在過去一個世紀以來，電視和家庭娛樂即是人們的生活。時至今日，人們難以想像看電視時不使用遙控器，全球第一個遙控器是在60年前由Eugene Polley所發明。雖然自1955年發明以來，遙控器的型態、按鍵數量及介面已有所不同，但電視遙控器的目的依然相同，便是使人們能不離開沙發，以無線方式控制裝置和電器設備。
遙控器的前世今生 從無線閃光到藍牙
在1950年代，第一個無線遙控器是無線閃光遙控器(Flash-Matic)，它的設計蘊含太空時代的未來主義。Eugene Polley發明的遙控器會發射出可見光束，使用者必須瞄準電視機上的四個感應器之一，用來改變頻道、調整音量及開關電視。
在1956年，Robert Adler開發出「增你智隔空指揮者(Zenith Space Command)」，這是一種機械式超音波遙控器，可用來改變頻道和調整音量。當使用者按下遙控器上的按鈕，它會撞擊一個長條型裝置，然後此裝置會「發聲」。不同的裝置會發射不同的音頻，而電視機上的電路會偵測到此聲波。在若干年後，電晶體的發明讓較便宜的電子遙控器成為可能。早期的電子遙控器包含一個壓電晶體，會被饋送一個振盪電流，其頻率接近或超出人類聽力範圍的上限。接受器包含有一個附著於電路的麥克風，頻率被調整至與遙控器相同。但此裝置也有些問題，接收器會被自然發生的聲音意外啟動，以及有些人可能會聽到刺耳的超音波訊號。
在1980年，工程師Paul Hrivnak創建一家加拿大公司Viewstar。Viewstar開始生產具有紅外線遙控器的有線電視轉換器，並透過飛利浦(Philips)銷售。Viewstar轉換器立即獲得成功，於1985年3月21日賣出第一百萬個轉換器，累積銷售量至1989年已達到一百六十萬台。
在1993年，索尼(Sony)證明其在電子領域的創新能力，索尼針對它的SL-HF2100 VCR發表一款具未來性的觸控遙控器，該款遙控器的發光顯示螢幕搭配十二個模式螢幕，不過並不像是今日智慧型手機的螢幕。
在2006年，Hillcrest Labs推出環形指向器(Loop Pointer)，該遙控器採用Hillcrest的空中指向(Freespace)動態控制技術，讓使用者可使用自然手勢控制電視機。這個環形只有四個按鈕和一個滑輪。採用空中指向技術的遙控器使用無線電波與USB電視棒的天線溝通，該天線連接於電腦，也連接於電視，所以它們不須指向個人電腦，甚至可直線連接。
現在有些電視製造商也採用藍牙遙控電視，不需在視線範圍內即可遙控，這克服紅外線遙控器範圍有限的問題。
智慧電視遙控器 要求高效率和低成本
遙控器的進化和電視機的進化息息相關(圖1)。電視的新功能必須與遙控器所支援的功能搭配，首個遙控器的四個按鈕，譬如音量大小、改變頻道及電視開關，已被紅外線遙控器及觸控螢幕遙控器上的多個按鈕及數字鍵盤所取代。
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| 圖1 遙控器的進化 |
隨著所謂「智慧電視」的推出，遙控器變得更複雜和先進。原先被稱為「聯網電視」，後來被三星(Samsung)及樂金(LG)等公司稱為「智慧電視」。這個名詞已被用於任何能連接網際網路以接取串流媒體服務，並運行娛樂應用程式，例如隨選視訊租借服務、網路音樂站或網路瀏覽器的電視。
隨著智慧電視的功能與個人電腦越來越類似，遙控器必須支援更多樣的動作，包括換頁、輸入網址、上下捲動頁面等，而傳統遙控器並未支援這些功能。再者，這些聯網或操作功能的使用方式必須簡單、方便使用。
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| 圖2 QWERTY遙控器 |
有一個方法是在遙控器的一側採用傳統操作方式，並結合另一側的QWERTY鍵盤，如圖2所示。如此一來，當你想要在網路瀏覽器中輸入文字，或想要完成線上表格時，事情即變得容易。然而，當你只是想要選擇視窗並點擊時，這個解決方法不夠簡潔優雅。
QWERTY鍵盤和觸控板的結合解決這個問題。有些遙控器採用電容式觸控去仿效遙控器上的滑鼠墊。另一種方式是採用動作感測技術，在加入加速度計和陀螺儀後，3D感測資訊會被傳輸至電視，這使遙控器更能模仿空中滑鼠指向器。
今日，遙控器越來越流行整合語音指令的功能。遙控器裡置有麥克風，可以將語音指令傳送給電視。由於智慧電視可連上網際網路，因此方便使用語音辨識雲端服務，來將語音翻譯成文字指令，可進行網路瀏覽或搜尋電影應用。
遙控單元的功能不斷增加，有時亦包括與電視的雙向溝通，以顯示狀態或是取得其他回饋，這導致須要被傳送和接收的數據數量都會有所增加。視線範圍內的通訊太過局限，所以射頻(RF)技術，像是RF4CE、ANT、藍牙(Bluetooth)或藍牙智慧(Smart)在現今較受歡迎。再者，一般使用者並不想要每幾個月就必須更換電池，因此所選擇技術的功耗必須夠低。最後，由於遙控器被視為是低成本的周邊，因此系統成本必須維持在極低水準。
