Chromecast ekrano dubliavimo protokolas

Kas tas Chromecast ir kodėl jis tapo tokiu populiarus

Kai 2013 metais Google pristatė Chromecast – nedidelę lazdelę, kuri kišasi į televizoriaus HDMI jungtį – daugelis manė, kad tai tik dar vienas bandymas konkuruoti su Apple TV ar kitais medijos grotuvais. Tačiau Chromecast pasiūlė ką nors visiškai kitokio: jis nereikalavo nuotolinio valdymo pultelio, neturėjo sudėtingos sąsajos, o kainavo vos 35 dolerius. Paslaptis slypi būtent tame, kaip šis įrenginys veikia – jis nenaudoja tradicinio ekrano dubliavimo principo, o veikia kaip tiltas tarp interneto ir jūsų televizoriaus.

Chromecast populiarumas išaugo dėl paprastumo. Jūs tiesiog paleidžiate YouTube, Netflix ar Spotify savo telefone, paspaudžiate „Cast” mygtuką, ir turinys atsiranda dideliame ekrane. Tačiau čia įvyksta ne tai, ką daugelis žmonių įsivaizduoja – jūsų telefonas netampa transliuotoju, kuris siunčia vaizdo signalą. Vietoj to, jis veikia kaip nuotolinis valdymo pultelis, kuris liepia Chromecast pačiam atsisiųsti ir paleisti turinį tiesiogiai iš interneto.

Kaip iš tikrųjų veikia „Cast” technologija

Daugelis žmonių mano, kad kai jie „transliuoja” turinį į televizorių, jų telefonas siunčia vaizdo srautą. Tai būtų labai neefektyvu ir greitai išsektų bateriją. Chromecast naudoja protingesnį metodą, pagrįstą Google Cast protokolu (anksčiau vadintu Google Cast SDK).

Kai paspaudžiate „Cast” mygtuką, jūsų telefonas ar kompiuteris iš tikrųjų siunčia tik instrukciją Chromecast įrenginiui. Pavyzdžiui, jei žiūrite YouTube vaizdo įrašą, telefonas pasako: „Ei, Chromecast, eik į šį URL adresą ir paleisk šį vaizdo įrašą nuo 2 minutės 34 sekundės”. Chromecast tada pats prisijungia prie YouTube serverių ir pradeda transliuoti turinį tiesiogiai. Jūsų telefonas lieka tik kaip valdymo pultelis – galite sustabdyti, prasukti į priekį ar atgal, reguliuoti garsą.

Šis metodas turi didžiulį privalumą: net jei jūsų telefonas išsikrauna ar jūs išeinate iš namų, vaizdo įrašas toliau rodomas televizoriuje. Chromecast turi savo Wi-Fi ryšį ir dirba nepriklausomai. Be to, kokybė būna geresnė, nes srautas ateina tiesiogiai iš šaltinio, o ne per jūsų įrenginį.

Tikrasis ekrano dubliavimas – kai reikia rodyti viską

Tačiau yra situacijų, kai norite rodyti būtent tai, kas vyksta jūsų telefono ar kompiuterio ekrane – galbūt norite parodyti nuotraukas iš galerijos, demonstruoti prezentaciją ar žaisti žaidimą. Čia įsijungia tikrasis ekrano dubliavimo (screen mirroring) režimas.

Chromecast ekrano dubliavimui naudoja kitokią technologiją nei įprastam turinio transliavimui. Android įrenginiuose tai veikia per Google Cast protokolo išplėtimą, kuris vadinamas „Cast Screen”. Kai aktyvuojate šią funkciją, jūsų telefonas pradeda realiu laiku koduoti viską, kas rodoma ekrane, į vaizdo srautą ir siųsti jį per Wi-Fi tinklą į Chromecast.

Šis procesas yra daug sudėtingesnis ir resursų reikalaujantis. Telefonas turi:
– Užfiksuoti ekrano vaizdą 30-60 kartų per sekundę
– Suspausti šį vaizdą naudojant H.264 ar VP8 vaizdo kodekus
– Užšifruoti duomenis (naudojant TLS/SSL)
– Persiųsti per Wi-Fi tinklą
– Sinchronizuoti garsą ir vaizdą

Chromecast pusėje vyksta atvirkštinis procesas – jis gauna šifruotą srautą, jį iššifruoja, išpakuoja ir rodo televizoriaus ekrane. Visas šis procesas turi įvykti per maždaug 0,5-1 sekundę, kad vėlavimas nebūtų per didelis.

Kodėl kartais ekrano dubliavimas stringa

Jei kada nors bandėte dubliuoti ekraną ir pastebėjote vėlavimą, striginėjimą ar prastos kokybės vaizdą, tam yra kelios priežastys. Visų pirma, Wi-Fi tinklo kokybė yra kritiškai svarbi. Kai transliuojate Netflix, Chromecast gali naudoti buferizaciją – jis atsisiunčia kelis sekundžių turinio iš anksto. Bet kai dubliuojate ekraną, viskas vyksta realiu laiku, todėl bet koks Wi-Fi trikdis iš karto pastebimas.

