1080P多点通:WHDI无线高清技术扫描
技术空间
面对家中各种影音设备、IT设备后面一大堆密密麻麻的线缆和接口,即使是对这些设备安装略懂的用户也会感到茫然。为此HDMI将原本需要多根线缆才能实现的连接用一根线缆就达成目的,但这还不是接口技术发展的最终目标,无线高清接口技术的出现,让这种应用变得更简便。并且,随着WHDI技术在传输速率上的突破,它走向实用化的前景被看好。
无线传输由来已久
在大家熟悉的已实现产品化的2.4GHz/5GHz无线技术方面,IEEE 802.11n、240Mbps MIMO(多输入/多输出技术,利用多个天线实现多发多收,在不增加频谱资源和天线发送功率的情况下,可以成倍提高信道容量)高速无线路由技术已分别将无线局域网的传输速度提高到300Mbps和240Mbps的理论值,它们已能满足压缩720P/1080i高清视频的传输需求。在毫米波(波长从1mm至10mm、频率从30GHz至300GHz的高频电磁波,是微波的一种)传输领域,利用60GHz频段进行高速无线传输的WirelessHD(简称WiHD)已能实现高达4Gbps的传输速率,从而能提供传输全高清无压缩视频所必需的频宽,实现更快的数据传输速率,让用户可在多台设备之间更便利地传输、播放全高清内容。
WHDI(Wireless Home Digital Interface,无线家庭数字接口)来自以色列一家叫Amimon的无工厂半导体公司,它致力于在视频设备之间的通用连接上提供无线无压缩高清视频。作为主要竞争技术,和此前公布的WiHD标准不同,WHDI采用了5GHz频段,更加容易穿透墙和障碍物,可以在家庭各个房间之间无线传输高清内容。采用WHDI标准的高清电视、投影机、高清播放机、机顶盒、游戏机和HTPC等设备之间可以通过无线方式传输1080P的高清内容,这让消费者看到了另一种能满足家庭无线高清传输需求的新希望。

针对家用特色鲜明
1.无线速率升至3Gbps
WHDI是一种用于家庭(多房间)内进行音频、视频传输及相关控制连接的新无线高清标准,它的最终目标就是将各种高清视频源(如PC、蓝光/DVD播放机、机顶盒)与高清显示设备(如高清平板电视、液晶显示器、投影机)通过无线方式连接起来,并实现全高清的传输能力。
在最初的标准中,WHDI利用5GHz频段带来最快1.5Gbps的数据传输速度(20MHz带宽),可以传输720P、1080i、625i、575i、575P、480P、480i等格式的非压缩高清或标清的音视频,传输距离可达30米。而在最新的WHDI 1.0中,WHDI组织将其传输速率做了倍增,把WHDI速度提高至3Gbps(40MHz带宽),支持未压缩的全高清(1080P,60帧/秒)视频数据传输,并且同样可在室内实现近30米的传输距离,其无线信号可穿越石膏、木材或砖墙(钢筋混凝土墙会严重降低它的覆盖范围和质量)。

