Сегодня мы представили наши новые устройства — ТВ Станцию и ТВ Станцию Про. Может показаться, что это просто ещё несколько телевизоров с Алисой. Но всё намного интереснее: мы придумали устройства, которые объединяют в себе достоинства как современных телевизоров, так и наших умных колонок. ТВ Станции — больше, чем телевизоры.
Этот пост будет условно разделён на три части. В первой расскажем, каким мы видим будущее умных телевизоров на примере особенностей ТВ Станций и нашего опыта в разработке Farfield‑технологий. Во второй сфокусируемся на акустике и изображении наших устройств. Ну а в третьей вас ждёт традиционная табличка с характеристиками для тех, кто любит короткие и сухие факты. Поехали.
С чего всё начиналось
Что такое телевизор в классическом понимании? Это приёмник внешнего сигнала с экраном и динамиками. Включил, смотришь, переключаешь каналы (хорошо, если кнопками, хотя наверняка есть и те, кто помнит ещё плоскогубцы). Десятилетиями это был основной сценарий использования телевизоров. Телетекст, VHS‑приставки, игровые консоли — всё это всегда было опциями, но основной сценарий оставался неизменным.
В определённый момент в индустрии зародился тренд на умные телевизоры, в которых появилась возможность устанавливать и запускать приложения. Во многом революционный шаг: интернет стал источником разнообразного контента и сервисов, а у людей появился выбор. Но как это часто работало? Вы включали телевизор, ждали, когда он запустится, что тоже перестало происходить мгновенно, ведь телевизор перестал быть просто экраном и превратился в компьютер с полноценной операционной системой. Затем нужно было перейти в режим выбора сторонних приложений и выбрать любимый сервис. А потом в приложении нужно было найти то, что вы смотрели недавно, и продолжить. И так при каждом включении. Если для пользователя телевизора просмотр интернет‑контента был основным сценарием его использования, то такой опыт вряд ли можно было назвать комфортным.
Поэтому с самого начала работы над собственными телевизорами мы стремились сделать так, чтобы между запуском телевизора и началом просмотра проходило как можно меньше времени и чтобы людям не приходилось для этого совершать сложные манипуляции в интерфейсе. Телевизор должен был вновь стать простым, удобным и быстрым.
Наш первый опыт — это умные телевизоры Яндекса с Алисой, которые мы производим и продаём с прошлого года. У них можно выделить три ключевые особенности. Во‑первых, техническими решениями мы сделали так, что телевизор стал включаться почти мгновенно. Если простыми словами: при включении телевизор не «загружался с нуля», а «выходил из спящего режима». Во‑вторых, платформа Яндекс ТВ стала основным сценарием, который сразу доступен после включения, без лишних шагов и ожиданий. В‑третьих, мы не любим экранные клавиатуры, поэтому добавили на пульт кнопку с Алисой, которая понимает голосовые команды, что сильно упрощает поиск контента.
Как вы уже догадались из названия поста, на этом мы не остановились.
Новая идея: ТВ + Станция
Но зачем нужно было придумывать что‑то ещё? Чтобы ответить на этот вопрос, оглянемся назад.
За пять лет мы прошли длинный путь в разработке умных колонок с Алисой. Если вам интересно, то почти о каждой из них есть пост на Хабре: Станция, Станция Мини, Станция Макс, новая Станция Мини, Станция 2. В 2018 году мы рискнули, потому что в точности не знали, будут ли новые устройства востребованы, привыкнут ли пользователи к новому формату взаимодействия с техникой. Нам повезло: на текущий момент продано уже более 7 миллионов Станций. Их используют как дети, так и взрослые. Во многих семьях колонки с Алисой стоят уже в нескольких комнатах, с их помощью управляют умным домом. Надо признать: идея превратить голос в интерфейс сработала.
Теперь мы совершаем следующий прыжок веры. Мы взяли привычный многим форм‑фактор телевизора и объединили его с умной колонкой. Что это значит на практике? Ответ в двух абзацах.
ТВ Станции, подобно нашим умным колонкам, доступны для взаимодействия всегда. Даже если экран выключен, можно послушать музыку, узнать прогноз погоды, включить кондиционер, поставить таймер, запустить навык, задать вопрос Алисе. В общем, с ТВ Станцией можно взаимодействовать так же, как и с обычной Станцией. И пульт для этого искать не нужно: микрофоны встроены в само устройство. Когда пользователь общается с устройством, то диодная полоска в нижней части экрана загорается привычным фиолетовым цветом. Эта полоска реагирует и на другие состояния: например, на выключение микрофонов или изменение громкости звука.
