Pull to refresh

Беспроводная передача HD-видео и звука с использованием видеосендеров, дайджест — весна'12

Reading time 9 min
Views 62K
Уважаемые друзья, как и планировалось, продолжаю цикл статей 2012 года (первая), об актуальных технологиях и оборудовании для беспроводной передачи HDMI и высококачественного аудио-видео сигнала.
В этой части речь пойдёт о т.н видеосендерах (см. подробное определение в одной из статей), а если лень идти по ссылке, то вот общая схема для всех видеосендеров (светлая коробочка — передатчик(трансмиттер), тёмная — приёмник(ресивер)):




Итак, то, что видеосендер представляет собой комплект из приёмника и передатчика, которые имитируют тот или иной кабель для передачи видео и звука, полагаю, всем понятно из схемы. Поскольку наиболее распространённым аппаратным интерфейсом передачи HD является HDMI, то фактически мы будем говорить именно о его возможных беспроводных реализациях. Естественно, во всех стандартах используется стойкое шифрование, так что про это я дальше даже упоминать не буду.

Цель данной статьи рассказать об особенностях взаимодйствия внутри комплектов, построенных по разным беспроводным стандартам, а также наметить и донести до читателя перспективы развития для каждого из этих стандартов. Как я и обещал ранее, в последней статье цикла будет представлена таблица со сравнением характеристик всех известных беспроводных стандартов для передачи HD.

Да, и ещё, маленькая оговорка: если комплект содержит «свисток» для компьютера, передающий по особому беспроводному стандарту сигнал на приёмник, равно как если этот «свисток» уже встроен в ПК (это может быть и Wi-Fi карта на любом или каком-то особенном чипе, или же карта другого беспроводного стандарта), то это видеосендером уже назвать нельзя, так как не происходит полной аппаратной имитации AV-кабеля, а для передачи используется софт, благодаря которому и производится вещание сигнала.

Начнём, пожалуй, с традиционно рассматриваемого первым, ультраширокополосного стандарта Wireless HD, который, относительно недавно объединил усилия с WiGig альянсом, направленные на создание беспроводного мультигигабитного стандарта.

WirelessHD / WiGig


Фирма, которая придумала WirelessHD и выпускала чипы, называется SiBEAM, основана она выходцами из Беркли в 2001 году. В 2011 SiBEAM была поглощена небезызвестным чипмейкером Silicon Image. С тех пор уже Sil занимается продвижением стандарта в индустрии.

Об отношениях WirelessHD и WiGig

Когда-то, ещё до появления слова «Тандем» в 2007 году, появился WirelessHD (за основу взят ieee802.15.3) для удовлетворения нараставших потребностей в передаче высококачественного (HD) сигнала на телевизор. В 2009 году, однако, крупнейшие производители почесали репу и создали альянс WirelessGigabit, верно предположив, что скоростей Wi-Fi скоро станет маловато. Фактически, под WiGig были созданы ieee802.11ac/ad (см. подробную статью от wiNIKA ), которые позволяют «раскачать» старый-добрый 802.11a/b/g/n на 2.4 и 5Ггц (802.11ac), и совместить его с мультигигабитным монстом на 60Ггц (802.11ad) в рамакх одного стандарта.
Неудивительно, что позже WirelessHD слился в экстазе примкнул к WiGig, так как последний стал покрывать задачи и весьма схож по принципам с WiHD. Таким образом, упростим формулу до банального Wi-Fi + WirelessHD = WiGig.

Стандарт WirelessHD построен на ультраширокополосном радиовещании, что позволяет ему передавать нолики и единички со скоростью до 7 Гбит/сек (и гонять FullHD 3D 7.1 без сжатия и задержки), но, только в прямой видимости. Такую широкую полосу нельзя «протащить» через стенку. Зато она неплохо справляется с мелкими препятствиями — мебелью, людьми, животными; которых технология позволяет «интеллектуально огибать».

Возвращаясь к нашим баранам: к сожалению о видеосендерах на WirelessHD в последнее время мало что слышно. Они достигли определенного уровня — FullHD 1080p@60Hz, 3D и звука 7.1, и всё это без сжатия и задержки, но похоже, невозможность передачи через стену и громоздкость передатчика (не менее 6-ти, даром что встроенных, антенн) не дают должного спроса на развитие технологии именно в ключе видеосендеров.

