激光智能电视的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种激光智能投影显示设备，主要有硬件平台、软件系统、和光学系统三部分组成。硬件部分本方案采用单芯片方案，节约成本，减少开发周期、硬件功能强大，接口资源丰富：有如射频、视频、色差、VGA、HDMI、USB、RJ45(见附图)等接口；先进的系统软件极大扩展了硬件的功能，能够支持本地HTML5和WebGL的支持全屏3D游戏，浏览网页，利用三维纹理效果IND设计用户界面，应用软件方便安装和卸载；光路学系的光源采用激光光源，能给观者还原出一个更完美的五彩斑斓的真实视界，更好的满足高清晰视频的播放需求。
【专利说明】激光智能电视
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能交互式显示产品，具体涉及一种具有激光光源、搭载了开放操作系统的激光智能电视。
【背景技术】
[0002]目前，主要的电视类显示产品有CRT、等离子、液晶，投影电视等。某些产品已经具备网络功能，它们利用宽带网络，采用DSL或以太网等接入方式，通过网络机顶盒(STB，Set-Top Box)或PC向用户提供宽带视频业务,包括视频直播、视频点播、游戏、视频会议等业务。但这些方式限制了网络带宽、软件应用扩展困难、异常情况下计费准确度等方面都存在一定问题。
[0003]液晶电视的背光源有两种:分别是冷阴极灯管CCFL(Cold Cathode FluorescerntLamp)和发光二极管LED (Light Emitting Diode)。以CCFL作为背光源的产品，能够覆盖的色域范围只有NTSC标准的65%?75%。LED作为背光源的电视在色域覆盖方面有了很大的改进，但在画面层次感表现不足，暗场景下的暗部细节表现不佳。现有投影设备技术种类繁多，主要采用灯泡(包括金属卤素灯、UHE灯和UHP灯超能灯等)作为光源，这种光源发出白光，需经过分色系统、合色系统等一系列处理。这些过程降低了光效率，且光学引擎色域较低；而且UHP灯泡平均寿命只有几千小时，频繁更换灯泡给用户使用造成不便。
【发明内容】
[0004]为了解决上述产品的软件应用受限、颜色表现欠佳以及寿命短等问题，本发明提供一种智能激光电视，方便用户软件的安装和卸载，实现了电视应用软件的扩展；具有网络搜索、无线上网、多屏互动、IP电视、视频点播(VOD)、数字音乐、网络新闻、网络视频电话各种应用服务；同时有效解决光源寿命，亮度衰减和色彩还原问题。
[0005]为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案:该激光智能电视，具有硬件环境、软件平台和光学系统，其特征在于:所述硬件环境具有高度集成的SoC芯片，支持OpenGL ES2.0/1.03D 图形引擎，3DStereoscopic 显示引擎，50/60HZ3D 液晶面板，VP6, WebM 的VP8的和多模式缓速类型矽统通用视频解码器，双通道DDR3-1333内存控制器，基于MIPS的CPU以及400MHz的音频DSP处理器，查看编码(MVC)视频格式的支持；所述软件平台以Android操作系统作为嵌入式操作系统平台，Android的系统架构采用了分层的架构，Android分为四层，从低层到高层分别是Linux核心层(LIN U X K ER N EL)、系统运行库层(LIBR A R IES)、应用程序框架层(A PPLICA TIO N FR A M Eff O R K)、和应用程序层(APPLICATIONS), Linux核心层为使用C实现的代码内核(Linux内核+driver),运行于内核空间，系统运行库层和Android运行环境(R untime)为使用C/C++语言编写的程序库，运行于用户空间。应用程序和应用程序框架层主要是使用java编写的java应用程序，运行于用户层；所述光学系统采用激光光源构成的激光光学引擎。
