把影像壓縮后再發(fā)送的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)有蘋(píng)果公司的AirPlay Mirroring、英特爾公司的WiDi以及由Wi-Fi Aliance制定標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi Display等。這些技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)全部采用WLAN “IEEE802.11系列”作為傳輸手段,影像壓縮采用“H.264/MPEG-4 AVC”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)H.264)格式。
WiDi面向外設(shè)廠商公開(kāi)了性能參數(shù),各公司的適配器紛紛上市。Wi-Fi Display預(yù)定從2012年6月下旬開(kāi)始進(jìn)行認(rèn)證測(cè)試,預(yù)計(jì)2012年夏季支持該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品就會(huì)面世注4)。而AirPlay Mirroring未公開(kāi)性能參數(shù),所以目前只有蘋(píng)果公司的產(chǎn)品才能使用。
WLAN方式的特點(diǎn)是電波容易到達(dá)。2.4GHz頻帶和5GHz頻帶的WLAN由于電波比較容易迂回,因此可在不同的房間內(nèi)連接(圖1)。但影像的壓縮和解壓處理會(huì)產(chǎn)生較長(zhǎng)的延遲時(shí)間,不過(guò)最近隨著編解碼器的高速化以及傳輸處理的優(yōu)化,延遲時(shí)間在逐漸縮短。
圖1:電波的易達(dá)性和傳輸速度此消彼長(zhǎng)
Wi-Fi Display、WiDi和WHDI因電波比較容易迂回,適用于在不同房間的連接,采用60GHz頻帶毫米波的WirelessHD和WiGig雖然可以確保傳輸速度,但如果有障礙物的話,電波難以到達(dá),因此主要在一個(gè)房間內(nèi)使用。
IEEE802.11ac也將起到積極作用
預(yù)計(jì)美國(guó)將在2012年底、日本將在2013年春實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的WLAN最新標(biāo)準(zhǔn)“IEEE802.11ac”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)11ac)也會(huì)對(duì)提高視頻壓縮性能做出貢獻(xiàn)。11ac通過(guò)5GHz頻率下80MHz的高帶寬,將把IEEE802.11n最高為600Mbit/秒的通信速度提高到1Gbit/秒以上。“利用11ac,可將此前最多為30幀/秒的高清影像傳輸提高至60幀/秒”(美國(guó)博通公司W(wǎng)LAN產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)副總裁Rahul Patel)。
此外,在11n中為選配功能的LDPC(low density parity check,低密度奇偶校驗(yàn))碼糾錯(cuò)處理從11ac起變?yōu)闃?biāo)配。NEC AccessTechnica開(kāi)發(fā)本部統(tǒng)括部長(zhǎng)(HGW事業(yè))山下肇表示,“通過(guò)提高糾錯(cuò)能力,可以抑制影像傳輸時(shí)的塊狀噪聲等帶來(lái)的畫(huà)質(zhì)劣化現(xiàn)象”。
被視為主流的Wi-Fi Display
在眾多方式中,最被看好的是Wi-Fi Display。很多廠商都認(rèn)為,“將來(lái)大部分智能手機(jī)都會(huì)標(biāo)配Wi-Fi Display,目前都在討論投產(chǎn)支持該標(biāo)準(zhǔn)的適配器等外設(shè)”(日本I-O DATA DEVICE)。
Wi-Fi Display是以無(wú)需經(jīng)由WLAN接入點(diǎn)即可在終端間直接通信的標(biāo)準(zhǔn)“Wi-Fi Direct”為基礎(chǔ),由上層的協(xié)議棧軟件構(gòu)成的安裝指南。鎖定終端服務(wù)的“服務(wù)發(fā)現(xiàn)(Service Discovery)”等的處理利用Wi-Fi Direct進(jìn)行,影像的壓縮/解壓處理及管理數(shù)據(jù)流的傳輸層等利用Wi-Fi Display處理(圖2)。壓縮/解壓采用H.264格式。由于最近的智能手機(jī)不但標(biāo)配WLAN功能,采用內(nèi)置H.264編解碼器電路GPU的終端也很多,因此Wi-Fi Display還具有易于配備到終端中的特點(diǎn)。“在受限于安裝面積和耗電量的智能手機(jī)中,無(wú)需追加硬件即可配備的優(yōu)勢(shì)非常大”(Cavium公司的柴田)。
圖2:Wi-Fi Display的協(xié)議棧
通過(guò)Wi-Fi Direct,無(wú)需經(jīng)由接入點(diǎn)即可連接終端傳輸影像。影像的壓縮/解壓處理采用H.264格式。
實(shí)際上,高通和博通等半導(dǎo)體廠商已經(jīng)發(fā)布了支持Wi-Fi Display的整合芯片組等,目前正在等待認(rèn)證測(cè)試,開(kāi)發(fā)WLAN協(xié)議棧軟件的企業(yè)也在迅速應(yīng)對(duì)。提供Wi-Fi Direct應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境的ISB公司表示,“只要標(biāo)準(zhǔn)性能參數(shù)一確定,我們就將支持Wi-Fi Display”。
英特爾也表明支持Wi-Fi Display
