Miracast:迅速在設備間傳輸視頻的技術-中文百科頻道

簡化過程

當使用者希望在設備間無線分享設備的畫面内容時，毋須再透過繁複的手續連接傳輸線或進行設定，而能彼此識别、彼此連結，并能管理鍊接，根據設備的功能與網絡條件，協調合适的影音傳輸格式，讓影音畫面能在不同的裝置間串流分享。

利用Miracast技術，使用者不再須要尋找各種規格的線材與轉換器，亦毋須确認用于連接設備的正确接頭。除此之外，智能手機、平闆電腦、筆記本電腦、台式機等設備不再須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，即可将多媒體與應用服務的内容在遠程影音設備上播放。

鏡像技術

鏡像技術(Mirroring Technology)是數字生活網絡聯盟(DLNA)推出的技術方案或虛拟網絡運算(VNC)技術混淆。DLNA技術的用途是多媒體檔案(音樂、圖片、影片)的分享；而VNC強調的是遠程桌面的控制，本文讨論的鏡射技術則是強調個人裝置上的聲音畫面分享，不限于任何文件格式及服務應用。

目前與鏡像技術相關的技術主要有蘋果(Apple)的AirPlayMirroring、英特爾(Intel)的WiDi、AMD的AWD3.0、WiGig聯盟的WiGig、晶像(SiliconImage)UltraGig(WirelessHD)、WHDI聯盟的無線數字家庭接口(WHDI)、汽車聯機聯盟(CarConnectivityConsortium)的MirrorLink，以及Miracast。除WiGig及UltraGig使用的是60GHz的頻段，其他的技術都是使用2.4GHz或5GHz的頻段，不同的技術也有不同的傳輸速率及影音格式的規範。

AirPlayMirroring憑借着其iOS及Mac裝置的熱賣，在此技術領域占有一定的比例；WiDi以内建于英特爾筆記本電腦平台上的優勢打入市場；WiGig技術的傳輸率可到達7Gbit/s，2013年初又與Wi-Fi聯盟合并，因此未來的發展值得關注。UltraGig的傳輸率可到達28Gbit/s，不過該技術目前由晶像獨占，得看設備制造商是否願意采用；WHDI也由于其獨占性，須看制造商是否支持；MirrorLink主要的應用目标是在車載系統，并同時定義有線及無線的應用，由于是汽車聯機聯盟主推，因此比較有機會被車商所采用；而Miracast由Wi-Fi聯盟提出，并基于既有的Wi-Fi技術，容易與現有的無線産品結合，因此開發廠商較多，特别是英特爾宣布WiDi3.5版将與Mircast兼容。由此可見，Miracast是目前最被看好的一項技術，自從2012年9月中開放認證後，已有數十項産品通過認證，經認證的産品數量也陸續增加中。

兼容技術

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-FiDirect與TDLS(TunneledDirectLinkSetup)、安全性方面的WPA2(Wi-FiProtectedAccess2)加密、提供服務質量(QoS)及流量管理的WMM(Wi-FiMultimedia)技術、省電相關機制的WMMPowerSave技術，以及方便用戶配置網絡的WPS(Wi-FiProtectedSetup)技術。

在Miracast規格中，将設備分為兩類，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(PrimarySink)及次接收端(SecondarySink)，差别在于主接收端能支持影像或聲音的數據輸出；而次接收端隻支持聲音的數據輸出，這樣的區别是由于Miracast提出配對接收端(CoupledSink)的操作架構(圖1)，使用者可選擇将影音分流至不同設備并同時呈現影音信息。

Miracast操作的程序，如圖2所示。首先，由于Miracast

也定義服務搜尋的功能，不過在規格中是選擇性的，因此會以Wi-FiDirect尋找附近的Miracast裝置，然後将尋找的訊息傳達給用戶。使用者可以從尋找到或是先前聯機過的裝置中，選擇想要連接的裝置，建立好無線聯機後，兩邊的裝置會進行設備功能與網絡條件的協調，以選擇适合的影音傳輸格式。建立影音串流的聯機協議(Session)後，後續就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的通訊架構中關于控制的部分，從底層來看是基于Wi-FiDirect、TDLS及WPS等無線技術上。接下來會分為兩個部分，一部分是在于開放系統互聯第二層(OSILayer2)，亦即數據鍊路層(DataLinkLayer)的操作，以進行尋找裝置及建立無線聯機。另一部分是在無線網絡聯機建立後，TCP/IP層之上的控制命令，包括以RTSP協議進行裝置能力溝通(CapabilityNegotiation)、影音串流聯機協議的建立與管理、使用者輸入反向信道(UIBC/UserInputBackChannel)、遠程I2C讀寫(RemoteI2CRead/Write)或高帶寬數字内容保護(High-BandwidthDigitalContentProtection,HDCP)控制訊息等數據的傳送。

