Miracast

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Miracast

Miracast是由Wi-Fi联盟于2012年所制定,以Wi-Fi直连(Wi-Fi Direct)为基础的无线显示标準。支持此标準的3C设备可透过无线方式分享视频画面,例如手机可透过Miracast将视频或照片直接在电视或其他设备播放而无需任何连线线,也不需透过无线热点(AP,Access Point)。

基本介绍

  • 外文名Miracast
  • 所在公司Wi-Fi Alliance
  • 发布时间2012年9月19日
  • 作用简化发现和设定、传输视频

简化过程

当使用者希望在设备间无线分享设备的画面内容时,毋须再透过繁複的手续连线传输线或进行设定,而能彼此识别、彼此连结,并能管理连结,根据设备的功能与网路条件,协调合适的影音传输格式,让影音画面能在不同的装置间串流分享。
利用Miracast技术,使用者不再需要寻找各种规格的线材与转换器,亦毋须确认用于连线设备的正确接头。除此之外,智慧型手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机等设备不再需要设计各种连线接口,就能与其他的输出设备,如电视机、机顶盒(STB)、投影仪、音响、耳机等连线,即可将多媒体与套用服务的内容在远程影音设备上播放。

镜像技术

镜像技术(Mirroring Technology)是数字生活网路联盟(DLNA)推出的技术方案或虚拟网路运算(VNC)技术混淆。DLNA技术的用途是多媒体档案(音乐、图片、影片)的分享;而VNC强调的是远程桌面的控制,本文讨论的镜射技术则是强调个人装置上的声音画面分享,不限于任何档案格式及服务套用。
目前与镜像技术相关的技术主要有苹果(Apple)的AirPlay Mirroring、英特尔(Intel)的WiDi、AMD 的AWD 3.0、WiGig联盟的WiGig、晶像(Silicon Image)UltraGig(Wireless HD)、WHDI联盟的无线数字家庭接口(WHDI)、汽车在线上联盟(Car Connectivity Consortium)的MirrorLink,以及Miracast。除WiGig及UltraGig使用的是60GHz的频段,其他的技术都是使用2.4GHz或5GHz的频段,不同的技术也有不同的传输速率及影音格式的规范。
AirPlay Mirroring凭藉着其iOS及Mac装置的热卖,在此技术领域占有一定的比例;WiDi以内建于英特尔笔记本电脑平台上的优势打入市场;WiGig技术的传输率可到达7Gbit/s,2013年初又与Wi-Fi联盟合併,未来的发展值得关注。UltraGig的传输率可到达28Gbit/s,不过该技术目前由晶像独占,得看设备製造商是否愿意採用;WHDI也由于其独占性,须看製造商是否支持;MirrorLink主要的套用目标是在车载系统,并定义有线及无线的套用,由于是汽车在线上联盟主推,比较有机会被车商所採用;而Miracast由Wi-Fi联盟提出,并基于既有的Wi-Fi技术,容易与现有的无线产品结合,开发厂商较多,特别是英特尔宣布WiDi3.5版将与Mircast兼容。由此可见,Miracast是目前最被看好的一项技术,自从2012年9月中开放认证后,已有数十项产品通过认证,经认证的产品数量也陆续增加中。

兼容技术

Miracast建立在其他几项Wi-Fi联盟所发展的基础技术之上,包括无线传输技术802.11n(兼容于未来其他传输规格如802.11ac)、点对点连线技术的Wi-Fi Direct与TDLS(Tunneled DirectLink Setup)、安全性方面的WPA2(Wi-Fi Protected Access 2)加密、提供服务质量(QoS)及流量管理的WMM(Wi-Fi Multimedia)技术、省电相关机制的WMM Power Save技术,以及方便用户配置网路的WPS(Wi-Fi Protected Setup)技术。
在Miracast规格中,将设备分为两类,一类称为传送端(Source),另一类称为接收端(Sink)。接收端又分为主接收端(Primary Sink)及次接收端(Secondary Sink),差别在于主接收端能支持影像或声音的数据输出;而次接收端只支持声音的数据输出,这样的区别是由于Miracast提出配对接收端(Coupled Sink)的操作架构(图1),使用者可选择将影音分流至不同设备并呈现影音信息。
Miracast操作的程式,如图2所示。,由于Miracast定义服务搜寻的功能,不过在规格中是选择性的,会以Wi-Fi Direct寻找附近的Miracast装置,然后将寻找的讯息传达给用户。使用者可以从寻找到或是先前在线上过的装置中,选择想要连线的装置,建立好无线在线上后,两边的装置会进行设备功能与网路条件的协调,以选择适合的影音传输格式。建立影音串流的在线上协定(Session)后,后续就是一连串的实时串流协定(RTSP)控制命令,以控制影音串流的播放及终止。
图3为Miracast的通讯架构中关于控制的部分,从底层来看是基于Wi-Fi Direct、TDLS及WPS等无线技术上。接下来会分为两个部分,一部分是在于开放系统互联第二层(OSI Layer 2),亦即数据链路层(Data Link Layer)的操作,以进行寻找装置及建立无线在线上。另一部分是在无线网路在线上建立后,TCP/IP层之上的控制命令,包括以RTSP协定进行装置能力沟通(Capability Negotiation)、影音串流在线上协定的建立与管理、使用者输入反向信道(UIBC/User Input Back Channel)、远程I2C读写(Remote I2C Read/Write)或高频宽数字内容保护(High-Bandwidth Digital Content Protection,HDCP)控制讯息等数据的传送。
其中,UIBC定义如何将接收端的控制讯号回送到传送端,包括触控、滑鼠、键盘、游戏桿等设备事件,让用户透过接收端的输入设备回控传送端;而远程IC读写是让传送端可透过TCP/IP读写一些接收端的IC讯号,如延伸显示能力识别(EDID),以取得讯息或进行控制;HDCP是由英特尔发展,用于保护数字内容的技术,主要是防止数字内容在传输的时候被盗录,在传送端及接收端之
前建立一套加解密的机制,如果在传输的过程中有不支持HDCP的装置,则被保护的影片将会无法显示或被迫调降解析度观看。值得注意的是,UIBC、远程IC读写与HDCP等Miracast所定义的服务与功能,在规格中并非必备,厂商可依套用的需求决定是否实作。