對(duì)于有望成為無(wú)線高清影像傳輸實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi Display,此前推出WiDi產(chǎn)品的英特爾決定避免標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)。英特爾日本法人全球銷(xiāo)售及平臺(tái)營(yíng)銷(xiāo)事業(yè)本部 網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理梅野光表示,“今后計(jì)劃使WiDi符合Wi-Fi Display標(biāo)準(zhǔn)”。
WiDi方面也在穩(wěn)步進(jìn)行著改進(jìn),2010年第一季度發(fā)布的1.0版的可傳輸影像限定為720p(1280×720像素)以下,也不支持著作權(quán)保護(hù)技術(shù)“HDCP(high bandwidth digital content protection)”。而2011年初發(fā)布的2.0版則支持1080p(1920×1080像素)的全高清影像,2011年底又實(shí)現(xiàn)了對(duì)HDCP的支持。1.0版利用軟件執(zhí)行H.264格式的影像壓縮處理,因此延遲時(shí)間長(zhǎng)達(dá)800ms,而現(xiàn)在通過(guò)使用GPU的硬件加速功能,將延遲時(shí)間縮短到了150ms左右。梅野介紹說(shuō):“我們打算以延遲時(shí)間短等為賣(mài)點(diǎn),與其他公司的Wi-Fi Display產(chǎn)品形成差異化。”
面向游戲的非壓縮方式
另一方面,以WLAN以外的方法傳輸非壓縮影像的方式有WHDI、WirelessHD以及由Wireless Gigabit Alliance推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)制定的Wireless Gigabit(以下簡(jiǎn)稱(chēng)WiGig)。WHDI使用5GHz頻帶,因此與采用WLAN的方式一樣,可在不同的房間進(jìn)行連接。而利用60GHz頻帶毫米波的WirelessHD及WiGig因電波的直線性強(qiáng),如果連接終端在視線之外就很難連接。雖然“通過(guò)控制信號(hào)輻射角的波束控制(Beam Steering)技術(shù)會(huì)自動(dòng)避開(kāi)傳輸路徑上的障礙物,有人走過(guò)時(shí)并不會(huì)斷開(kāi)連接”(銷(xiāo)售WirelessHD適配器的軟銀BB由良),但不適用于連接不同房間里的終端。
非壓縮方式的共同點(diǎn)是延遲時(shí)間短。WirelessHD會(huì)產(chǎn)生2ms左右的延遲,而WHDI只有不到1ms的延遲。開(kāi)發(fā)支持WHDI的LSI的Amimon公司執(zhí)行總裁Yoav Nissan-Cohen自信地表示:“我們公司產(chǎn)品的魅力體現(xiàn)在用于對(duì)游戲等要求實(shí)時(shí)性的應(yīng)用時(shí)。希望流暢地在大屏幕上玩智能手機(jī)和平板終端游戲的用戶應(yīng)該不在少數(shù)。”WiGig的延遲時(shí)間不明,不過(guò)從不會(huì)產(chǎn)生壓縮和解壓處理延時(shí)這點(diǎn)來(lái)看,估計(jì)與WHDI和WirelessHD差不多。
安裝面積及耗電量方面存在課題
不過(guò),要想在智能手機(jī)上配備非壓縮方式,需要嵌入專(zhuān)用基帶LSI和RF發(fā)送IC,目前存在安裝面積增加、耗電量增大以及成本高等課題。從事WirelessHD的晶像公司和從事WHDI的Amimon公司均在致力于半導(dǎo)體工藝規(guī)則的微細(xì)化以及削減天線數(shù)量等改進(jìn)。Silicon Image Japan代表董事社長(zhǎng)竹原茂昭分析稱(chēng):“最新的WirelessHD芯片組尺寸為,基帶LSI為13mm見(jiàn)方,RF IC為12mm見(jiàn)方。峰值時(shí)的耗電量約為2W。要想配備于智能手機(jī),芯片尺寸需要削減到10mm見(jiàn)方以下,耗電量需要降至1W以下。”用于平板終端的產(chǎn)品方面,WHDI已經(jīng)率先應(yīng)用于聯(lián)想公司的產(chǎn)品上,“配備到智能手機(jī)上還需要一些時(shí)間”(Yoav)(圖3)。配備于智能手機(jī)的產(chǎn)品的面世時(shí)間方面,預(yù)計(jì)WHDI為2013年,WirelessHD為2014年前后。
圖3:支持WHDI的聯(lián)想的平板終端“I deaPad S2 7”
在2012年的CES上發(fā)布,內(nèi)置了配備美國(guó)Amimon公司芯片組的WHDI模塊。
WiGig雖然是最后出現(xiàn)的,但作為非壓縮方式的有力候補(bǔ),其存在不容忽視。WiGig在60GHz頻帶的物理層及擴(kuò)展了IEEE802.11的MAC層上,規(guī)定了處理HDMI和Display-Port等信號(hào)的擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)(圖4)。MAC層之所以與IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)確保了向后兼容,是因?yàn)樵O(shè)想了在平時(shí)使用WLAN,只在傳輸影像等時(shí)使用60GHz頻帶等用途。WiGig Alliance與Wi-Fi Alliance共同制定了認(rèn)證計(jì)劃等,WiGig將來(lái)還有可能會(huì)與WLAN整合。
圖4:WiGig架構(gòu)的概要
配備了除IP外,HDMI和Display Port等信號(hào)也可以利用60GHz頻帶毫米波收發(fā)數(shù)據(jù)的功能。