淺談幾種無線視頻傳輸技術

趙雨農 / 任亞武

(中國建筑設計研究院， 北京 100044)

淺談幾種無線視頻傳輸技術

趙雨農 / 任亞武

(中國建筑設計研究院， 北京 100044)

隨著時代的發展，高清圖像傳輸技術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也漸漸映入大家的眼簾。無線顯示技術的應用非常廣泛，打開隨身設備，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景現在已經步入大家的生活。不久的將來，無線圖像傳輸技術會應用在每個人的生活和工作中。無線圖像傳輸技術會為人們的生活和工作帶來很大便利：在家中，將隨身電子設備中的視頻影像資料，通過無線圖像傳輸技術，無需連接視頻線纜，直接發送到大屏幕、投影儀上瀏覽觀看；工作中，會議室內的多個計算機通過簡單的軟件操作，就能實現圖像源的無縫切換；使用手持設備，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的移動平臺，是現在筆記本電腦的主流配置，下面首先介紹Intel公司的WiDi技術。

Intel WiDi是英特爾推出的基于802.11n通信協議的無線高清技術，WiDi(Intel WirelessDisplay)全稱為無線高清技術，它是通過WiFi信號來實現電腦和顯示設備的無線連接，該技術使用處理器進行壓縮，主要原理是利用CPU對視頻信號進行編碼并通過WiFi發送到接收器，再傳輸到顯示器或電視機上。想要實現WiDi功能，需要一套Arrandale/Clarkdale/Sandy Bridge/Ivy Bridge平臺、一個英特爾無線網卡，以及一個符合WiDi標準的信號接收器或支持該功能的電視機。WiDi的實現原理是：筆記本通過無線網卡發出無線信號，電視端無線接收裝置接收WiFi信號，無線接收裝置通過HDMI或A/V線纜把信號傳輸到顯示設備。

WiDi技術在新發布的3.5版本中加入了USB設備無線連接支持，接收器上會配置有USB接口，用戶可以通過該USB接口連接鼠標、鍵盤甚至游戲手柄等設備，實現與主機無線連接。除此之外，WiDi 3.5還對WiFi聯盟提出的Miracast規范實現了部分支持，雖然未能實現該規范的全部功能，但在Miracast接收器上同樣可以實現WiDi功能。

2 AirPlay

隨著iPhone手機的世界性風靡，蘋果公司在短短幾年內顛覆了整個科技行業，智能設備再一次被重新定義。蘋果公司的多項創新技術引導了整個科技行業的發展。下面介紹蘋果公司的AirPlay技術。

AirPlay是由美國蘋果公司于2010年推出的無線技術，AirPlay初期命名為AirTunes，蘋果公司在2004年發布，意在將iTunes上的流音頻文件通過無線技術傳輸至揚聲器(揚聲器與AirPort Express連接)。2010年蘋果公司將AirTunes更名為AirPlay。當時蘋果已為AirPlay擴展了播放視頻/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用上獲取音、視頻流。

2010年11月蘋果公司發布全面支持AirPlay無線技術的iTunes 10.1軟件，幾周后，蘋果公司正式發布的iOS更新版本 iOS 4.2中加入了AirPlay播放技術。2012年7月，蘋果公司正式發售的新一代操作系統OS X Mountain Lion(美洲獅)中也加入了該播放技術。現在這項技術已經預置在所有新出廠的iOS及Mac OS設備中。

AirPlay技術在最初的iTunes 10.1中，允許用戶在許可的揚聲器底座、影音接收器和立體聲系統等設備上使用整個iTunes資料庫無線同步播放音樂。

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

AirPlay功能的使用很簡單，一臺蘋果智能設備，一臺兼容AirPlay的接收設備(如蘋果公司的Apple TV和智能網絡機頂盒等)，然后將它們連接至同一個Wi-Fi(802.11a/g/n)網絡環境。通過幾個簡單操作，就可以借助 AirPlay在顯示器或投影儀上播放從iOS設備上的不同位置(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設備中的音樂、照片和視頻等進行無線傳輸投送，但只能投送上述幾種多媒體文件，功能比較單一，達不到日常工作的需要，如會議或匯報過程中幻燈片文件的播放。2011年10月，蘋果公司發布的iOS 5系統中新增了AirPlay Mirroring(AirPlay鏡像)功能，在AirPlay功能的進出上進行了增強功能，可以將iOS設備的整個系統鏡像輸出到其他顯示終端上。

