基本介紹
- 外文名：Miracast
- 所在公司：Wi-Fi Alliance
- 發布時間：2012年9月19日
- 作用：簡化發現和設定、傳輸視頻
簡化過程,鏡像技術,兼容技術,不同規範,鏡像技術,認證產品,Wi-Fi,測試套件,支持設備,
簡化過程
當使用者希望在設備間無線分享設備的畫面內容時，毋須再透過繁複的手續連線傳輸線或進行設定，而能彼此識別、彼此連結，並能管理連結，根據設備的功能與網路條件，協調合適的影音傳輸格式，讓影音畫面能在不同的裝置間串流分享。
利用Miracast技術，使用者不再需要尋找各種規格的線材與轉換器，亦毋須確認用於連線設備的正確接頭。除此之外，智慧型手機、平板電腦、筆記本電腦、台式機等設備不再需要設計各種連線接口，就能與其他的輸出設備，如電視機、機頂盒(STB)、投影儀、音響、耳機等連線，即可將多媒體與套用服務的內容在遠程影音設備上播放。
鏡像技術
鏡像技術(Mirroring Technology)是數字生活網路聯盟(DLNA)推出的技術方案或虛擬網路運算(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，本文討論的鏡射技術則是強調個人裝置上的聲音畫面分享，不限於任何檔案格式及服務套用。
目前與鏡像技術相關的技術主要有蘋果(Apple)的AirPlay Mirroring、英特爾(Intel)的WiDi、AMD 的AWD 3.0、WiGig聯盟的WiGig、晶像(Silicon Image)UltraGig(Wireless HD)、WHDI聯盟的無線數字家庭接口(WHDI)、汽車在線上聯盟(Car Connectivity Consortium)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。
AirPlay Mirroring憑藉著其iOS及Mac裝置的熱賣，在此技術領域占有一定的比例；WiDi以內建於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聯盟合併，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，得看設備製造商是否願意採用；WHDI也由於其獨占性，須看製造商是否支持；MirrorLink主要的套用目標是在車載系統，並同時定義有線及無線的套用，由於是汽車在線上聯盟主推，因此比較有機會被車商所採用；而Miracast由Wi-Fi聯盟提出，並基於既有的Wi-Fi技術，容易與現有的無線產品結合，因此開發廠商較多，特別是英特爾宣布WiDi3.5版將與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，已有數十項產品通過認證，經認證的產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(兼容於未來其他傳輸規格如802.11ac)、點對點連線技術的Wi-Fi Direct與TDLS(Tunneled DirectLink Setup)、安全性方面的WPA2(Wi-Fi Protected Access 2)加密、提供服務質量(QoS)及流量管理的WMM(Wi-Fi Multimedia)技術、省電相關機制的WMM Power Save技術，以及方便用戶配置網路的WPS(Wi-Fi Protected Setup)技術。
在Miracast規格中，將設備分為兩類，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(Primary Sink)及次接收端(Secondary Sink)，差別在於主接收端能支持影像或聲音的數據輸出；而次接收端只支持聲音的數據輸出，這樣的區別是由於Miracast提出配對接收端(Coupled Sink)的操作架構(圖1)，使用者可選擇將影音分流至不同設備並同時呈現影音信息。
Miracast操作的程式，如圖2所示。首先，由於Miracast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-Fi Direct尋找附近的Miracast裝置，然後將尋找的訊息傳達給用戶。使用者可以從尋找到或是先前在線上過的裝置中，選擇想要連線的裝置，建立好無線在線上後，兩邊的裝置會進行設備功能與網路條件的協調，以選擇適合的影音傳輸格式。建立影音串流的在線上協定(Session)後，後續就是一連串的實時串流協定(RTSP)控制命令，以控制影音串流的播放及終止。
圖3為Miracast的通訊架構中關於控制的部分，從底層來看是基於Wi-Fi Direct、TDLS及WPS等無線技術上。接下來會分為兩個部分，一部分是在於開放系統互聯第二層(OSI Layer 2)，亦即數據鏈路層(Data Link Layer)的操作，以進行尋找裝置及建立無線在線上。另一部分是在無線網路在線上建立後，TCP/IP層之上的控制命令，包括以RTSP協定進行裝置能力溝通(Capability Negotiation)、影音串流在線上協定的建立與管理、使用者輸入反向信道(UIBC/User Input Back Channel)、遠程I2C讀寫(Remote I2C Read/Write)或高頻寬數字內容保護(High-Bandwidth Digital Content Protection,HDCP)控制訊息等數據的傳送。
