Miracast

无线显示标准

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准。支持此标准的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接线，也不需透过无线热点（AP，Access Point）。

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，毋须再透过繁复的手续连接传输线或进行设定，而能彼此识别、彼此连结，并能管理链接，根据设备的功能与网络条件，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，亦毋须确认用于连接设备的正确接头。除此之外，智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机等设备不再需要设计各种连接接口，就能与其他的输出设备，如电视机、机顶盒(STB)、投影仪、音响、耳机等连接，即可将多媒体与应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)是数字生活网络联盟(DLNA)推出的技术方案或虚拟网络运算(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，不限于任何文件格式及服务应用。

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)、汽车联机联盟(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凭借着其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联盟合并，因此未来的发展值得关注。UltraGig的传输率可到达28Gbit/s，不过该技术由晶像独占，得看设备制造商是否愿意采用；WHDI也由于其独占性，须看制造商是否支持；MirrorLink主要的应用目标是在车载系统，并同时定义有线及无线的应用，由于是汽车联机联盟主推，因此比较有机会被车商所采用；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，因此开发厂商较多，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)、点对点连接技术的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络的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同时呈现影音信息。

Miracast操作的程序，如图2所示。首先，由于Miracast定义服务搜寻的功能，不过在规格中是选择性的，因此会以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联机过的装置中，选择想要连接的装置，建立好无线联机后，两边的装置会进行设备功能与网络条件的协调，以选择适合的影音传输格式。建立影音串流的联机协议(Session)后，后续就是一连串的实时串流协议(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联机。另一部分是在无线网络联机建立后，TCP/IP层之上的控制命令，包括以RTSP协议进行装置能力沟通(Capability Negotiation)、影音串流联机协议的建立与管理、使用者输入反向信道(UIBC/User Input Back Channel)、远程I2C读写(Remote I2C Read/Write)或高带宽数字内容保护(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、鼠标、键盘、游戏杆等设备事件，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分辨率观看。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，厂商可依应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，但为配合应用上的特性，有些微的修改，舍弃比较复杂的技术，如基线协议(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。另外，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)。

此外，Miracast视频传输规格级别(Level)定义在3.1到4.2，可选择的分辨率包括美国消费电子产品协会(CEA)、视讯电子标准协会(VESA)及HH(Handheld)标准中所订定的数十种分辨率组合，最高分辨率及更新率可达1,920×1,200 60fps。另外，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，若应用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)，最后透过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。在网络传输不稳定的时候，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。

镜像技术应用

除基本的小屏幕镜像到大屏幕的影音多媒体应用外，镜像技术还可发展出许多种不同的变形应用，如可扩展到一对多的应用，亦即会议中可将简报传送到其他与会者的个人装置，也可把文件的分享整合，让与会者能同时在文件上进行协作编辑，会议结束后能将纪录储存于与会者的个人装置。在教学的应用环境中，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。

另外的变形应用是使用镜像技术将个人装置的延伸画面传送到远程屏幕，进而和原有的装置进行特殊的互动应用，例如将游戏画面投放在高分辨率的电视上，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能设备做为一台便携式的主机，在办公室只须准备屏幕及输入设备后，就能轻松的办公，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 双频移动电话客户, 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智能显示适配器

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 屏幕分享器套件、LG Optimus G 智能手机、三星Galaxy S III智能手机和三星的Echo-P系列电视。

在芯片商方面，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认证计划测试平台。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！