Jūsų maršrutizatorius taip pat vaidina svarbų vaidmenį. Jei naudojate seną 2.4 GHz dažnio Wi-Fi, kuriame daug trukdžių (kaimynų tinklai, mikrobangų krosnelės, belaidžiai telefonai), kokybė bus prasta. 5 GHz dažnis veikia daug geriau ekrano dubliavimui, nes turi didesnį pralaidumą ir mažiau trukdžių.

Telefonas ar kompiuteris taip pat turi būti pakankamai galingas. Realaus laiko vaizdo kodavimas yra sunkus darbas procesoriui. Senesni įrenginiai gali nesugebėti pakankamai greitai suspausti vaizdo, todėl atsiranda striginėjimas ar sumažėja kadrų skaičius.

Saugumo aspektai ir šifravimas

Kai siunčiate savo ekrano vaizdą per belaidį tinklą, natūralu susirūpinti saugumu. Google tai suprato ir įdiegė kelias apsaugos priemones. Visas duomenų srautas tarp jūsų įrenginio ir Chromecast yra šifruojamas naudojant TLS (Transport Layer Security) protokolą.

Be to, Chromecast naudoja unikalų identifikavimo procesą. Kai pirmą kartą nustatote įrenginį, jis sugeneruoja unikalų PIN kodą, kuris rodomas televizoriaus ekrane. Jūs turite įvesti šį kodą savo telefone ar kompiuteryje, kad patvirtintumėte, jog tikrai norite prisijungti prie šio konkretaus Chromecast. Tai apsaugo nuo situacijos, kai kažkas kitas jūsų Wi-Fi tinkle bandytų transliuoti į jūsų televizorių.

Tačiau svarbu suprasti, kad jei kažkas turi prieigą prie jūsų Wi-Fi tinklo ir jau yra prisijungęs prie Chromecast, jis gali transliuoti turinį. Todėl svarbu turėti stiprų Wi-Fi slaptažodį ir reguliariai jį keisti.

Skirtumai tarp įvairių Chromecast kartų

Per metus Google išleido kelias Chromecast versijas, ir kiekviena atnešė patobulinimų ekrano dubliavimo srityje. Pirmoji karta (2013 m.) palaikė tik 1080p raišką ir turėjo gana didelį vėlavimą – kartais net 2-3 sekundes. Tai buvo priimtina filmams žiūrėti, bet visiškai netinkama žaidimams.

Antroji karta (2015 m.) pristatė greitesnį procesorių ir palaikymą 5 GHz Wi-Fi dažniui. Tai žymiai pagerino ekrano dubliavimo kokybę ir sumažino vėlavimą iki maždaug 0,5-1 sekundės. Chromecast Ultra (2016 m.) pridėjo 4K palaikymą, nors ekrano dubliavimas vis dar buvo ribotas iki 1080p.

Naujausios kartos Chromecast su Google TV (2020 m.) jau turi savo operacinę sistemą ir nuotolinio valdymo pultelį, bet vis tiek palaiko visas ankstesnes transliavimo funkcijas. Jis gali dubliuoti ekraną iš Android, iOS, Windows ir Mac įrenginių, nors iOS palaikymas yra ribotas dėl Apple ekosistemos uždarumo.

Praktiniai patarimai geresniam ekrano dubliavimui

Jei norite gauti geriausią ekrano dubliavimo patirtį, yra keletas dalykų, kuriuos galite padaryti. Pirma, įsitikinkite, kad ir jūsų telefonas/kompiuteris, ir Chromecast yra prijungti prie to paties Wi-Fi tinklo, geriausia – prie 5 GHz dažnio. Jei jūsų maršrutizatorius palaiko dviejų dažnių veikimą, sukurkite atskirą 5 GHz tinklą tik Chromecast ir transliuojančiam įrenginiui.

Antra, patalpinkite maršrutizatorių kuo arčiau Chromecast ir transliuojančio įrenginio. Wi-Fi signalas silpnėja einant per sienas, ypač betonines. Jei galite, stenkitės, kad tarp maršrutizatoriaus ir įrenginių būtų kuo mažiau kliūčių.

Trečia, uždarykite nereikalingas programas savo telefone ar kompiuteryje. Ekrano dubliavimas reikalauja daug procesorių galios, todėl kuo mažiau kitų programų veiks fone, tuo geriau. Taip pat patikrinkite, ar jūsų įrenginys nėra energijos taupymo režime – tai gali apriboti procesoriaus greitį.

