无线HDMI – 高清家庭娱乐的新前沿

无线 HDMI 面临的挑战

表-3列出了通过有线HDMI传输各种高清和标清视频格式所需要的带宽。

在如此之高的比特率下，即使是表-1中带宽最高的宽带无线技术仍然无法传输未经压缩的24比特/像素1080p60视频信号。从表-4中可见，尽管压缩后的多通道高清音频信号仍然需要相当高的带宽，但是和未经压缩的高清或标清视频信号相比，音频信号所需带宽还是非常低的。

1) HRA = High Resolution Audio
2) MA = Master Audio

无线传输面临的另一挑战是带宽的大幅波动。尽管阵列信号处理和波束构成领域已取得长足进步，相同频带内其他无线信号的干扰和传输路径上的障碍物仍然可能造成传输带宽的波动。

压缩亦或不压缩？

从宽带无线的最高带宽亦无法支持高清视频传输看来，答案显而易见。但更重要的是，在某种程度上多媒体应用所需带宽总是超过实际可用值。因此任何面向未来的无线HDMI解决方案必须对视频和音频信号进行压缩。一个显而易见的例子是可以将高清音视频流播送到若干个显示设备上的家庭媒体中心。另一个例子是即将到来的2K (24 和48 帧/秒，2048x1080分辨率) 和 4K (24帧/秒，4096x2160 分辨率)的数字影院显示器和投影仪。48比特/像素的4Kp24未压缩视频流所需要的带宽高达12.8Gbps。

有人也许会说播送已压缩好的音视频源，比如DVD电影或者有线电视节目，就已经足够了。但是，比用于蓝光DVD的节目导航或者其他互动总是会需要图形叠加部分。在游戏控制台中，这点更加明显：所有数据要么是纯图形，要么是图形和视频的组合。因此，将压缩过的音视频源和未压缩的图形信息分别传输，然后在显示端重新组合是不现实的。而且，未压缩的图形信息所需带宽依然很高(见表-3)。

H.264视频压缩标准

尽管现在已有若干视频压缩标准可以将视频信号的比特率降到合理范围之内，但是最新的H.264标准明显是最佳选择。为了涵盖广泛的应用场景，H.264定义了多种档次、级别和编码工具的组合。例如说，通过调整量化参数可以生成与原始输入相差无几的重建视频。编码过程中，可以仅使用I帧，也可以使用P帧或B帧通过减少时间域的冗余来提高编码效率。H.264可以压缩4:2:2或者4:4:4格式的YUV输入，以及24比特/像素及以上的格式，它甚至还包含一个无损的档次。高效的H.264编码器可以将1080p60高清视频的比特率降到50Mbps左右，相对于压缩前3.6Gbps的码率，压缩率高达75:1。更重要的是，H.264已在业界被广泛应用。数字照像机以及数字摄像机也已开始采用H.264高清编码器，而且其价格相当低廉。

时延 – 视频压缩的巨大挑战

无线HDMI应用中视频压缩所面临的关键性难题是如何减少计算带来的时延。当提高视频的分辨率、帧率和色深时，时延会进一步增加。这是所有视频编码标准都会面临的问题，H.264也不可避免。另外，码率控制也会带来时延的增加。这是因为为了平滑输出比特率而使用的缓冲会导致更大的时延。通常要求码率波动越小越好以避免带宽起伏而影响解码端视频的质量。I帧总是带来码率的大幅波动。即使在两个I帧之间，随着图象复杂程度的变化，码率也可能会有比较大的变化。诸如前处理等的其他因素也会使时延进一步增加。