无线传输的新天地

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  在数字时代,想必许多家庭中已拥有一大堆数字电视、数字录放像机等影音设备,如何分享这些信息,也是相当麻烦的问题。好在已经有厂家想出了终极解决方案,就是用无线方式连结各种数字影音设备,而且直指1080p分辨率的全清(Full HD)领域。
  继音乐从模拟转成数字之后,影像也纷纷数字化。从数字电视的开播、数字电视机的热销可见端倪,而且是在短短几年间就推向以1080p为目标的全面HD化。
  影像HD化的好处,想必有目共睹,但因信息量变得超级巨大而付出之代价也不小,不但储存影片的信息动辄就是数十GB,而且信号源与电视之间的传输带宽更是要Gbps等级以上才行。好在这难题的解决以现有的科技采说并不困难。譬如说用HDMI传输线,但碰上有些人家中不止一个屏幕,也许有两台电视、三台电脑,而且离得还有点远,若希望不论用哪一台机器,都可以看到同一部影片,那就有点麻烦了。
  以往处理这种事,比较不讲究的是将一条十几公尺有线电视信号线拉过门、穿过墙,用以连接第二台电视机,但这方法现在来看实在不行了。首先,传统的模拟信号传输线可以一直拉长,最多就是影像质量越来越糟。但是数字信号却不能这样,只要信号衰减超过一定程度,就不能提供足够的带宽。另外,目前的数字信息几乎都是以点对点形式进行传输,欲想原汁原味传送,还数无线比较适用。
  以目前的家用无线技术来说。IEEE802.11g已占大部分江山,加上各厂家对802.11g作颇有自家特色的改进,提供54Mbps起跳的带宽已不是难事,虽然实际上会打折扣,但传递数字电视信号绝对没问题,只是画质平平,稍感欠缺的是。传递过来的虽是压缩过的数字信息,但并非能显示在电视画面上的信号。
  何以这么说呢?这是因为,当浏览网页时,对方网站传到电脑上是数字信息,基本是一个文档类文件,电脑会把这些信息解读成控制信号,用以操作电脑屏幕。这两者相差很多,前者文件可大可小,传送可以只有一次,也可按需要不断传送,而后者却是开机后,就必须以每秒固定速度不断从电脑传送到屏幕。在绝大多数情况下,后者的信息量远大于前者,且只是数字电视才有的现象,因为传统的模拟电视,如果只是一个频道的话,那么从电视台传送到调谐器。跟调谐器传送到屏幕的信息量其实一样多。
  之所以这么说,乃无线传输技术要将信号源跟电视之间无线化,指的是用来驱动屏幕的信号。像电脑跟LCD之间的传输线,而不是电脑跟ADSL相连的网络线。这必须分得很清楚,因为会牵扯到严重的成本问题。试想之,如果要花一万元买无线设备,才可以将电脑的显示信号传送到电视机;而另一种选择是花一万多元买台电脑跟电视放在一起,用现成的无线设备传输影片文件,再经电脑显卡直接在电视上播放影片,至于选哪一种?相信很多人会选后者,毕竟多了一台电脑可以应不时之需。
  而按开发这些技术的厂家之说,他们则认为该技术的主要应用是配备DVR(数字录像机),将录下的数字电视传送到家中各台平板电视,或是手机等可以观看视频节目的设备中,甚至还考虑到IPTV的延伸,因为未来的有线电视必定是经由lP网络进入家中。
  