ТВ Станции, подобно умному телевизору Яндекса, включают экран мгновенно. На борту — платформа Яндекс ТВ. Она доступна для сторонних сервисов, поэтому можно смотреть видео и слушать музыку не только из Кинопоиска и Музыки, но и, например, с YouTube, Иви или Okko. Или просто подключить свой PlayStation по HDMI. Или даже сдуть пыль с жёсткого диска с семейными архивами и воспользоваться плеером VLC. Для любителей более интерактивных развлечений есть Яндекс Игры. Ну а если нужно что‑то поискать или почитать, то Яндекс Браузер тоже тут есть.
Как вы уже догадались, голосовое управление играет ключевую роль в обоих сценариях использования. Казалось бы, добавить микрофоны в новое устройство не так сложно, тем более когда у нас есть большой опыт с колонками. Но нет.
Решаем проблему с Farfield-микрофонами
Оказалось, что здесь всё обстоит иначе: у телевизоров большая и сложная геометрия и свои особенности корпуса. Что самое главное для микрофонов в работе Станции? Чтобы они хорошо слышали пользователей и плохо слышали само устройство. Колонка сама по себе компактная, у неё мало внутренних шумов и вибраций, которые влияли бы на микрофоны. А у телевизоров корпус значительно больше и сложнее. Его гораздо тяжелее изменить, чтобы не появлялись нелинейные искажения, сводящие на нет работу алгоритмов эхоподавления.
Нам было важно, чтобы распознавание речи работало на сопоставимом со Станциями уровне. Прежде всего, нам хотелось понять, подходит ли наше текущее техническое решение или нужно начинать всё заново. Нас немного смущал тот факт, что у других телевизоров с Farfield на плате с микрофонами были размещены процессоры обработки звука — ведь их не ставят просто так.
Мы начали с эксперимента. У одного из телевизоров с Farfield мы достали родную плату с микрофонами и заменили на свою. В качестве остальной электроники выступила Станция 2. После тестов выяснилось, что микрофоны нас слышат, даже если телевизор работает на большой громкости — нужно только поработать с настройками и эхоизоляцией.
Обычно для Станций мы используем цифровые микрофоны с высоким уровнем AOP (Acoustic Overload Point). Такие микрофоны могут работать в чрезвычайно шумной среде без искажений. Но чем выше AOP, тем хуже микрофон слышит тихие звуки. А нам было важно, чтобы телевизор мог услышать спокойный голос пользователя, даже когда работает на высокой громкости. Так как в ТВ Станциях разные по мощности динамики, мы подстраивали цифровое усиление микрофонов под каждую модель, чтобы сбалансировать их диапазон. Но это только одна мера по улучшению «слуха» телевизора.
Как выяснилось, любые мельчайшие изменения в конструкции сильно влияют на распознавание голоса. Например, первые образцы телевизоров «жужжали»: микрофоны фиксировали неуловимое на слух дребезжание пластмассы об пластмассу. Качественно распознать голос в таких условиях нельзя: на высокой громкости посторонние шумы внутри корпуса становятся непредсказуемыми и их очень сложно вычистить алгоритмами.
Возможно, именно поэтому абсолютное большинство производителей телевизоров встраивают микрофон в пульт, а не в сам телевизор. Но мы не искали лёгких путей.
Мы начали с корпуса. На одном из прототипов мы проложили дополнительную изоляцию примерно везде, где могли возникать вибрации. После серии экспериментов нам удалось сделать так, чтобы пластиковые детали не соприкасались друг с другом (а если и соприкасались, то между ними не должно было быть никаких люфтов). А ещё мы немного доработали динамики, но об этом расскажем в разделе про акустику.
Когда нам привезли доработанные заводские прототипы, они звучали намного лучше. Наши измерения показали, что акустическая система стала значительно стабильнее, давая возможность работы нашим алгоритмам. Мы дообучили модельки эхоподавления, расширив диапазон подбираемых параметров, потому что, как было отмечено выше, геометрия телевизора сильно отличается от геометрии Станций.
И у нас всё получилось: мы добились слышимости на уровне наших умных колонок.
В каждой модели телевизора по четыре микрофона. В ТВ Станции они расположены сверху, а в ТВ Станции Про — снизу. Почему? У маленьких диагоналей динамики играют вниз (причём довольно громко). Если бы мы установили микрофоны снизу, то рисковали получить перегруз или ухудшение работы алгоритмов эхоподавления. Поэтому разместили микрофоны как в умных колонках: сверху. У больших диагоналей динамики играют назад, к тому же их верхняя кромка уже слишком высоко: здесь можно безопасно разместить микрофоны снизу.
Ещё мы сохранили важную фичу: так же, как и на наших колонках, микрофоны у ТВ Станций отключаются физически. Слайдер работает подобно рубильнику: мы обесточиваем микрофоны, а не просто мьютим их командой с процессора.