綜合這所有考量，一個涵蓋智慧電視的現在和未來需求的遙控器應具備下列特性，採用高效率、低成本的無線技術；整合音訊擷取及動作感測；按鍵或語音/動作傳輸的功耗極低；能以極低成本實現。
藍牙智慧開發平台 協助開發多功能遙控器
下文將以戴樂格(Dialog)藍牙智慧控制晶片--DA14580為例，它能支援體積小、功率效率佳及成本低的藍牙智慧系統，該公司現今提供一個開發平台，能在單一參考設計中，提供上述所有的遙控器控制功能，開發出智慧電視和機上盒的多功能遙控器。
該開發平台採用該公司的藍牙智慧系統單晶片(SoC)--DA14582，此元件整合一個音訊編解碼器且針對進階遙控應用最佳化，並支援藍牙智慧技術，相較於其他用於遙控器的射頻技術，這是功率效率較佳的技術；針對任何藍牙智慧控制器的接收、傳輸及待機運作，皆能提供最低功耗；可在同一封裝中，整合一個音訊編解碼器；且是較小、整合性較高的藍牙智慧解決方案，完成實際系統所需的外部元件最少。
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| 圖3 語音及動作遙控器開發平台 |
圖3是以該系統單晶片為核心所開發的語音及動作遙控器參考平台，整合遙控器開發人員所需的各種特性，使其能開發出智慧電視遙控器，並能提供低功率系統運作，這是基於該系統單晶片的低功耗，以及系統元件的低功耗，這些系統元件未被使用時會停止運作。參考平台可整合外部快閃記憶體，用來儲存韌體及配對資訊，讓韌體可透過該公司的開發工具或空中下載(Over-the-Air)使用智慧型手機應用程式。
參考平台還支援客製化二十七鍵、6×5陣列、進階/低功率按鍵處理，藉由偵測同步按鍵按壓，允許可程式化按鍵去彈跳(De-Bouncing)以及消除無反應(De-Ghosting)。另外，並整合可取樣16Bit、16kHz的音訊系統，將其編碼至IMA-ADPCM封包，並透過標準人機介面裝置(HID)協定進行無線傳輸，此系統提供超出500ms的音訊緩衝，因此即使是在射頻密集的環境中，依然能進行順暢的音訊操作；支援一個加速度計和陀螺儀，能使用來自陀螺儀/加速度計感測器及Hillcrest主機資料庫(Hillcrest Host Libraries)的資訊來實作出類似滑鼠的指向裝置；提供Windows及Android平台的主端展示應用程式，可做為開發客製化應用的起點。
此參考應用是基於泛性屬性設定檔(Generic Attribute Profile, GATT) Profile 0上的HID。它是USB HID規範的改編，是針對在藍牙低電力無線鏈結上的運作。GATT文件檔案上的HID需要GATT、電池服務及裝置資訊服務，遠端應用能扮演HID裝置的角色，GATT的角色是伺服器，而GAP角色是周邊。
語音及動作遙控參考平台的硬體架構包括以下硬體區塊，如表1和圖4所示。
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| 圖4 Bluetooth Smart語音和動作遙控的硬體架構。 |
音訊/動作功能遙控器 待機壽命超過十年
整合至DA14582的音訊編解碼器是強大的類比區塊，能支援寬頻取樣和緩衝，並透過SPI介面連接至DA14580，這個音訊編解碼器僅被做為輸入裝置，然而它的運作也可被擴充來提供音訊輸出。
Windows 8.1和Android展示主機端應用程式，以及它們的原始碼都被包含在此參考設計套裝中，可呈現展示應用程式及做為客製開發的起點。
此應用程式為使用者提供以下功能：
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記錄(Logging) |
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提供一個文字框，可顯示訊息、警示及除錯資訊。 |
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音訊擷取(Audio Capture) |
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用戶可選擇某個檔案擷取的音訊數據。 |
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裝置選擇(Device Selection) |