通過AirPlay Mirroring功能，可以將移動設備的屏幕內容完整地鏡像到顯示設備上，不再受文件類型的限制，簡單地說，就是將移動設備的屏幕復制到其他顯示設備上，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，就不能不提智能終端的另一大陣營——Android系統。提到iOS的AirPlay功能，就不能不提Android系統的Miracast功能。Miracast具有類似AirPlay的鏡像功能，彌補了DLNA功能的不足。另外，在微軟公司發布的最新一版Windows 8.1系統中，也內嵌了Miracast功能。

Miracast是Wi-Fi Alliance于2012年9月19日宣布啟動的Wi-Fi CERTIFIED Miracast認證項目。Miracast設備提供簡化發現和設置，用戶可以迅速在設備間傳輸視頻。該技術與認證項目由Wi-Fi聯盟中的移動與消費性電子設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拍下的照片，通過會議室投影儀實時共享筆記本屏幕，或者在平板電腦上收看家庭電視機頂盒的直播節目。Miracast通過Wi-Fi CERTIFIED Wi-Fi Direct形成連接，因此無需接入任何 Wi-Fi網絡——Miracast認證設備內部具備連接功能。

當使用者希望在設備間無線分享設備的畫面內容時，無需再透過繁復的手續連接傳輸線或進行設定，即可彼此識別、連結，并能管理鏈接，根據設備的功能與網絡條件，協調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、平板電腦、筆記本電腦、臺式機等設備不再需要設計各種連接接口，就能與其他的輸出設備(如電視機、機頂盒(STB)、投影儀、音響、耳機等)連接，將多媒體與應用服務的內容在遠程影音設備上播放。

Miracast建立在其他幾項Wi-Fi聯盟所發展的基礎技術之上，包括無線傳輸技術802.11n(兼容于未來其他傳輸規格，如802.11ac)、點對點連接技術的Wi-Fi Direct與TDLS(Tunneled DirectLink Setup)、安全性方面的WPA2(Wi-Fi Protected Access 2)加密、提供服務質量(QoS)及流量管理的WMM(Wi-Fi Multimedia)技術、省電相關機制的WMM Power Save技術，以及方便用戶配置網絡的WPS(Wi-Fi Protected Setup)技術。

在Miracast規格中，將設備分為兩類，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據輸出；而次接收端只支持聲音的數據輸出，區別在于由Miracast提出配對接收端(Coupled Sink)的操作架構，使用者可選擇將影音分流至不同設備并同時呈現影音信息。

Miracast的操作程序：Miracast定義了服務搜尋功能(選擇性的)，會以Wi-Fi Direct尋找附近的Miracast裝置，將尋找的訊息傳達給用戶。使用者可以從尋找到或先前聯機過的裝置中選擇想要連接的裝置，建立好無線聯機后，兩邊的裝置會進行設備功能與網絡條件的協調，以選擇適合的影音傳輸格式。建立影音串流的聯機協議(Session)后，是一連串的實時串流協議(RTSP)控制命令，以控制影音串流的播放及終止。

Miracast規格中也有提到建議的流量控制方式。在網絡傳輸不穩定時，可透過改變壓縮率、略過畫面或聚集區塊以及改變影音編碼格式等方法達到流量的控制，以維持影音播放的流暢性。

4 結束語

以上幾種無線傳輸技術覆蓋了個人計算機、平板電腦、手機甚至是數碼相機、隨身聽等智能設備，原理和功能效果也不盡相同。無線視頻傳輸技術已經深入到我們身邊的每一處。

無線視頻傳輸技術除基本的小屏幕鏡像到大屏幕的影音多媒體應用外，鏡像技術還可發展出許多種不同的變形應用，如可以擴展到一對多的應用，會議中可將簡報傳送到其他與會者的個人裝置，也可把文件分享整合，讓與會者能同時在文件上進行協作編輯，會議結束后能將紀錄儲存于與會者的個人裝置。在教學的應用環境中，教學者能將畫面傳送到學生的裝置，或是將教學者或特定學生的畫面傳送到電子黑板上。

隨著網絡技術和高清顯示技術的發展，802.11AC無線網絡的應用與普及，4K超高清替代傳統高清，無線視頻傳輸技術日后也會有更好的發展，期待與有線視頻傳輸技術一樣高效穩定、功能豐富的無線視頻傳輸技術在工作和生活中大放異彩。

趙雨農

2009年7月畢業于北京工業大學。現就職于中國建筑設計研究院智能工程中心，擔任助理工程師。參與設計的項目有：中石化小營辦公區智能化設計、大同機場新航站樓智能化設計、新華日報報業集團河西新聞傳媒中心、奧體金融中心項目A棟樓數據智能化工程項目及中國建設銀行北京生產基地一期項目等。

Brief Discussion on Several Kinds of Wireless Display Technology

Zhao Yunong / Ren Yawu

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

無線視頻傳輸技術 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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