[0006]所述激光光学引擎为LCD激光光学引擎、LCOS激光光学引擎或DLP激光光学引擎。[0007]采用上述技术方案的有益效果:该激光智能电视具有高度集成的SoC芯片，结合Android操作系统作为嵌入式操作系统平台，能够支持本地HTML5和WebGL的支持全屏3D游戏，浏览网页，利用三维纹理效果IND设计用户界面，这使得开发者能够编写出极其丰富和新颖的应用程序。开发者借助应用程序框架的帮助可以方便地实现访问位置信息、运行后台服务、设置闹钟、向状态栏添加通知等功能，当然这需要服从框架执行的安全限制。如下面框架提供的部分服务:(I)活动管理器(A ctivity M anager):管理应用程序生命周期，提供通用的导航回退功能。(2)内容提供者(ContentProviders):使应用程序能访问其他应用程序的数据或共享自己的数据。⑶视图(V iew system):丰富的、可扩展的视图集合，可用于构建一个应用程序。(4)通知管理器(N otification Manager):使所有的应用程序能够在状态栏显示自定义通知。(5)资源管理器(Resource M anager):提供访问非代码资源。OESF EM嵌入式项目“0ESF EmbeddedMaster ”嵌入式项目预计在链接库内扩增下列功能。(I)IP Phone Extension提供可以在Android操作系统上开发IP电话或Smart电话(声音/视频通话)所需要的八?1、31?/1^13程序代码、如1^(他1七Generation Network)通话管理程序代码。(2)Digital TV Extension提供可以在Android操作系统上开发数字电视或STB所需要的AP1、数字视频播放、有线电视(Cable TV)、浏览器显示信息BML(BroadcastMark Language)、节目予页约管理 EPG (ElectronicProgram Guide)。Multimedia Extension提供在Android操作系统上开发多媒体产品，在电视机上可以播放高质量的动态和静态画面内容，是开发多媒体应用的平台。(3) DLNA Extension提供在Android操作系统上开发DLNA(DigitalLiving Network Alliance)数字生活网络产品，使用 SLNA/UPnP(UniversalPlugand Play)API开发家电的应用软件。建立一个家庭网络(Home Network)让已使用中的设备和Android嵌入式设备可以互相连接，共享影片和音乐播放。(4)BluetoothExtension扩充Android操作系统的蓝牙通讯(Bluetooth)和配置设置(Profile)。提供无线操作的HID (Human Interface Device)人机接口设备的配置设置、健康照顾设备和电子游戏的SPP(Serial Port Profile)串口配置设置和移动电话可使用文件交换的对象交换协议 OBEX(ObjectExchange)。(4) Remote Control Extension 提供蓝牙通信或红外线通信的远程操作遥控功能。针对没有键盘输入或触控输入的信息家电或STB设备，提供远程遥控输入功能。(5)Pointing Device Extension提供鼠标或指针光标(Pointing Cursor)功能。针对没有键盘输入或触控输入的设备，提供输入解决方法。(6)Network ManagerExtension提供API来设置管理企业的局域网，可以用来设置Android嵌入式设备的IP地址和相关参数。(7)User InterfaceExtension提供信息家电、STB或IP电话以外设备的人机接口扩展功能，比如电视大画面操作的启动应用(Launcher Application)。(8) SDK forEmbeddedDevices 提供给开发人员的“OESF Embedded Master”SDK 开发环境。通过 OESFEM扩展的android极大丰富了电视软件的应用，并提供了新的商业模式，如电视购物、电视缴费；改变了传统的人机交互模式，语音、触摸、手势识别得到推广应用。
[0008]光学系统采用LCD激光光学引擎、LCOS激光光学引擎或DLP激光光学引擎，激光光源的应用不仅提高了光通量、颜色表现力，同时解决了普通光源寿命短的问题。激光光源属于新一代冷光源，不存在发热量过大而使其温度过高的因素，只需通过增加激光器数量，就可以很轻松的将激光投影机单机的光通量达到10000-50000流明以上，且其光源的使用寿命仍然可以达到10000-20000小时以上，传统投影机只能表现自然界中30%左右的人眼可识别色彩，致使另外70%的色彩无法通过传统显示设备让我们感知。激光电影放映机能表现自然界中90%以上的人眼可识别色彩，激光电影放映机能给观者还原出一个更完美的五彩斑斓的真实视界，更好的满足电影的播放需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。