Ketvirta, jei dubliuojate kompiuterio ekraną per Chrome naršyklę, sumažinkite ekrano raišką. Jei turite 4K monitorių, bet bandote dubliuoti į 1080p televizorių, kompiuteris vis tiek turi suspausti visą 4K vaizdą, o tada Chromecast jį sumažina. Geriau iš karto nustatykite žemesnę raišką – vaizdas bus toks pat, bet veiks sklandžiau.

Alternatyvos ir konkuruojančios technologijos

Chromecast nėra vienintelė ekrano dubliavimo technologija rinkoje. Apple turi AirPlay, kuris veikia panašiai, bet yra optimizuotas jų ekosistemoje. AirPlay 2 versija faktiškai turi mažesnį vėlavimą nei Chromecast, ypač kai dubliuojate iš iPhone į Apple TV. Tačiau jis veikia tik su Apple įrenginiais ir yra brangesnis.

Miracast yra kita populiari technologija, kuri yra integruota į daugelį Android įrenginių ir Windows kompiuterių. Skirtingai nei Chromecast, Miracast gali veikti be Wi-Fi maršrutizatoriaus – jis sukuria tiesioginį Wi-Fi ryšį tarp įrenginių (vadinamą Wi-Fi Direct). Tai gali būti naudinga, jei esate vietoje be Wi-Fi, bet paprastai Chromecast veikia geriau, kai yra normalus tinklas.

DLNA (Digital Living Network Alliance) yra senesnė technologija, kuri vis dar naudojama daugelyje išmaniųjų televizorių. Ji labiau orientuota į medijos failų dalijimąsi tinkle, o ne realaus laiko ekrano dubliavimą. Tačiau ji gali būti naudinga, jei norite paleisti vaizdo įrašą iš kompiuterio į televizorių be jokių papildomų įrenginių.

Ką ateitis žada transliavimo technologijoms

Žvelgiant į ateitį, ekrano dubliavimo technologijos tik tobulės. Wi-Fi 6 ir Wi-Fi 6E standartai žada didesnį pralaidumą ir mažesnį vėlavimą, kas turėtų žymiai pagerinti dubliavimo kokybę. Kai kurie naujausi maršrutizatoriai jau palaiko specialias funkcijas, skirtas sumažinti vėlavimą žaidimams ir vaizdo transliavimui.

AV1 vaizdo kodekas, kurį aktyviai plėtoja Google, žada geresnę kompresiją nei dabartinis H.264. Tai reikštų, kad galėsite dubliuoti aukštesnės kokybės vaizdą naudojant tą patį tinklo pralaidumą. Chromecast su Google TV jau palaiko AV1 dekodavimą, todėl tikėtina, kad ateityje jis palaikys ir AV1 ekrano dubliavimą.

8K televizoriai tampa vis prieinamesni, nors turinys dar tebėra retas. Chromecast turės prisitaikyti prie šios raiškas, nors kyla klausimas, ar tikrai reikia dubliuoti telefono ekraną 8K raiška. Greičiausiai artimiausiu metu standartine taps 4K dubliavimas su 60 kadrais per sekundę, kas bus puiku žaidimams ir sporto transliacijoms.

Dirbtinis intelektas taip pat gali suvaidinti vaidmenį. Jau dabar kai kurie įrenginiai naudoja AI vaizdo gerinimui – pavyzdžiui, padidina žemos raiškos turinį iki aukštesnės. Ateityje AI galėtų padėti optimizuoti ekrano dubliavimą realiu laiku, prognozuojant tinklo sąlygas ir automatiškai reguliuojant kokybę, kad išvengtų striginėjimo.

Taip pat matome judėjimą link universalesnių standartų. Google Cast protokolas dabar yra atviras ir integruotas į daugelį išmaniųjų televizorių be jokio papildomo įrenginio. Tai reiškia, kad ateityje galbūt nereikės jokios „lazdelės” – tiesiog pirksite televizorių su integruotu Cast palaikymu. Kai kurie gamintojai, kaip Sony ir Vizio, jau tai daro.

Galiausiai, 5G tinklai gali atverti naujas galimybes. Nors dabar Chromecast reikia Wi-Fi tinklo, ateityje galėtume matyti įrenginius su integruotu 5G, leidžiančius transliuoti turinį iš bet kurios vietos be Wi-Fi. Tai būtų ypač naudinga kelionėse ar laukimo salėse, kur norite prijungti savo įrenginį prie viešo ekrano.

Ekrano dubliavimo technologijos nustojo būti paprastu „ekrano kopijavimu” ir tapo sudėtinga, daugialyge sistema, apimančia vaizdo kodavimą, tinklo optimizavimą, saugumo protokolus ir realaus laiko sinchronizaciją. Chromecast, nors ir atrodo kaip paprasta lazdelė, viduje slepia įspūdingą inžineriją, kuri leidžia mums be vargo dalintis turiniu tarp įrenginių. Suprasdami, kaip tai veikia, galime geriau išnaudoti šias technologijas ir išspręsti problemas, kai jos atsiranda.