其中，UIBC定義如何将接收端的控制訊号回送到傳送端，包括觸控、鼠标、鍵盤、遊戲杆等設備事件，讓用戶透過接收端的輸入設備回控傳送端；而遠程IC讀寫是讓傳送端可透過TCP/IP讀寫一些接收端的IC訊号，如延伸顯示能力識别(EDID)，以取得訊息或進行控制；HDCP是由英特爾發展，用于保護數字内容的技術，主要是防止數字内容在傳輸的時候被盜錄，在傳送端及接收端之前建立一套加解密的機制，如果在傳輸的過程中有不支持HDCP的裝置，則被保護的影片将會無法顯示或被迫調降分辨率觀看。值得注意的是，UIBC、遠程IC讀寫與HDCP等Miracast所定義的服務與功能，在規格中并非必備，廠商可依應用的需求決定是否實作。

不同規範

Miracast規格在視頻上規定使用ITU-TH.264視頻編碼算法進行壓縮，但為配合應用上的特性，有些微的修改，舍棄比較複雜的技術，如基線協議(BaselineProfile,BP)定義的彈性聚集區塊(FlexibleMacroblockOrdering,FMO)、任意切片順序(ArbitrarySliceOrdering,ASO)、冗餘切片(RedundantSlice,RS)及CBP(ConstrainedBaselineProfile)等。另外，Miracast規格還調整HP(HighProfile)中的上下文自适應二進制算術編碼(Context-adaptiveBinaryArithmeticCoding,CABAC)和BSlice，成為新的CHP(ConstrainedHighProfile)。

此外，Miracast視頻傳輸規格級别(Level)定義在3.1到4.2，可選擇的分辨率包括美國消費電子産品協會(CEA)、視訊電子标準協會(VESA)及HH(Handheld)标準中所訂定的數十種分辨率組合，最高分辨率及更新率可達1,920×1,20060fps。另外，Miracast視頻傳輸規格也有定義三維(3D)影片格式，包括Top&Bottom[Half]、FrameSequential、FramePacking及SidebySide[Half]等格式。

在聲音的格式方面，主要定義線性脈沖編碼調變(LinearPulse-CodeModulation,LPCM)、進階音頻編碼(AdvancedAudioCoding,AAC)及DolbyAdvancedCodec3(AC3)三種聲音編碼方式，及不同的聲道數、取樣頻率及位頻率等。

圖4為Miracast通訊架構中關于視頻數據處理流程的部分。整個視頻數據處理及傳輸的流程，大緻上分為幾個階段，一開始将撷取到系統的畫面及聲音進行壓縮，而壓縮後的影音數據再轉為基本封包串流(PacketizedElementaryStream,PES)封包格式，若應用HDCP，會将相關信息加進來，再以MPEG2-TS的方式進行影音數據的融合(Mux)，接下來再加上RTP的标頭(Header)，最後透過UDP/IP的方式傳送。到接收端則是反向的解封裝、分工(Demux)、HDCP解密及解壓縮後，呈現影像及聲音的數據。

Miracast規格中也有提到建議的流量控制方式。在網絡傳輸不穩定的時候，可透過改變壓縮率、略過畫面或聚集區塊，或者透過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。

鏡像技術

說明了Miracast的流程及架構後，将進一步讨論鏡像技術的相關應用，因此并不局限在Miracast的規範内。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，如可擴展到一對多的應用，亦即會議中可将簡報傳送到其他與會者的個人裝置，也可把文件的分享整合，讓與會者能同時在文件上進行協作，會議結束後能将紀錄儲存于與會者的個人裝置。在教學的應用環境中，教學者能将畫面傳送到學生的裝置，或是将教學者或特定學生的畫面傳送到電子黑闆上。

另外的變形應用是使用鏡像技術将個人裝置的延伸畫面傳送到遠程屏幕，進而和原有的裝置進行特殊的互動應用，例如将遊戲畫面投放在高分辨率的電視上，手機上則顯示與用戶互動的控制器畫面。除此之外，結合UIBC的技術，可達到BYOD(BringYourOwnDevice)的概念，消費者使用自己的智能設備做為一台便攜式的主機，在辦公室隻須準備屏幕及輸入設備後，就能輕松的辦公，也毋須擔心的數據的同步、傳輸的安全性及工作環境的機動性之類的問題。