[0010]图1为本发明的硬件连接图。
【具体实施方式】
[0011]如图1所示的激光智能电视，具有硬件环境、软件平台和光学系统，所述硬件环境具有高度集成的SoC芯片，支持Open GL ES2.0/1.03D图形引擎，3DStereoscopic显示引擎，50/60HZ 3D液晶面板，VP6，WebM的VP8的和多模式缓速类型矽统通用视频解码器，双通道DDR3-1333内存控制器，基于MIPS的CPU以及400MHz的音频DSP处理器，查看编码(MVC)视频格式的支持；所述软件平台以Android操作系统作为嵌入式操作系统平台，Android的系统架构采用了分层的架构，Android分为四层，从低层到高层分别是Linux核心层(LIN UX K ER N EL)、系统运行库层(LIBR A R IES)、应用程序框架层(APPLICA TIO N FR A M Eff
OR K)、和应用程序层(APPLICATIONS)，Linux核心层为使用C实现的代码内核(Linux内核+driver),运行于内核空 间，系统运行库层和Android运行环境(R untim e)为使用C/C++语言编写的程序库，运行于用户空间。应用程序和应用程序框架层主要是使用java编写的java应用程序，运行于用户层；所述光学系统采用激光光源构成的激光光学引擎。
[0012]具体硬件特点如下:部分硬件连接附图1所示
[0013]>集成的32位处理器和浮点单元(FPU)
[0014]?基于ARM64位处理器的读/写数据总线
[0015].cache/32KB D-cache 和 256KB L2 缓存 32KB
[0016]>集成的32位音频DSP处理器
[0017]>集成DDR3内存控制器
[0018]?每个X16位数据宽度的双通道。
[0019].DDR3内存设备:高达DDR3-1333和1.5V的设备支持。
[0020]>集成的2D/3D图形硬件加速引擎
[0021]?支持 OpenGL ES 1.1/2.0
[0022]?支持3D全屏游戏，3D OSD和视频纹理。
[0023]>通用视频解码引擎
[0024]> 10位全高清DNVE视频引擎
[0025]?支持3D立体显示输出
[0026]?全高清模式缓速50/60HZ
[0027]>集成 10/100 以太网 MAC
[0028]:>四支持HDCP的HDMI/DVI接收器端口
[0029].HDMI 1.4a规范的3D视频格式的支持
[0030]> USB主机控制器与PHY集成[0031].四USB2与LS，FS和HS模式支持的主机端口
[0032]二、软件平台:采用开方式操作系统Android作为软件平台，Android基于Linux架构的开源手机操作系统，Android除了用来开发手机外，还可以开发其他嵌入式系统。OESF(open embedded software foundation)的目标是以Android操作系统作为嵌入式操作系统平台，针对非手机的各种设备及系统，由各会员公司协同开发出通用的架构或平台，并致力推广其应用领域，在智能电视上的应用是其一个重要方面。
[0033]Android包括操作系统、用户界面和应用程序。作为一个开源的系统，Android不存在以往阻碍移动产业创新的专有权障碍，因此日益受到各大移动设备生产商的青睐。
[0034]Android的系统架构采用了分层的架构，分层的好处是下层为上层提供统一服务，屏蔽本层及以下层的差异，当本层及以下层发生了变化不会影响到上层。也就是说各层各司其职，各层提供固定的SAP (Service Access Point)。从架构图来看,Android分为四层，从低层到高层分别是Linux核心层(LIN U X K ER N EL)、系统运行库层(LIBR A R IES)、应用程序框架层(A PPLICA TIO N FR A M Eff O R K)、和应用程序层(APPLICATIONS)。Linux核心层为使用C实现的代码内核(Linux内核+driver),运行于内核空间。系统运行库层和Android运行环境(R untim e)为使用C/C++语言编写的程序库，运行于用户空间。应用程序和应用程序框架层主要是使用java编写的java应用程序，运行于用户层。