  由于该项技术主要是以无线方式在家中传递影音信号,基本上只要达到3Gbps。就能够满足1080p分辨率之需,故美国一些新兴公司已投入这个市场,而且有些技术看来切实可行,包括了在5GHz频率工作的WHDI无线技术、作为无线USB核心的UWB技术、以及60GHz的终结解决方案。
  三种无线技术中比较有希望的,应该是号称无压缩的HDTV信号:WHDI(Wireless High Definition Interface,无线高分辨介面),如同字面所述,就是要将发烧友视为必需品的HDMI介面无线化,而且是不经压缩直接传递的数字信号。
  这也是至今为止,为什么几乎所有视频设备皆只用加密,而不以压缩方式传递信息,主要是考虑到带宽与延迟问题。故无须认为由于无线传输不安全,就得以压缩方式传送数据。像最常用的Wi-Fi、蓝牙与GSM手机通信,通通都有加密功能那样。
  但是,要用无线方式传递不经压缩的HDTV信息实在有点太“棘手”,一个未经压缩的1080p,至少需要3Gps带宽,即便是720p,也要1.5Gbps左右。3Gbps有多大?大约是每秒300MB的信息量,这在有线传输都很难做到,换在无线上的技术挑战当然更大。
  WHDI是一个非常创新的技术,工作在免授权的5GHz频道;而常用的wi-Fi虽然也是工作在同一个频道,不过是在较低的2.4GHz而已。从数据来看。2.4GHz的802.11b只能做到11Mbps。还没定案的802.11n则是248Mbps。为什么WHDI将工作频率提升到约两倍的5GHz时。却可以提供比前者高十几倍的3Gbps呢?厂家表示,这是因为采用了专为视频信号设计的工作方式,说穿了就是WHDI的传递方式虽然会造成信息损失,但可控制在人眼难以察觉之处,希望以此代价换得较高的传输率,可见WHDI的确增加了不少新花样。
  一般的无线技术,在传递时对所有信息都是一视同仁,保证能够正确传输,当传Word文件给对方,绝对是每个字符都正确无误的进行传递,不会有小标题错,大标题正确出现。这是因为就算wi-Fi无线网卡想偷懒少传一个位的信息,它也不知道哪些信息可以蒙混,而哪些是一定不能省略的。但是WHDI就不同啦,既然传递的是屏幕信息,对于任何一幅电脑显示的彩色画面来说,每个象素都包含三个位组信息(红、蓝、绿分别为八位),偶尔省掉不重要的位是看不出来的,就算静态图片看得出来。但在每秒六十张动态画面的情况下根本无法辨认。
  WHDI对此的解释是,他们对于不同的位置,在传送时给予不同程度的保护,最重要的俣位证不出错,而最不重要的位,就不予考虑了。根据厂家发表的文件来看,利用4X5MIMO技术,可以传递1080p影片长达30公尺之远。
  该技术中最重要的改进,并非是压缩信息,而是修改目前无线通信中的信号处理方式,所以开发芯片时的成本与现有产品差不多,由于不需额外开发昂贵的即时信息压缩芯片,可以降低产品售价,而且因为没有即时压缩信息,所以信号传递几乎没有延迟,画面反应可提升到最快。
  细想之,WHDI的方法其实有些“投机”,相比之下,最老实的还是以UWB为基础所开发的技术。其以现有的技术,在“正常”的思维下做到以最好应付需求。号称是无线USB(WUSB)与下一代蓝牙(Bluetooth)共同救星的UWB(UItra Wide Band,超宽带通信), 也受到许多人的期待,UWB是由WiMEDIA联盟所推出,将通信信号分散在高于500MHz的带宽内,许多通道一起工作,可以同时传递相当多的信息,只是UWB的传输量在30公分以内时可高达480Mbps或更惊人,但一旦距离拉远就会以非常快的速度下降。
  因为UWB的带宽离3Gbps实在有点遥远,故目前在UWB上的努力,几乎都是配备压缩技术一起进行。相对于WHDI放手让不重要的信息传输错误不加理会,UWB就是相当保守的处理方式,一个bit都不可以错,尤其是压缩过的信息,就算有容错设计,一旦错误位过多,所有信息将会无法解压。
  虽然目前有两家UWB技术公司宣称他们已有解决方案,Wiquest的Wireless Digital Video(WiDV),包含UWB无线技术,以及即时影音压缩技术,并号称可以即时传送高达1.037Mbps的信号,差不多就是一个高清电视画面的信号,不过还不到720p。另一个Tzero也差不多,UWB负责传送,还要另外配备来自Analog Devices的影像压缩芯片。从这两家公司的解决方案看来,单纯要以UWB传递HDTV影音信号是很困难的,就算是带宽问题有所改善,还是要如现有的网络技术,以即时压缩方式降低对带宽的需求。
  
  最值得一提的是,是被人认为相当疯狂的60GHz无线技术。为什么说很疯狂呢?乃因为其已经超过雷达与卫星通信的频率了,而一般这两者技术由于军事科学在背后撑腰,肯定是最先进的技术,一旦60GHz通信真的变成消费性电子设备,那距人手一台雷达的日子也不远了。
  为什么选中60GHz?这问题的答案与为什么Wi-Fi要使用2.4GHz一样,是因为无线电信号会相互干扰,所以必须预先协议哪些频率只能给谁使用,像有些给电视台,而另些则是给广播电台那样。某些开放使用又不需要注册的统称为ISM频道,ISM规定了几个频率,像著名的2.4GHz、以及WHDI使用的5GHz、与现在介绍的60GHz。
  且不管60GHz无线通信有多难设计,从它已经可以当作雷达使用,就知道这东西一点都不简单。而且很有意思的是,60GHz用来无线通信时,会有像雷达一样的指向问题。就是天线往那边瞄准,就跟那边的设备通信,故用户在操作该设备前,还得先正确定向才可使用。不过,届时如果是跟相位阵控雷达一样,用多个天线发射电波,就可控制电波的前进方向。
  目前,对60GHz有兴趣的厂家也不少,诸如LG电子、三星、松下、NEC、索尼与东芝为之组成了WirelessHD联盟,而且已经发布了第一版标准,目的已经能做到在10公尺的范围内,以60GHz的无线电波传送5Gbps的信息带宽,借此将未经压缩的1080p全清画面传送到电视机终端显示。
  以上介绍的三种传送Full HD的无线技术,有意思的是厂家都宣称将在2008年会取得重要进展,并准备在会展上展示实际工作成果,相信届时应该会有完整的性能跟价位比较,以及更进一步的相关信息披露。
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