在新的1.0规范中,WHDI将不再局限于支持点对点连接,还将支持应用更广泛的多点对多点连接,以更好满足多个家庭影音设备间的高清传输需求,并在“质量上有显著提升,其无线链路不容易断开和出现白噪声”。并且由于WHDI的延迟小于1毫秒,所以基本上不会出现肉眼可见的延迟,这意味着用户将不会遇到任何影片“唇齿不同步”的问题。
2.支持5GHz频段多信道连接
由Amimon牵头的WHDI组织得到了日立、摩托罗拉、三星和索尼的积极支持,尽管Amimon没有明确说明,但我们仍可将WHDI技术看作是基于HDMI有线技术,在无线技术特性上借鉴了Wi-Fi(IEEE无线局域网)技术的一种新技术。在使用的无线频段上,Amimon刻意避开了被Wi-Fi和蓝牙广泛使用的2.4GHz频段,而采用了5GHz(4.9GHz~5.9GHz)频段,以图在家用方面能避开可能带来的无线干扰,谋求更好的发展。
大家都知道,Wi-Fi企业级无线标准IEEE 802.11a也采用了全开放的5GHz频段,但在应用范围上不同,WHDI更强调家用,更强调“802.11a是一个无线局域网标准,该标准的定义主要是为了使无线数据的LAN连接,54Mbps的低传输速率支持的802.11a不适合传输高清晰度视频数据”。
WHDI支持DFS(动态频率选择)技术,可以无线侦测动态频率选择信道,当它侦测到该信道有无线信号时则会自动弃用该信道而跳转到其他信道上,这让这些5GHz设备有5条捆绑信道可选,可允许一个或几个临近的家庭内有5条全高清线路的无线连接。但是如果临近家庭的5GHz频段设备超过了此数,互扰或传输性能的自动降低便不可避免。
3.视频解调保证重点
WHDI之所以能实现更高的传输速度,在于其应用了一种新的号称“革命性”的视频调制解调技术。常见的WLAN技术在传递数据时会将所有资料一起传输,以确保数据传输的完整性,而WHDI可对其中的视频编码和调制进行整合优化,可将一些不重要的色素省略掉,并让用户在每秒60帧的画面中基本感觉不出来色彩的损失,以使它的传输能力远远超出传统的无线系统。
而从技术原理上来看,视频调制解调与常规的数据调制解调的不同之处在于,数据调制解调均等地处理所有的输入位,而视频调制解调则根据可视的重要性来区别对待。如一个由8位数据构成的无压缩数据流,其完整地包含了每个像素的三基色中的每种颜色,但根据可视的重要性,每个8位数的最高有效位(MSB)显然要比最低有效位(LSB)重要得多,它是直接影响视频成像质量的关键所在。在实际传输中,牺牲掉一个或多个LSB误码不会对视频质量产生易见的影响,而如果一个MSB发生误码则可能让我们看到明显的视频质量下降。WHDI视频调制解调的原理就是在保证MSB完整传输的情况下,根据带宽占用和传输速度灵活地舍弃部分不重要的LSB码,以释放带宽,提升传输效率与速度。
正是在这样的技术理论支持下,在实际传输中,WHDI标准将视频信号分成两个部分:人眼最容易注意到的色彩和人眼不太关注的色彩,在无线传输时保证前一部分视频信号和所有的音频信号被完整传输,尽可能传输后一部分的视频信号,这样即使在无线网络信号不稳定的状态下也可以有效传输高清内容。
此外,WHDI同样支持目前被广泛应用的MIMO技术,可支持4×5多路输入多路输出,以提供无线无压缩全高清传输所需的带宽,满足高清传输的传输码率需求。并且,由于WHDI在传输时无需将更多精力放在压缩/解压缩上,这让其无需开发昂贵的实时数据压缩/解压缩芯片,使芯片成本可以得到大幅降低,有利于在未来靠出色的性价比获得更多认可。


无线安全值得关注
无线的安全问题也是大家比较关心的,WHDI将采用目前被广泛使用的256bit AES(Advanced Encryption Standard,高级加密算法),其强大的密码设定规则和锁住控制功能可保护数据不被外界攻击渗入,并可确保无线数据的安全性,保护机密资料不外流,以保证高清晰度无线连接。
在影片保护方面,WHDI芯片将支持HDCP数字内容保护,以实现高清电影、电视节目的反盗版。WHDI将通过该功能限制单一厂商在两个设备间交叉使用授权,并让获得认证的系统在不同厂商的设备间可交互使用。当然,为了防止因为授权费过高影响WHDI在未来的普及,WHDI将使用极低的费用标准来达到目的。
WHDI的发展趋势
WHDI已被看作是目前已成主流的HDMI有线接口的无线接班人。在厂商支持度方面,WHDI已获得包括日立、摩托罗拉、三星、夏普和索尼等厂商在内的业界巨头的支持,以期能出现在未来的平板电视、投影机、影碟机、机顶盒、摄像机、游戏机、PC甚至智能家电等领域,让用户在客厅的平板电视上就可无线看到在卧室HTPC或蓝光播放器中播放的全高清电影,在投影屏幕上能更方便地用电脑、PS3游戏机进行办公、游戏娱乐互动等。
而随着Amimon第二代WHDI无线高清芯片的成功推出,让大家看到了实用化的希望。该芯片由AMN 2120/2220(发送端)以及AMN 3110/3210(接收端)组成,可以集成到家用电器设备内。价格方面,批量报价为发送端20美元、接收端25美元,目前已有多家厂商推出支持该技术的样品。
当然,这并不表示WHDI前途无忧,因为包括索尼、三星等厂商同时涉猎了WiHD等领域(并且三星等厂商已明确表示在家电领域其更看好WiHD),无论是选择WHDI还是WiHD都只是这些厂家为了在竞争时留下的一条后路,所以未来WHDI究竟能走多远,还需要更多靠Amimon自身努力才行。
小结
总之,“更快、更强、更便捷”已成为数字家庭无线应用的大势所趋,而WHDI作为一种能真正让消费者感到愉悦、便捷的无线技术,虽然有WiHD、Wi-Fi等技术或标准在围追堵截,但只要应对得当,获得较大的发展空间还是可为的。而谁最终将成为被更广泛接受的标准,还需要看谁能更好地满足市场和用户的需求,因为,只有用户的最终选择才是检验技术成功的最高准则。