[0035]ULinux 内核(LINUX KERNEL)
[0036]Android使用Linux2.6作为操作系统,基于Linux 2.6的内核提供了一系列的系统服务，如安全性，进程管理，内存管理，网络协议栈和驱动模型。Linux内核也同时作为硬件和软件栈之间的抽象层，这一层隐藏了具体的硬件特性为上一层提供统一的标准服务。Android对操作系统的使用还包括驱动程序，主要的驱动有:
[0037]显示驱动(Display Driver):基于 Linux 的巾贞缓冲(Frame Buffer)驱动。
[0038]照相机驱动(CameraDriver):基于 Linux 的 v4(IVdeo for)驱动。
[0039]W iFi 驱动(WiFi Driver):基于 IEEE 802.11 标准的驱动程序。
[0040]音频驱动(AudioDriver):基于A LSA(A dvanced Linux Sound A rchitecture,高级Linux声音体系)驱动。另外其还做了部分修改，主要涉及两部分修改:
[0041](I)Binder(IPC):提供有效的进程间通信，虽然Linux内核本身已经提供了这些功能，但Android系统很多服务都需要用到该功能，因此其实现了自己的一套。
[0042]2.系统运行库(LIBRARIES)和 Android 运行环境(RUNTIME)
[0043](I)系统运行程序库(LIBRARIES) =Android系统运行库一般是和设备平台密切相关。An droid包含了一些C/C++库,这些库能被An droid系统中不同的组件使用。它们通过Android应用程序框架为开发者提供服务。下面是部分核心库:
[0044]界面管(Surface M anager):管理访问显示子系统和无缝组合多个应用程序的二维和三维图形层。
[0045]媒体库(M ediaFram ework):这部分内容是Android多媒体的核心部分，基于Packet V ideo (即PV)的OpenCORE，从功能上本库一共分为两大部分，一个部分是音频、视频的回放(PlayBack),另一部分则是音视频的纪录(Recorder)。
[0046]SQL ite: —个通用型很强的轻型关系型数据库引擎。
[0047]OpenGL ES:提供了对 3D 的支持。[0048]FreeType:位图(bitm ap)和矢量(vector)字体?宣染。
[0049]Webkit:—个最新的web浏览器引擎用，支持A ndroid浏览器和一个可嵌入的web视图。Apple Safari的引擎就是Webkit。
[0050]SGL:基本的2D图形引擎。
[0051]SSL:即Secure SocketLayer位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间，为数据通讯提供安全支持。
[0052]Bionic系统C库:从标准的C系统库(Iibc)BSD衍生来的，做了一些调整以适应嵌入式Linux设备。还有部分上面没有显示出来的就是硬件抽象层。其实Android并非将所有的设备驱动都放在Iinux内核里面,而是实现在userspace空间,这么做的主要原因是G PL协议，Linux是遵循该协议来发布的,也就意味着对Iinux内核的任何修改,都必须发布其源代码。而现在这么做就可以避开而无需发布其源代码，毕竟它是用来赚钱的。而在
Iinux内核中为这些userspace驱动代码开一个后门，就可以让本来userspace驱动不可以直接控制的硬件可以被访问。而只需要公布这个后门代码即可。