Хотя на их сайте значатся обнадеживающие новости о выходе новой версии стандарта — WirelessHD 1.1, с поддержкой скоростей 10-28 Гбит/сек, встроенными антеннами для мобильной техники, разрешением 4K х 2K и независимым каналом для данных — 1 Гбит/сек, но о новом железе пока совсем ничего не слышно.

Однако, работа в стане WiGig кипит, из свежего — прототип SD-карты с WiGig адаптером.
Последние новости об очередном сендере WirelessHD (более года назад) — видеосендер Rocketfish;
Видеосендер WirelessHD наглядно.

Достоинства

  • Самый быстрый беспроводной канал;
  • Не используется сжатие.

Недостатки

  • Работает только в зоне прямой видимости;
  • Громоздкие блоки из-за антенного массива.


WHDI



Следующий клиент, традиционно, WHDI. Создан израильской фирмой Amimon, в основе — мощные MIPS чипы с оригинальной прошивкой для передачи HD. Работает на частоте 5Ghz по схожим с 802.11a/n принципам, но гораздо быстрее — беспроводной канал 3 Гбит/сек. Для того, чтобы не ссорится с неспешно тусующимся на 5Ghz вайфаем, используется технология MIMO + OFDM и тайм-слоты, которые позволяют не мешать WHDI и Wi-Fi друг-другу работать.

Текущая версия WHDI позволяет передавать FullHD 1080p@60Hz с 3D и многоканальным звуком (имитация HDMI 1.4) через стены, с задержкой передачи менее 1миллисекунды (меньше, чем у ЖК мониторов) и с пробросом ИК-порта и USB-HID.
Что значат последние заклинания? Проброска ИК-порта позволяет передавать сигналы от вашего пульта к источнику сигнала. Грубо говоря, вы подключили приёмник к телевизору, а в другой комнате у Вас стоит спутниковый ресивер, к которому подсоединен передатчик. Вы щёлкаете пультом от спутникового ресивера на приёмник, тот, в свою очередь, передаёт его в другую комнату на передатчик и от передатчика ИК-глазок смотрит на спутниковый ресивер и управляет им. Оригинальный ИК-сигнал передаётся через канал видеосендера.
USB-HID — примерно то же, что и ИК-проброска, позволяет, подключив передатчик к компьютеру дополнительным (помимо HDMI) USB-кабелем, управлять этим ПК при помощи клавиатуры и мышки (HID-устройства), подключенными к приёмнику. Грубо говоря, у вашего ТВ стоит приёмник, к нему подключены клавиатура и мышка и Вы видите/слышите сигнал с компьютера и можете управлять им.

WHDI не использует сжатие как таковое, однако есть специальная, запатентованная технология, Video Modem, позволяющая передавать сигнал даже в условиях сильных помех и значительного урезания полосы пропускания. Почитать о WHDI старую, но добрую статью на русском можно тут.

На данный момент существует два дизайна WHDI:

Полноценный — передатчик и приёмник размером с роутер но без антеннки, их 5-6 и они встроены, связь действует до 30 метров с преодолением капитальных препятствий;


Компактный (т.н Stick), 2-3 встроенных антенны, передатчик чуть больше USB-флешки, приёмник же чуть больше компьютерной мыши, оба могут получать питание не только от розетки но и от любого USB-порта. Передаёт на 10-15 метров с преодолением некапитальных препятствий.


На сегодняшний день WHDI — один из самых перспективных стандартов, что подтверждают крупные производители, а-ля Asus, HP, Belkin, PowerColor, KFA2 и пр., выпускающие WHDI комплекты под своими брендами. Также стоит отметить LG, которая уже представила телевизор со встроенным WHDI-модулем (а собираются и многие другие монстры индустрии), а также компанию Lenovo, которая выпустила семидюймовый Android-планшет со встроенным WHDI-модулем. Видео с новинками WHDI и демонстрацией планшета на CES2012 можно посмотреть тут.

