趙雨農(nóng) / 任亞武

(中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院， 北京 100044)

淺談幾種無線視頻傳輸技術(shù)

趙雨農(nóng) / 任亞武

(中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院， 北京 100044)

隨著時(shí)代的發(fā)展，高清圖像傳輸技術(shù)在人們的生活和工作中已變得不可缺少。近幾年，無線高清視頻傳輸技術(shù)也漸漸映入大家的眼簾。無線顯示技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，打開隨身設(shè)備，不需要連接線纜，即可在大屏幕、投影儀上瀏覽影像資料，之前只有在科幻電影或科技展望中才能見到的場(chǎng)景現(xiàn)在已經(jīng)步入大家的生活。不久的將來，無線圖像傳輸技術(shù)會(huì)應(yīng)用在每個(gè)人的生活和工作中。無線圖像傳輸技術(shù)會(huì)為人們的生活和工作帶來很大便利：在家中，將隨身電子設(shè)備中的視頻影像資料，通過無線圖像傳輸技術(shù)，無需連接視頻線纜，直接發(fā)送到大屏幕、投影儀上瀏覽觀看；工作中，會(huì)議室內(nèi)的多個(gè)計(jì)算機(jī)通過簡(jiǎn)單的軟件操作，就能實(shí)現(xiàn)圖像源的無縫切換；使用手持設(shè)備，更是沒有線纜的束縛，講解方案，論述課題，輕松自如。本文向大家介紹幾種目前常見的無線視頻傳輸解決方案。

1 Intel Wireless Display

Intel的移動(dòng)平臺(tái)，是現(xiàn)在筆記本電腦的主流配置，下面首先介紹Intel公司的WiDi技術(shù)。

Intel WiDi是英特爾推出的基于802.11n通信協(xié)議的無線高清技術(shù)，WiDi(Intel WirelessDisplay)全稱為無線高清技術(shù)，它是通過WiFi信號(hào)來實(shí)現(xiàn)電腦和顯示設(shè)備的無線連接，該技術(shù)使用處理器進(jìn)行壓縮，主要原理是利用CPU對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行編碼并通過WiFi發(fā)送到接收器，再傳輸?shù)斤@示器或電視機(jī)上。想要實(shí)現(xiàn)WiDi功能，需要一套Arrandale/Clarkdale/Sandy Bridge/Ivy Bridge平臺(tái)、一個(gè)英特爾無線網(wǎng)卡，以及一個(gè)符合WiDi標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)接收器或支持該功能的電視機(jī)。WiDi的實(shí)現(xiàn)原理是：筆記本通過無線網(wǎng)卡發(fā)出無線信號(hào)，電視端無線接收裝置接收WiFi信號(hào)，無線接收裝置通過HDMI或A/V線纜把信號(hào)傳輸?shù)斤@示設(shè)備。

WiDi技術(shù)在新發(fā)布的3.5版本中加入了USB設(shè)備無線連接支持，接收器上會(huì)配置有USB接口，用戶可以通過該USB接口連接鼠標(biāo)、鍵盤甚至游戲手柄等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與主機(jī)無線連接。除此之外，WiDi 3.5還對(duì)WiFi聯(lián)盟提出的Miracast規(guī)范實(shí)現(xiàn)了部分支持，雖然未能實(shí)現(xiàn)該規(guī)范的全部功能，但在Miracast接收器上同樣可以實(shí)現(xiàn)WiDi功能。

2 AirPlay

隨著iPhone手機(jī)的世界性風(fēng)靡，蘋果公司在短短幾年內(nèi)顛覆了整個(gè)科技行業(yè)，智能設(shè)備再一次被重新定義。蘋果公司的多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)引導(dǎo)了整個(gè)科技行業(yè)的發(fā)展。下面介紹蘋果公司的AirPlay技術(shù)。

AirPlay是由美國(guó)蘋果公司于2010年推出的無線技術(shù)，AirPlay初期命名為AirTunes，蘋果公司在2004年發(fā)布，意在將iTunes上的流音頻文件通過無線技術(shù)傳輸至揚(yáng)聲器(揚(yáng)聲器與AirPort Express連接)。2010年蘋果公司將AirTunes更名為AirPlay。當(dāng)時(shí)蘋果已為AirPlay擴(kuò)展了播放視頻/相片流的功能，并將其整合到Apple TV中。雖然iTunes已經(jīng)可以在Apple TV上重播流音頻和視頻文件，但還是無法從其他應(yīng)用上獲取音、視頻流。

2010年11月蘋果公司發(fā)布全面支持AirPlay無線技術(shù)的iTunes 10.1軟件，幾周后，蘋果公司正式發(fā)布的iOS更新版本 iOS 4.2中加入了AirPlay播放技術(shù)。2012年7月，蘋果公司正式發(fā)售的新一代操作系統(tǒng)OS X Mountain Lion(美洲獅)中也加入了該播放技術(shù)。現(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)預(yù)置在所有新出廠的iOS及Mac OS設(shè)備中。