Кстати то, что мы добавили в ТВ Станции Farfield‑микрофоны, повлияло на тестирование устройств на производственной линии. У нас уже был удачный опыт с умными колонками, который мы хотели перенести и на новый формат устройств.
Тестирование умных колонок проходит в два этапа. Сначала каждая колонка на линии помещается в изолированный ящик — тестовую камеру. На первом этапе она играет определённые звуки, которые записываются внешними калиброванными высокоточными микрофонами. Второй этап теста обратный: высокоточные динамики воспроизводят звук, а колонка этот звук записывает. Затем результаты теста оцениваются: у нас есть пороги прохождения и непрохождения. Так мы можем отловить любой брак по звуку.
С телевизором ситуация сложнее. Нам пришлось немного пожертвовать точностью измерений на самой линии ради скорости сборки. Мы написали специальное тестовое приложение, которое активируется, когда телевизор включают в розетку на производственной линии. Он начинает сам проигрывать тестовые звуки и сам себя записывать, а после делает вывод о том, всё ли у него хорошо. Алгоритмы для оценки пишет команда VQE. Данные тестирования вместе с серийным номером устройства сохраняются в нашу базу данных. Но это не отменяет контрольную проверку: более точные измерения для выборки из каждой партии проводятся в специальной комнате.
Обновляем интерфейс Яндекс ТВ
Пользователи ТВ Станций могут управлять ими как голосом, так и с помощью пульта. Для такой системы управления телевизором было важно создать подходящий интерфейс.
Например, карусель — один из основных элементов любого онлайн‑кинотеатра. Листать её пультом достаточно просто: нажимаешь на кнопку и перебираешь по одному элементу за шаг. Но подобный сценарий совершенно не годится для голосового управления: здесь логичнее листать всем экраном. И при этом на экране не должно быть больше одной карусели: если их будет две, то их придётся нумеровать и придумывать длинные команды — тогда проще снова взять пульт и листать кнопками.
В целом мы сильно переработали интерфейс платформы Яндекс ТВ, которая раньше в основном была ориентирована на пульт. Обе ТВ Станции максимально заточены под голосовое управление: включить кино или музыку, переключить канал, сделать погромче, подключить игровую консоль или запустить приложение. А ещё, чтобы ТВ Станция реже ошибалась, мы научили её учитывать контекст. Например, она по‑разному отреагирует на команду «Включи второй» в зависимости от того, что сейчас на экране — список телеканалов или подборка фильмов по результатам поиска.
Удобный интерфейс — это хорошо, но не менее важно на каком экране мы его отрисовываем.
Выбираем экраны
При создании ТВ Станций мы учли основные требования к современному телевизору: видео в 4К, поддержка HDR, MEMC для плавной смены кадров. Но в остальном экраны у ТВ Станции и ТВ Станции Про разные.
ТВ Станция компактнее: доступны варианты на 43 и 50 дюймов. Мы ожидаем, что её будут устанавливать на тумбу, а не вешать на стену, поэтому не гнались за минимальной толщиной. Это позволило нам выбрать Direct LED‑подсветку. В этом случае светодиоды заполняют всю плоскость за матрицей. Это позволяет добиться более равномерной подсветки, чем с Edge LED, где светодиоды расположены по краям.
Но DLED обычно критикуют за недостаточную глубину чёрного цвета, что вполне ожидаемо для такого типа подсветки. Углубимся в детали: практически любой телевизор состоит из жидкокристаллической панели и «ящика» с подсветкой. Чтобы сформировать изображение, панель приоткрывает ячейки с жидкими кристаллами и пропускает сквозь себя свет нужного цвета: например, только зелёный, синий или красный. Чёрный цвет можно получить только максимально закрыв эти ячейки. Но такая технология неидеальна — ЖК‑панель всё равно пропускает свет. Именно поэтому на чёрном экране часто можно увидеть засветы. Да и сам чёрный цвет в этом случае не является чёрным — он, скорее, тёмно‑серый.
Чтобы решить эту проблему, в ТВ Станции используется технология локального затемнения — Local Dimming. Она помогает получить на экране более глубокий чёрный цвет за счёт частичного приглушения зоны подсветки. Local Dimming делит подсветку на несколько зон, каждую из которых можно независимо приглушать — то есть помимо закрытия ячеек на ЖК‑панели гаснут сами светодиоды. В ТВ Станции с диагональю 43 дюйма есть 30 зон затемнения, а в 50 дюймах — 48.
Представим, что вы смотрите фильм про космос: вы видите на экране яркую планету и тёмное пространство вокруг. На контроллер, который отвечает за Local Dimming, приходит эта картинка, и он понимает, что на изображении есть тёмные участки. Контроллер выключает светодиоды на тех зонах подсветки, которые приходится на космическое пространство. В то же время там, где отображается планета, увеличивается яркость самой жидкокристаллической панели. Таким образом, повышается контрастность и мы получаем на экране красивую космическую картинку.
