而倾向在外部系统执行初步运算,进而提升介面流畅度。林庆达强调,此将加重晶片商与系统厂的研发负担,要让摄影机同时兼具影像撷取与运算能力,还能顺利与智慧电视处理器即时沟通;同时,软体演算法层面也要做足充分准备,否则在损及使用者体验的情况下,已投注大量研发人力和时间的业者极可能赔了夫人又折兵。  

  此外,声控介面亦具有不小的市场潜力,但语音系统须具备足够运算能力过滤音讯,再与云端或本地语音资料库进行比对,才能将资料汇集至电视处理器,实现控制命令。目前包括Audience、Nuance等音讯处理方案供应商皆已携手品牌产展开布局,其中,三星已搭载Nuance的语音处理软体,率先推出可声控的智慧电视。  

  另一方面,MEMS技术迅速从手机扩散到智慧电视控制器上,新一代光学、加速度计、陀螺仪和压力计等元件,不仅更精确、反应更快,价格也逐渐下降,激起电视品牌及周边系统厂的导入意愿。然而,智慧电视遥控器搭载MEMS的系统成本仍旧过高,故多半厂商初期将以手机加软体控制做为替代方案,再逐步落实遥控器整合MEMS设计的概念。  

  智慧电视介面关键在于精准度、反应速度及软体数量;尤其要撮合各种技术,更须投入大量资源,并确保能协同运作,因而须有良善的软硬体设计标准搭桥。现阶段,OpenNI(Open Natural Interaction)组织已提出视觉、声音相关感应器标准,并提供​​C/C++共同开发语言及跨平台框架(Framework),定义应用程式介面(API),有助加速产品上市时程。
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