其中，UIBC定義如何將接收端的控制訊號回送到傳送端，包括觸控、滑鼠、鍵盤、遊戲桿等設備事件，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訊號，如延伸顯示能力識別(EDID)，以取得訊息或進行控制；HDCP是由英特爾發展，用於保護數字內容的技術，主要是防止數字內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，則被保護的影片將會無法顯示或被迫調降解析度觀看。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，在規格中並非必備，廠商可依套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-T H.264視頻編碼算法進行壓縮，但為配合套用上的特性，有些微的修改，捨棄比較複雜的技術，如基線協定(Baseline Profile, BP)定義的彈性聚集區塊(FlexibleMacroblock Ordering, FMO)、任意切片順序(Arbitrary SliceOrdering, ASO)、冗餘切片(Redundant Slice, RS)及CBP(Constrained Baseline Profile)等。另外，Miracast規格還調整HP(High Profile)中的上下文自適應二進制算術編碼(Context-adaptive Binary Arithmetic Coding,CABAC)和B Slice，成為新的CHP(Constrained High Profile)。
此外，Miracast視頻傳輸規格級別(Level)定義在3.1到4.2，可選擇的解析度包括美國消費電子產品協會(CEA)、視訊電子標準協會(VESA)及HH(Handheld)標準中所訂定的數十種解析度組合，最高解析度及更新率可達1,920×1,200 60fps。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]、Frame Sequential、Frame Packing及Side by Side[Half]等格式。
在聲音的格式方面，主要定義線性脈衝編碼調變(Linear Pulse-Code Modulation, LPCM)、進階音頻編碼(Advanced Audio Coding, AAC)及Dolby Advanced Codec 3(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通訊架構中關於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，大致上分為幾個階段，一開始將擷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(Packetized Elementary Stream, PES)封包格式，若套用HDCP，會將相關信息加進來，再以MPEG2-TS的方式進行影音數據的融合(Mux)，接下來再加上RTP的標頭(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。在網路傳輸不穩定的時候，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，將進一步討論鏡像技術的相關套用，因此並不局限在Miracast的規範內。除基本的小螢幕鏡像到大螢幕的影音多媒體套用外，鏡像技術還可發展出許多種不同的變形套用，如可擴展到一對多的套用，亦即會議中可將簡報傳送到其他與會者的個人裝置，也可把檔案的分享整合，讓與會者能同時在檔案上進行協作編輯，會議結束後能將紀錄儲存於與會者的個人裝置。在教學的套用環境中，教學者能將畫面傳送到學生的裝置，或是將教學者或特定學生的畫面傳送到電子黑板上。
另外的變形套用是使用鏡像技術將個人裝置的延伸畫面傳送到遠程螢幕，進而和原有的裝置進行特殊的互動套用，例如將遊戲畫面投放在高解析度的電視上，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(BringYour Own Device)的概念，消費者使用自己的智慧型設備做為一台攜帶型的主機，在辦公室只須準備螢幕及輸入設備後，就能輕鬆的辦公，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。
認證產品
Wi-Fi
第一批Wi-Fi CERTIFIED Miracast產品。
測試套件
博通雙頻 11n WiFi
Intel® WiDi
Marvell Avastar USB-8782 802.11n 1x1 雙頻參考設計
MediaTek a/b/g/n 雙頻行動電話客戶, MT662X_v1 and DTV Sink, MV0690
Ralink 802.11n 無線適配器, RT3592
Realtek Dual-band 2x2 RTL8192DE HM92D01 PCIe半迷你卡 and RTD1185 RealShare智慧型顯示適配器
自產品測試向供應商開放以來，第一批通過認證的消費產品有Actiontec -screenbeam 螢幕分享器套件、LG Optimus G智慧型手機、三星Galaxy S III智慧型手機和三星的Echo-P系列電視。
在晶片商方面，英偉達（NVIDIA）、德州儀器（Ti）、高通、瑞昱、Marvell、聯發科等也紛紛加入Wi-Fi CERTIFIED Miracast認證計畫測試平台。隨著各種支持Miracast技術的終端設備不斷問世，我們相信一個精彩的無線顯示時代即將到來！
支持設備
對於android系統，
目前支持Miracast的傳送端設備主要有：
Samsung: GT-I9300、GT-I9300Z;
對於windows系統
由於miracast標準是基於WiDi核心協定，所以在windows系統下，miracast的硬體要求與WiDi的硬體要求相同，WiDi的硬體要求如右圖。
支持Miracast的接收端設備主要有：智開miracast大屏分享器、WiPlug、Screenbeam、Nanters、樂視超級電視、小技PTV、幻屏無線媒體分享器、多笑金箍棒、PTV3000、小米盒子、美萊仕寶盒等。