不同规范

Miracast规格在视频上规定使用ITU-T H.264视频编码算法进行压缩,但为配合套用上的特性,有些微的修改,捨弃比较複杂的技术,如基线协定(Baseline Profile, BP)定义的弹性聚集区块(FlexibleMacroblock Ordering, FMO)、任意切片顺序(Arbitrary SliceOrdering, ASO)、冗余切片(Redundant Slice, RS)及CBP(Constrained Baseline Profile)等。,Miracast规格还调整HP(High Profile)中的上下文自适应二进制算术编码(Context-adaptive Binary Arithmetic Coding,CABAC)和B Slice,成为新的CHP(Constrained High Profile)。
,Miracast视频传输规格级别(Level)定义在3.1到4.2,可选择的解析度包括美国消费电子产品协会(CEA)、视讯电子标準协会(VESA)及HH(Handheld)标準中所订定的数十种解析度组合,最高解析度及更新率可达1,920×1,200 60fps。,Miracast视频传输规格也有定义三维(3D)影片格式,包括Top & Bottom[Half]、Frame Sequential、Frame Packing及Side by Side[Half]等格式。
在声音的格式方面,主要定义线性脉冲编码调变(Linear Pulse-Code Modulation, LPCM)、进阶音频编码(Advanced Audio Coding, AAC)及Dolby Advanced Codec 3(AC3)三种声音编码方式,及不同的声道数、取样频率及位频率等。
图4为Miracast通讯架构中关于视频数据处理流程的部分。整个视频数据处理及传输的流程,大致上分为几个阶段,一开始将撷取到系统的画面及声音进行压缩,而压缩后的影音数据再转为基本封包串流(Packetized Elementary Stream, PES)封包格式,若套用HDCP,会将相关信息加进来,再以MPEG2-TS的方式进行影音数据的融合(Mux),接下来再加上RTP的标头(Header),透过UDP/IP的方式传送。到接收端则是反向的解封装、分工(Demux)、HDCP解密及解压缩后,呈现影像及声音的数据。
Miracast规格中也有提到建议的流量控制方式。在网路传输不稳定的时候,可透过改变压缩率、略过画面或聚集区块,或者透过改变影音编码格式等方法达到流量的控制,以维持影音播放的流畅性。

镜像技术

说明了Miracast的流程及架构后,将进一步讨论镜像技术的相关套用,并不局限在Miracast的规范内。除基本的小萤幕镜像到大萤幕的影音多媒体套用外,镜像技术还可发展出许多种不同的变形套用,如可扩展到一对多的套用,亦即会议中可将简报传送到其他与会者的个人装置,也可把档案的分享整合,让与会者能在档案上进行协作编辑,会议结束后能将纪录储存于与会者的个人装置。在教学的套用环境中,教学者能将画面传送到学生的装置,或是将教学者或特定学生的画面传送到电子黑板上。
的变形套用是使用镜像技术将个人装置的延伸画面传送到远程萤幕,进而和原有的装置进行特殊的互动套用,例如将游戏画面投放在高解析度的电视上,手机上则显示与用户互动的控制器画面。除此之外,结合UIBC的技术,可达到BYOD(BringYour Own Device)的概念,消费者使用自己的智慧型设备做为一台携带型的主机,在办公室只须準备萤幕及输入设备后,就能轻鬆的办公,也毋须担心的数据的同步、传输的安全性及工作环境的机动性之类的问题。

认证产品

Wi-Fi

第一批Wi-Fi CERTIFIED Miracast产品。

测试套件

博通双频 11n WiFi
Intel® WiDi
Marvell Avastar USB-8782 802.11n 1x1 双频参考设计
MediaTek a/b/g/n 双频行动电话客户, MT662X_v1 and DTV Sink, MV0690
Ralink 802.11n 无线适配器, RT3592
Realtek Dual-band 2x2 RTL8192DE HM92D01 PCIe半迷你卡 and RTD1185 RealShare智慧型显示适配器
自产品测试向供应商开放以来,第一批通过认证的消费产品有Actiontec -screenbeam 萤幕分享器套件、LG Optimus G智慧型手机、三星Galaxy S III智慧型手机和三星的Echo-P系列电视。
在晶片商方面,英伟达(NVIDIA)、德州仪器(Ti)、高通、瑞昱、Marvell、联发科等也纷纷加入Wi-Fi CERTIFIED Miracast认证计画测试平台。随着各种支持Miracast技术的终端设备不断问世,我们相信一个精彩的无线显示时代即将到来!

支持设备

对于android系统,
目前支持Miracast的传送端设备主要有
Samsung: GT-I9300、GT-I9300Z;
对于windows系统
由于miracast标準是基于WiDi核心协定,所以在windows系统下,miracast的硬体要求与WiDi的硬体要求相同,WiDi的硬体要求如右图。
支持Miracast的接收端设备主要有智开miracast大屏分享器、WiPlug、Screenbeam、Nanters、乐视超级电视、小技PTV、幻屏无线媒体分享器、多笑金箍棒、PTV3000、小米盒子、美莱仕宝盒等。
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