[0053](2) Android运行环境(RUNTIME): An droid运行环境主要指的虚拟机技术-Dalvik。A ndroid包括了一个核心库的集合,该核心库提供了 java编程语言核心库的大多数功能。每一个A ndroid应用程序是D alvik虚拟机中的实例,运行在它们自己的进程中。Dalvik虚拟机和一般JAVA虚拟机(Java V Μ)不同，它执行的不是JAVA标准的字节码(byte code)而是Dalvik可执行格式.dex。二者最大的区别在于java VM是以基于栈的虚拟机(Stack-ba sed),而D alvik是基于寄存器的虚拟机(Register-based),后者最大的好处在于可以根据硬件实现更大的优化，这更适合移动设备的特点。Dalvik虚拟机被设计成在一个设备可以高效地运行多个虚拟机。.dex格式是专为Dalvik设计的一种压缩格式，特别适合内存和处理器速度有限的系统。
[0054]3.应用程序框架(APPLICATION FRAMEWORK)
[0055]Android的应用程序框架为应用程序层的开发者提供API，这使得开发者能够编写出极其丰富和新颖的应用程序。开发者借助应用程序框架的帮助可以方便地实现访问位置信息、运行后台服务、设置闹钟、向状态栏添加通知等功能，当然这需要服从框架执行的安全限制。下面是框架提供的部分服务:
[0056](I)活动管理器(A ctivity M anager):管理应用程序生命周期，提供通用的导航回退功能。
[0057](2)内容提供者(ContentProviders):使应用程序能访问其他应用程序的数据或共享自己的数据。
[0058](3)视图(V iew system):丰富的、可扩展的视图集合,可用于构建一个应用程序。
[0059](4)通知管理器(N otification M anager):使所有的应用程序能够在状态栏显示自定义通知。
[0060](5)资源管理器(R esource M anager):提供访问非代码资源。
[0061]4.应用程序层(APPLICATIONS)
[0062]Android提供了主屏幕(H om e),联系人(Contact),电话(Phone),浏以系统中间件的形式提供的，它们均有的一个显著特点就是与移动设
[0063]5.0ESF EM嵌入式项目[0064]“OESF Embedded Master”嵌入式项目预计在链接库内扩增下列功能。
[0065](I)IP Phone Extension提供可以在Android操作系统上开发IP电话或Smart电话(声音/视频通话)所需要的AP1、SIP/RTP程序代码、NGN(Next GenerationNetwork)通话管理程序代码。
[0066](2) Digital TV Extension提供可以在Android操作系统上开发数字电视或STB所需要的AP1、数字视频播放、有线电视(Cable TV)、浏览器显示信息BML(Broadcast MarkLanguage)、节目予页约管理 EPG (Electronic Program Guide)。Multimedia Extension 提供在Android操作系统上开发多媒体产品，在电视机上可以播放高质量的动态和静态画面内容，是开发多媒体应用的平台。
[0067](3)DLNA Extension 提供在 Android 操作系统上开发 DLNA(DigitalLivingNetwork Alliance)数字生活网络产品，使用 SLNA/UPnP (Universal Plug andPlay)API开发家电的应用软件。建立一个家庭网络(Home Network)让已使用中的设备和Android嵌入式设备可以互相连接,共享影片和音乐播放。
[0068](4) Bluetooth Extension扩充 Android操作系统的蓝牙通讯(Bluetooth)和配置设置(Profile)。提供无线操作的HID (Human Interface Device)人机接口设备的配置设置、健康照顾设备和电子游戏的SPP(Serial Port Profile)串口配置设置和移动电话可使用文件交换的对象交换协议OBEX (Object Exchange)。
[0069](4)Remote Control Extension提供蓝牙通信或红外线通信的远程操作遥控功能。针对没有键盘输入或触控输入的信息家电或STB设备，提供远程遥控输入功能。
[0070](5) Pointing Device Extension 提供鼠标或指针光标(Pointing Cursor)功能。针对没有键盘输入或触控输入的设备，提供输入解决方法。