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這個部分含一個列表框，列出可用的HID驅動程式，使用者可選擇遙控單元的HID驅動程式，用來進行溝通。在建立溝通後，此應用程式就進入連線模式。在這個部分會出現三個按鈕，能在不需使用主機的SW9(PTT)按鍵的情況下開始、停止這個音訊串流(Audio Stream)，或是斷開應用程式和HID驅動程式的連結。 |
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遙控鍵按壓可視化 |
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這個區域包含遙控器布局草圖，它被用來視覺化顯示遙控按鈕的按壓和釋放。在這個區域的底部是一個大型標籤，用來顯示遙控連結時的狀態。 |
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可選擇的音訊輸出 |
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此音訊輸出列表框顯示所有在這個主機端可以使用的音訊裝置。使用者選擇用來播放音訊的音訊裝置。 |
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即時音訊圖解 |
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此應用程式支援接收自遙控單元的音訊數據的即時圖解。 |
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搜尋應用程式選擇 |
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此應用程式支援調用一個可配置的應用程式，此應用程式使用解譯的語音指令做為「搜尋字串」。 |
音訊應用的控制/數據路徑流程如下：
1. 當語音指令鍵被按壓時，編解碼器會被啟動。
2. DA14582使用SPI配置整合型編解碼器。
3. 編解碼器被設定以16 bit/16kHz的速率取樣數據，並儲存在其內部RAM，是在環形緩衝區中。
4. DA14582在IMA-ADPCM中編解碼音訊取樣並將之儲存在第二個先進先出(FIFO)記憶體中。
5. 取樣透過低功耗藍芽(BLE)，並使用盡可能最快速的速率串流至遠端裝置。由於已採用HID協定，因此毋需在另一側發展額外的文件檔案。透過客製檔案的串流也是可以做到的。
6. 在主機端，數據會在Java應用程式中被讀取並解碼。若有必要，它們可以被儲存在檔案中。
7. 音訊指令以Flac格式被重新編碼，然後經由Web客端被推送至Google引擎以取回最終成果。
動作應用的數據路徑如下：
1. 使用者經由按壓特定按鍵來啟動動作。另一種方法是透過動作感測，加速度計可被用來自動啟動遙控。
2. DA14582啟動並設定感測器。
3. 數據的取樣與連結事件同步，使延遲能保持在最小程度。
4. 透過HID傳送數據。
5. 數據於Bluedroid底層程式中被探測。
6. 數據被推送至Native客戶端並前饋至Hillcrest Library，如此能在螢幕上顯示滑鼠指示器。
另一方面，DA14582語音與動作遙控單元平台也具有出色的功耗表現，在所有系統記憶體運作中的睡眠模式下功耗小於8μA；語音指令的Tx期間，3V下的電流是10mA；動作操作期間的電流是8mA。這也就意味著，一個典型具有音訊和動作功能的遙控器，當使用兩顆鹼性電池時，待機可超過十年；若是在啟用模式下，按鍵每天被按壓二百次，以及每天執行語音指令時間達半小時，或是動作操作40次，則電池壽命超過一年。
遙控平台整合更多功能
未來的遙控甚至將整合更多的功能。有些特性會被整合進DA1458x SmartBond系統單晶片，包括：自動選擇適用於射頻密集環境的編碼器/解碼器；動作啟動遙控功能；雙向音訊，允許遠端的播放功能；「找我(Findme)」功能，遙控平台整合了一個警報器，可以使用智慧型手機或電視上的「定位」按鈕進行追蹤；以及更進階的主端資料庫，讓音訊能夠更平順地整合至智慧電視/機上盒裝置中。
Dialog針對即將推出的DA1468x系列提供產品藍圖。除了既有的580個特性外，全新的系統單晶片將針對數位麥克風提供整合型PDM介面，以及在應用處理中提供更多處理能力，以包含隨時在線(Always-on)語音啟動機制，以及波束追蹤(Beam Tracking)/去複反射(De-reverbaration)等功能，前者可讓使用者毋須按壓按鈕就能透過密碼短語語音指令啟用遙控器，後者則能讓用戶毋須拿著遙控器就能執行語音指令，如此一來此裝置可被放在遠處。
(本文作者皆任職於戴樂格半導體)