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无线HDMI C 高清家庭娱乐的新前沿

作者:时间:2012-06-08来源:网络收藏

近年来低成本宽带技术(如802.11n、UWB和60GHz)的发展使得30至100英尺或者更广范围内100Mbps速率的传输成为可能。与电视、电脑显示器以及投影仪进行高速率连接的障碍业已清除,竞争已转向为视频和图形的无线传输提供解决方案。这个趋势给消费者和企业带来的益处是巨大的。很明显,对于最终用户来说,以无线传输来替代繁琐的视频线连接意味着全新的体验。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/165483.htm

随着带有多媒体播放功能的笔记本电脑和便携/手持设备的迅速普及,这些设备与高清显示器的连接已经成为非常流行的功能。无线连接ad hoc的特性给消费者带来了极大的便利。

现在PS3游戏控制台已可以支持蓝牙手柄,这使得消费者希望能够拥有可以随时随地显示游戏画面的设备。同样的,如果能够使消费者在家中的任何显示设备上以无线的方式同时控制和查看不同的视频内容,媒体中心设备制造商们将受益可观。

对于企业应用来说,无视频线连接意味着连接桌面扩展坞和会议室投影设备的繁琐的操作将不复存在。

宽带无线技术

目前,有如表-1中所列几种针对高清显示器和投影仪的宽带无线技术。

表-1仅列出了四项最受关注的无线宽带技术,并无意于详尽罗列所有技术。另外,表-1种所列最大传输速率为物理层数据,实际数据率由于MAC层的开销通常会小于该值。

无线关键指标

无线必须提供如下无电缆转发器功能:

1. 传输视频数据;

2. 传输音频数据;

3. 传输EDID(扩展显示标识数据)信息;

4. 传输CEC 数据;

5. 传输时钟信息。

无线HDMI的目标是提供与有线HDMI相同的用户体验。由此我们在表-2中列出无线HDMI的几项关键指标:

操作范围可覆盖单个房间仅为最低要求。从消费者收益最大化的角度考虑,他们更希望能够将无线HDMI的覆盖范围扩展到整个

低成本并不意味着无线HDMI将拥有与有线HDMI同样的价格。在消费者看来,为无线HDMI所带来的便捷多付出些代价是值得的。尽管这样,在市场初期,无线HDMI的零售价格不应超过每传输/接收对200美元。而当市场成熟后,其价格应低于80美元。

无线 HDMI 面临的挑战

表-3列出了通过有线HDMI传输各种高清和标清视频格式所需要的带宽。

在如此之高的比特率下,即使是表-1中带宽最高的宽带无线技术仍然无法传输未经压缩的24比特/像素1080p60视频信号。从表-4中可见,尽管压缩后的多通道高清音频信号仍然需要相当高的带宽,但是和未经压缩的高清或标清视频信号相比,音频信号所需带宽还是非常低的。

1) HRA = High Resolution Audio

2) MA = Master Audio

无线传输面临的另一挑战是带宽的大幅波动。尽管阵列信号处理和波束构成领域已取得长足进步,相同频带内其他无线信号的干扰和传输路径上的障碍物仍然可能造成传输带宽的波动。

压缩亦或不压缩?

从宽带无线的最高带宽亦无法支持高清视频传输看来,答案显而易见。但更重要的是,在某种程度上多媒体应用所需带宽总是超过实际可用值。因此任何面向未来的无线HDMI解决方案必须对视频和音频信号进行压缩。一个显而易见的例子是可以将高清音视频流播送到若干个显示设备上的媒体中心。另一个例子是即将到来的2K (24 和48 帧/秒,2048x1080分辨率) 和 4K (24帧/秒,4096x2160 分辨率)的数字影院显示器和投影仪。48比特/像素的4Kp24未压缩视频流所需要的带宽高达12.8Gbps。

有人也许会说播送已压缩好的音视频源,比如DVD电影或者有线电视节目,就已经足够了。但是,比用于蓝光DVD的节目导航或者其他互动总是会需要图形叠加部分。在游戏控制台中,这点更加明显:所有数据要么是纯图形,要么是图形和视频的组合。因此,将压缩过的音视频源和未压缩的图形信息分别传输,然后在显示端重新组合是不现实的。而且,未压缩的图形信息所需带宽依然很高(见表-3)。

H.264视频压缩标准

尽管现在已有若干视频压缩标准可以将视频信号的比特率降到合理范围之内,但是最新的H.264标准明显是最佳选择。为了涵盖广泛的应用场景,H.264定义了多种档次、级别和编码工具的组合。例如说,通过调整量化参数可以生成与原始输入相差无几的重建视频。编码过程中,可以仅使用I帧,也可以使用P帧或B帧通过减少时间域的冗余来提高编码效率。H.264可以压缩4:2:2或者4:4:4格式的YUV输入,以及24比特/像素及以上的格式,它甚至还包含一个无损的档次。高效的H.264编码器可以将1080p60高清视频的比特率降到50Mbps左右,相对于压缩前3.6Gbps的码率,压缩率高达75:1。更重要的是,H.264已在业界被广泛应用。数字照像机以及数字摄像机也已开始采用H.264高清编码器,而且其价格相当低廉。

时延 – 视频压缩的巨大挑战

无线HDMI应用中视频压缩所面临的关键性难题是如何减少计算带来的时延。当提高视频的分辨率、帧率和色深时,时延会进一步增加。这是所有视频编码标准都会面临的问题,H.264也不可避免。另外,码率控制也会带来时延的增加。这是因为为了平滑输出比特率而使用的缓冲会导致更大的时延。通常要求码率波动越小越好以避免带宽起伏而影响解码端视频的质量。I帧总是带来码率的大幅波动。即使在两个I帧之间,随着图象复杂程度的变化,码率也可能会有比较大的变化。诸如前处理等的其他因素也会使时延进一步增加。

超低时延技术(SLL 技术)

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