В случае с ТВ Станцией Про ситуация иная. Диагонали больше: 55 и 65 дюймов. Мы рассчитываем, что эту модель будут вешать на стену, поэтому и все технические решения ориентированы на это.
Мы выбрали для устройства QLED‑панель. Чтобы на экране появилось изображение, специальная синяя подсветка воздействует на плёнку, внутри которой случайным образом перемешаны «квантовые точки». Это очень маленькие кристаллы‑полупроводники, размеры которых варьируются от 2 до 6 нанометров. В зависимости от размера они излучают свет разного спектра: самые маленькие излучают синий спектр, средние — зелёный, а большие — красный. Световые потоки, проходящие через плёнку с квантовыми точками, поляризуются и смешиваются: в результате получается белый свет, который и поступает на ЖК‑матрицу. QLED, в отличие от обычного LED‑решения, даёт более чистый белый свет, что увеличивает контрастность итогового изображения и качество HDR‑контента.
Как уже говорилось выше, ТВ Станция Про задумывалась нами так, чтобы её можно было повесить на стену как картину. Чтобы телевизор не висел огромным чёрным прямоугольником, когда вы его не смотрите, мы добавили комплект из пяти скринсейверов. Вы можете выбрать любой под ваше настроение или цветовое решение комнаты. Кроме того, экран покрыт специальной матовой плёнкой. Благодаря ей, во‑первых, уходят блики, а во‑вторых, снижается воспринимаемое излучение от подсветки.
И ещё кое‑что. Выбрать и внедрить все упомянутые технологии в телевизор — это полдела, важно ещё их подружить между собой. Для каждой модели мы отдельно тонко настраивали качество картинки, как делают, наверно, только А‑бренды на ТВ‑рынке.
Разрабатываем акустику
Долгое время нашими основными устройствами были колонки, поэтому при разработке телевизоров мы достаточно много внимания уделили звучанию ТВ Станций. В современных телевизорах динамики обычно установлены не напрямую в корпусе, а внутри отдельных корпусов, образующих своего рода маленькие колонки — они называются акустическими камерами.
Прежде всего нам нужно было понять, как звучат обычные телевизоры и что мы можем сделать, чтобы улучшить этот звук. На первых прототипах мы установили стандартные телевизионные однополосные акустические камеры с фазоинверторами. Выяснилось, что они дают громкий треск и большие искажения на низких частотах — во многом из‑за движения воздуха.
В результате нашей работы в акустических камерах ТВ Станции появились твитеры для высоких частот и пара пассивных резонаторов по бокам для низких частот. Боксы стали герметичными (за счёт этого ушли искажения из‑за воздуха) и стали охватывать бо́льший диапазон частот. Другие производители телевизоров обычно не прибегают к такому решению.
Всего в ТВ Станции установлено четыре динамика общей мощностью 34 Вт. Они располагаются в нижней части корпуса и, соответственно, направлены вниз.
Разработка акустических камер для ТВ Станции Про тоже стала для нас интересной задачей. Всё из‑за особенностей корпуса: так как он тонкий, нужно было придумать, как уместить в него достаточно мощный звук и не потерять в его качестве. В итоге мы спроектировали и установили трёхполосные акустические камеры с фазоинвертором. Также в них установлен среднечастотный динамик, который направлен вбок. На высокочастотный динамик установлен специальный отражатель, чтобы выводить звук так же по бокам. А ещё мы изменили конструкцию низкочастотного динамика (вуфера): басы стали глубже, а звучание — более равномерным.
Всего в ТВ Станции Про установлено шесть динамиков общей мощностью 44 Вт — четыре направлены в стену, а два выводят звук по бокам.
Ещё один интересный факт: вместо стандартного двухканального стерео мы сделали в ТВ Станциях четырёхканальное (отдельно для высоких и низких частот слева и справа). Это дало звуковым инженерам гибкость в тонкой настройке звука, разделив обработку по разным каналам.
Характеристики
Как обещали — подробные технические характеристики каждой ТВ Станции:
Заключение
ТВ Станция — больше, чем просто телевизор. Мы взяли достоинства современных умных телевизоров, которые включаются мгновенно и упрощают доступ к контенту, и добавили к ним все те особенности, которые позволили умным колонкам стать популярными. Подобно смартфону, который объединил «звонилку», плеер и фотоаппарат, ТВ Станции способны помогать с широким кругом задач. Просмотр фильмов и сериалов, прослушивание любимой музыки, управление умным домом, игры, погода, напоминания, ответы на произвольные вопросы — всё это теперь доступно на расстоянии голосовой команды. Кто знает, может быть, в этом направлении будет развиваться и вся индустрия?