AirPlay技術(shù)在最初的iTunes 10.1中，允許用戶在許可的揚(yáng)聲器底座、影音接收器和立體聲系統(tǒng)等設(shè)備上使用整個(gè)iTunes資料庫(kù)無線同步播放音樂。

伴隨著iOS 4.2的更新，AirPlay無疑是一項(xiàng)重要的功能，通過AirPlay，用戶可以將iPhone、iPad和iPod touch 上的數(shù)字流媒體內(nèi)容無線傳送到支持 AirPlay 的產(chǎn)品上播放。

AirPlay功能的使用很簡(jiǎn)單，一臺(tái)蘋果智能設(shè)備，一臺(tái)兼容AirPlay的接收設(shè)備(如蘋果公司的Apple TV和智能網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒等)，然后將它們連接至同一個(gè)Wi-Fi(802.11a/g/n)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。通過幾個(gè)簡(jiǎn)單操作，就可以借助 AirPlay在顯示器或投影儀上播放從iOS設(shè)備上的不同位置(如照片、音樂軟件、視頻軟件、瀏覽器等)流化的視頻、音樂或照片，如圖1所示。

圖1 通過Airplay在電視上觀看高清視頻

雖然AirPlay功能可以輕松地將移動(dòng)設(shè)備中的音樂、照片和視頻等進(jìn)行無線傳輸投送，但只能投送上述幾種多媒體文件，功能比較單一，達(dá)不到日常工作的需要，如會(huì)議或匯報(bào)過程中幻燈片文件的播放。2011年10月，蘋果公司發(fā)布的iOS 5系統(tǒng)中新增了AirPlay Mirroring(AirPlay鏡像)功能，在AirPlay功能的進(jìn)出上進(jìn)行了增強(qiáng)功能，可以將iOS設(shè)備的整個(gè)系統(tǒng)鏡像輸出到其他顯示終端上。

通過AirPlay Mirroring功能，可以將移動(dòng)設(shè)備的屏幕內(nèi)容完整地鏡像到顯示設(shè)備上，不再受文件類型的限制，簡(jiǎn)單地說，就是將移動(dòng)設(shè)備的屏幕復(fù)制到其他顯示設(shè)備上，如圖2所示。

圖2 通過AirPlay在電視上鏡像顯示游戲畫面

3 Miracast

談到蘋果的iOS系統(tǒng)，就不能不提智能終端的另一大陣營(yíng)——Android系統(tǒng)。提到iOS的AirPlay功能，就不能不提Android系統(tǒng)的Miracast功能。Miracast具有類似AirPlay的鏡像功能，彌補(bǔ)了DLNA功能的不足。另外，在微軟公司發(fā)布的最新一版Windows 8.1系統(tǒng)中，也內(nèi)嵌了Miracast功能。

Miracast是Wi-Fi Alliance于2012年9月19日宣布啟動(dòng)的Wi-Fi CERTIFIED Miracast認(rèn)證項(xiàng)目。Miracast設(shè)備提供簡(jiǎn)化發(fā)現(xiàn)和設(shè)置，用戶可以迅速在設(shè)備間傳輸視頻。該技術(shù)與認(rèn)證項(xiàng)目由Wi-Fi聯(lián)盟中的移動(dòng)與消費(fèi)性電子設(shè)備制造商及芯片廠商共同制定。Miracast用戶可以盡情地在大屏電視上瀏覽智能手機(jī)拍下的照片，通過會(huì)議室投影儀實(shí)時(shí)共享筆記本屏幕，或者在平板電腦上收看家庭電視機(jī)頂盒的直播節(jié)目。Miracast通過Wi-Fi CERTIFIED Wi-Fi Direct形成連接，因此無需接入任何 Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)——Miracast認(rèn)證設(shè)備內(nèi)部具備連接功能。

當(dāng)使用者希望在設(shè)備間無線分享設(shè)備的畫面內(nèi)容時(shí)，無需再透過繁復(fù)的手續(xù)連接傳輸線或進(jìn)行設(shè)定，即可彼此識(shí)別、連結(jié)，并能管理鏈接，根據(jù)設(shè)備的功能與網(wǎng)絡(luò)條件，協(xié)調(diào)合適的影音傳輸格式，使影音畫面能在不同的裝置間串流分享。除此之外，智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、臺(tái)式機(jī)等設(shè)備不再需要設(shè)計(jì)各種連接接口，就能與其他的輸出設(shè)備(如電視機(jī)、機(jī)頂盒(STB)、投影儀、音響、耳機(jī)等)連接，將多媒體與應(yīng)用服務(wù)的內(nèi)容在遠(yuǎn)程影音設(shè)備上播放。