В планах у WHDI — снижение энергопотребления, поддержка одновременного вещания одним передатчиком на несколько приёмников, поддержка разрешения 4K x 2K, беспроводной канал для передачи данных и объединение WHDI и Wi-Fi в один чип.

Достоинства

  • Довольно быстрый беспроводной канал, соответственно, не используется сжатие, отсутствие задержки (1мс можно пренебречь);
  • Поддерживается самое максимальное HD-качество (за исключением 4K x 2K, который только появился на свет) и функции проброски ИК и USB;
  • Преодоление стен и возможность использовать компактный дизайн;
  • Возможность использовать несколько передатчиков с одним приёмником (попеременно).

Недостатки

  • Работает на частоте 5Ghz, что потенциально может помешать передаче при крайнем переполнении спектра;
  • Встроенным решениям и мобильным устройствам требуется отдельный модуль WHDI, помимо Wi-Fi, пока не выпустят комбочип.


Wi-Fi



На сегодняшний день есть и такие видеосендеры, которые успешно используют для передачи беспроводного HDMI, казалось бы, не особо для этого предназначенный Wi-Fi. Тем не менее, такие комплекты имеют свои преимущества, не редко доминирующие над недостатками.

Первым делом ещё раз отошлю Вас к первой статье дайджеста'12. Там много и (я надеюсь) понятно описаны преимущества и недостатки Wi-Fi, как транспорта видео и звука без проводов. Несмотря на то, что в том материале, передатчиком является встроенная в компьютер/смартфон Wi-Fi карта, принципы всё те же, только в случаях с независимыми видеосендерами железа нужно побольше.

Итак, тезисно:

Особенности применения Wi-Fi в HD-видеосендерах:
  • Wi-Fi имеет ограничение пропускной способности 300-400 мегабит (802.11n, конечно);
  • Чтоб помещаться в такую полосу, HD-сигнал необходимо сжимать (в основном используется H.264);
  • Как для сжатия контента при передаче, так и для разжатия при приёме нужна мощность и время;
  • Результат — мощные, иногда двухъядерные(!) процессоры в основе Wi-Fi комплектов;
  • Ещё результат — задержка; время, которое требуется на сжатие — от 20 до 50мс;
  • Повсеместное распространение Wi-Fi и H.264 делает производство довольно экономичным.


Теперь к конкретике (кстати, сошлю ещё разок к другой полезной статье по теме): практически все сегодняшние Wi-Fi видеосендеры имеют LAN/PLC происхождение: изначально HD-поток жали кодеком, чтоб гонять его по проводам с TCP/IP прослойкой. Когда же появился Wi-Fi 802.11n, который, фактически, стал покрывать 100-мегабитный барьер, то эти же технологии «переползли» на новые рельсы.

Самое интересное, что после сжатия HD-потоку требуется полоса уже не более 50мбит/с, также тут успешно применяются известные ip-технологии: и rtp/rtsp, и Quality of Service (пресловутый, всегда отключаемый в виндовом списке протоколов QoS), и UDP и проч.

За счёт полной «стандартности» и многолетней изученности Wi-Fi со всех сторон, данные сендеры успешно конкурируют по преодолению расстояний и препятствий со специализированными, созданными исключительно для беспроводной передачи HDMI стандартами. Расстояние может покрываться до 40 метров, а препятствия прошиваются, даже будучи капитальными и в размере нескольких штук.

А ведь ещё можно развинтить винтики, залезть внутрь передатчика, там с miniPCIe Wi-Fi карты снять проводки на стандартную антеннку и прикрутить усиленную...


Оригинальных производителей референсного железа имеется 2: Itrio, корейцы, до сих пор продают по всему миру свой знаменитейший видеосендер, ещё 2008-2009 года выпуска, под разными брендами — Eminent, IOGear, Peerless и другими. Замечательно в комплекте то, что он содержит как HDMI, так и VGA/компонентные и даже композитные и stereo-jack разъёмы. Эдакий «Швейцарский Нож»:



Поскольку модель уже относительно не молода, отсюда и поддержка HDMI только 1.3, что не умаляет все достоинства FullHD, но печалит отстутствием 3D. Также, одноядерный чип внутри жмёт/расжимает медленней, чем хотелось бы — задержка передачи 40-50мс (что, в целом, вполне приемлемо даже для игр, хотя и не желательно).