[0071](6)Network Manager Extension提供API来设置管理企业的局域网，可以用来设置Android嵌入式设备的IP地址和相关参数。
[0072](7)User Interface Extension提供信息家电、STB或IP电话以外设备的人机接口扩展功能，比如电视大画面操作的启动应用(Launcher Application)。
[0073](8) SDK for Embedded Devices 提供给开发人员的 “OESF Embedded Master” SDK开发环境。
[0074]通过OESF EM扩展的android极大丰富了电视软件的应用，并提供了新的商业模式，如电视购物、电视缴费；另外改变传统的人机交互模式，语音、触摸、手势识别逐渐推广。
[0075]三、光学系统:空间光调制器的激光显示技术，可以根据投影系统使用微显示空间光调制器的不同，分为LCD激光光学引擎、LCOS激光光学引擎以及DLP激光光学引擎三种。
[0076](I)激光LCD激光光学引擎中，充分利用激光束方向性好、可偏振等特点，可实现高品质图像的激光视频投影显示。LCD不能主动发光，激光可以在很小的孔径角通过高亮度的光源，即使使用较小的空间光调制器，其光学扩展也大于激光源的光学扩展量，因此，激光可以作为LCD激光光学引擎理想光源。
[0077](2)激光LCOS光学引擎显示系统与常规光源的LCOS投影系统有两个重要区别。第一，在偏振器使用方面。LCOS工作在反射偏振模式,他需要高偏振度的偏光振光源,这是采用激光光源后极具有的优势的地方。第二，激光LCOS系统的光学扩展量的孔径角比常规的要小，因此对于具有极小孔径角的激光束而言，这样具有激光光源的系统更有优势。[0078](3)激光光源可以在DMD空间调制器上，构成DLP激光光学引擎。激光光源的DLP光学系统取消了灯泡光源和分色用的色轮，转而采用三个激光器发出三基色光源，通过光纤传输给DMD芯片。
[0079]激光光源的应用不仅提高了光通量、颜色表现力，同时解决了普通光源寿命短的问题。激光光源属于新一代冷光源，不存在发热量过大而使其温度过高的因素，只需通过增加激光器数量，就可以很轻松的将激光投影机单机的光通量达到10000-50000流明以上，且其光源的使用寿命仍然可以达到10000-20000小时以上，传统投影机只能表现自然界中30%左右的人眼可识别色彩，致使另外70%的色彩无法通过传统显示设备让我们感知。激光电影放映机能表现自然界中90%以上的人眼可识别色彩，激光电影放映机能给观者还原出一个更完美的五彩斑斓的真实视界，更好的满足电影的播放需求。
【权利要求】
1.一种激光智能电视，具有硬件环境、软件平台和光学系统，其特征在于:所述硬件环境具有高度集成的SoC芯片，支持Open GL ES2.0/1.03D图形引擎，3DStereoscopic显示引擎，50/60HZ 3D液晶面板，VP6，WebM的VP8的和多模式缓速类型矽统通用视频解码器，双通道DDR3-1333内存控制器，基于MIPS的CPU以及400MHz的音频DSP处理器，查看编码视频格式的支持；所述软件平台以Android操作系统作为嵌入式操作系统平台，Android的系统架构采用了分层的架构，Android分为四层，从低层到高层分别是Linux核心层、系统运行库层、应用程序框架层、和应用程序层，Linux核心层为使用C实现的代码内核，运行于内核空间，系统运行库层和Android运行环境为使用C/C++语言编写的程序库，运行于用户空间。应用程序和应用程序框架层主要是使用java编写的java应用程序，运行于用户层；所述光学系统采用激光光源构成的激光光学引擎。
2.根据权利要求1所述的激光智能电视，其特征在于:特征在于:所述激光光学引擎为LCD激光光学引擎、LCOS激光光学引擎或DLP激光光学引擎。
【文档编号】G03B21/14GK103986957SQ201110461666
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2011年12月30日 优先权日:2011年12月30日
【发明者】杜辉, 胡述涛, 王兆岗, 牛超, 苏龙铎, 李燕, 王丽刚 申请人:南阳首控光电有限公司