Miracast建立在其他幾項(xiàng)Wi-Fi聯(lián)盟所發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)之上，包括無線傳輸技術(shù)802.11n(兼容于未來其他傳輸規(guī)格，如802.11ac)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接技術(shù)的Wi-Fi Direct與TDLS(Tunneled DirectLink Setup)、安全性方面的WPA2(Wi-Fi Protected Access 2)加密、提供服務(wù)質(zhì)量(QoS)及流量管理的WMM(Wi-Fi Multimedia)技術(shù)、省電相關(guān)機(jī)制的WMM Power Save技術(shù)，以及方便用戶配置網(wǎng)絡(luò)的WPS(Wi-Fi Protected Setup)技術(shù)。

在Miracast規(guī)格中，將設(shè)備分為兩類，一類稱為傳送端(Source)，另一類稱為接收端(Sink)。接收端又分為主接收端(Primary Sink)及次接收端(Secondary Sink)，差別在于主接收端能支持影像或聲音的數(shù)據(jù)輸出；而次接收端只支持聲音的數(shù)據(jù)輸出，區(qū)別在于由Miracast提出配對(duì)接收端(Coupled Sink)的操作架構(gòu)，使用者可選擇將影音分流至不同設(shè)備并同時(shí)呈現(xiàn)影音信息。

Miracast的操作程序：Miracast定義了服務(wù)搜尋功能(選擇性的)，會(huì)以Wi-Fi Direct尋找附近的Miracast裝置，將尋找的訊息傳達(dá)給用戶。使用者可以從尋找到或先前聯(lián)機(jī)過的裝置中選擇想要連接的裝置，建立好無線聯(lián)機(jī)后，兩邊的裝置會(huì)進(jìn)行設(shè)備功能與網(wǎng)絡(luò)條件的協(xié)調(diào)，以選擇適合的影音傳輸格式。建立影音串流的聯(lián)機(jī)協(xié)議(Session)后，是一連串的實(shí)時(shí)串流協(xié)議(RTSP)控制命令，以控制影音串流的播放及終止。

Miracast規(guī)格中也有提到建議的流量控制方式。在網(wǎng)絡(luò)傳輸不穩(wěn)定時(shí)，可透過改變壓縮率、略過畫面或聚集區(qū)塊以及改變影音編碼格式等方法達(dá)到流量的控制，以維持影音播放的流暢性。

4 結(jié)束語

以上幾種無線傳輸技術(shù)覆蓋了個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板電腦、手機(jī)甚至是數(shù)碼相機(jī)、隨身聽等智能設(shè)備，原理和功能效果也不盡相同。無線視頻傳輸技術(shù)已經(jīng)深入到我們身邊的每一處。

無線視頻傳輸技術(shù)除基本的小屏幕鏡像到大屏幕的影音多媒體應(yīng)用外，鏡像技術(shù)還可發(fā)展出許多種不同的變形應(yīng)用，如可以擴(kuò)展到一對(duì)多的應(yīng)用，會(huì)議中可將簡(jiǎn)報(bào)傳送到其他與會(huì)者的個(gè)人裝置，也可把文件分享整合，讓與會(huì)者能同時(shí)在文件上進(jìn)行協(xié)作編輯，會(huì)議結(jié)束后能將紀(jì)錄儲(chǔ)存于與會(huì)者的個(gè)人裝置。在教學(xué)的應(yīng)用環(huán)境中，教學(xué)者能將畫面?zhèn)魉偷綄W(xué)生的裝置，或是將教學(xué)者或特定學(xué)生的畫面?zhèn)魉偷诫娮雍诎迳稀?/p>

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和高清顯示技術(shù)的發(fā)展，802.11AC無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與普及，4K超高清替代傳統(tǒng)高清，無線視頻傳輸技術(shù)日后也會(huì)有更好的發(fā)展，期待與有線視頻傳輸技術(shù)一樣高效穩(wěn)定、功能豐富的無線視頻傳輸技術(shù)在工作和生活中大放異彩。

趙雨農(nóng)

2009年7月畢業(yè)于北京工業(yè)大學(xué)?，F(xiàn)就職于中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院智能工程中心，擔(dān)任助理工程師。參與設(shè)計(jì)的項(xiàng)目有：中石化小營(yíng)辦公區(qū)智能化設(shè)計(jì)、大同機(jī)場(chǎng)新航站樓智能化設(shè)計(jì)、新華日?qǐng)?bào)報(bào)業(yè)集團(tuán)河西新聞傳媒中心、奧體金融中心項(xiàng)目A棟樓數(shù)據(jù)智能化工程項(xiàng)目及中國(guó)建設(shè)銀行北京生產(chǎn)基地一期項(xiàng)目等。

Brief Discussion on Several Kinds of Wireless Display Technology

Zhao Yunong / Ren Yawu

近年來，無線視頻傳輸技術(shù)逐漸普及，在智能家居、智能會(huì)議等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用空間。本文介紹了目前幾種應(yīng)用較為廣泛的無線視頻傳輸技術(shù)。

無線視頻傳輸技術(shù) Intel Widi DLNA Airplay Miracast

Wireless video transmission technology is getting popular and it has broad applications in the field of intelligent home furnishing, intelligent meeting, etc. This paper introduces several kinds of wireless video transmission technology those are used widely at present.

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