Второй же производитель, Cavium, представил свою последнюю вариацию видеосендера относительно недавно — в конце 2010 года. Они назвали эту технологию (передачи HD по Wi-Fi) словом WiVu, а чипы, двухъядерные Arm'ы с аппаратной поддержкой H.264 — PureVu. (Хотя в 2009 году эта технология называлась NetHD и была ориентирована на передачу HD, как уже и говорилось ранее, по LAN и PLC). Кстати, в качестве платформы для работы железа используется Linux, и практически всю opensource базу/кухню для компиляции прошивок можно скачать с ресурсов производителей.
Эта шайтан-машина, за счёт всей мощи, заключенной под её капотом, легко передаёт HDMI версии 1.4a, со всеми 3D режимами и с уменьшенной, по сравнению с Itrio, задержкой в 20мс (мой первый ЖК-монитор имел задержку, кажется, 16мс, для Windows ME это было вполне приемлемо ;) ). Также тут имеется проброска ИК-сигнала, USB-клавиатур, мышек, джойстиков, поддержка шифрованной передачи FullHD и 3D сигнала от передатчика одновременно аж на 4 приёмника.

Референсный дизайн выглядит так — брошюра.

Комплект, основанный на WiVu, уже выпускаемый и весьма популярный среди подобного рода устройств — actiontec mywirelesstv (флеш-презентация, исходники прошивки). Кстати, mywirelesstv получил на CES'12 награду за дизайн и удачное инженерное решение.

О перспективах — как я уже писал ранее, совсем недавно Cavium объявили о стратегическом партнёрстве с Qualcomm и Intel. С Qualcomm работа будет направлена на создание стандарта Wi-Fi Display на базе WiVu, с Intel же, сотрудничество будет в области производства приёмников WiDi. Так что ожидаем очередного этапа интеграции этих технологий внутрь современных устройств. (Темп задаёт HTC со своей новейшей, уже готовой реализацией MediaLink)

Достоинства (со звёздочкой в начале — относится только к Cavium-based)

  • Весьма дальне- и бронебойны;
  • *Поддержка последней версии HDMI с 3D FullHD, проброска USB;
  • Функция передачи ИК-сигнала и поддержка 4-х приёмников одновременно;
  • *Возможность использовать несколько передатчиков с одним приёмником (попеременно);
  • Из-за стандартных компонентов можно вмешаться в железо/софт и что-нибудь там поковырять;)

Недостатки

  • Потенциально может снижаться качество передачи из-за замусоренности Wi-Fi спектра;
  • Используется сжатие, для чего требуется мощное и не компактное оборудование;
  • Из-за сжатия возникает задержка передачи от 20мс и более.


P.S.: Как у матёрого гика, у меня возникают некоторые религиозные предубеждения в отношении использовании Wi-Fi видеосендеров:
Ну не могу я смириться с тем, что, уже имея свой собственный Wi-Fi адаптер, моя PS3, сама, мощная как лежащий в её основе восьмиядерник, или трёхъядерный PowerPC 360-го Xbox'а с мощной видеокартой, или, и того хлеще, ПК с многоядерным процессором (в котором уже встроена intel WiDi), используют для передачи видео и звука на ТВ аж две (!)(приёмник и передатчик) коробочки с Linux, по мощности сопоставимые с двухъядерным Andriod-смартфоном. Это сродни, если б некие технологи выпустили бы супер-пупер плоскую отвёртку с регулируемой шириной шлица во всех измерениях и гидроусилителем на конной тяге, и позиционировали бы её как уникальное устройство по откручиванию крестовых болтиков и шурупов. Такое ощущение не покидает меня...


На сегодня всё, опять получилось много, и кто дошёл до сюда, да ещё и найдёт в себе силы оставить дельный коммент — восхищаюсь! А дабы поддержать ваш дух юных борцов с проводами, скажу, что статью я писал почти неделю, в несколько подходов, а материал для неё скапливался вообще годами, так что Вы получили только самую драгоценную выжимку, без мишуры.
Как и всегда, в комментах указываем, нужно ли дальше развивать тему.

Tags:
Hubs:
+15
Comments 11
Comments Comments 11

Articles