研究人員實(shí)現(xiàn)了低功率10,000倍的高清視頻流

Snap Spectacles等可穿戴相機(jī)有望與全世界即時(shí)分享現(xiàn)場(chǎng)演唱會(huì)或手術(shù)視頻。但由于這些攝像頭必須使用較小的電池才能保持重量和功能，這些設(shè)備無(wú)法播放高清視頻流。

現(xiàn)在，華盛頓大學(xué)的工程師們開(kāi)發(fā)了一種新的不需要插入的高清視頻流方法。他們的原型跳過(guò)了耗電的部分，代之以其他東西，比如智能手機(jī)來(lái)處理視頻。

他們使用了一種被稱為反向散射的技術(shù)，通過(guò)這種技術(shù)設(shè)備可以通過(guò)反射傳輸?shù)剿男盘?hào)來(lái)共享信息。

“到目前為止，人們所做的基本假設(shè)是，反向散射只能用于低數(shù)據(jù)速率傳感器，比如溫度傳感器，”合著者希亞姆·格拉科塔說(shuō)，他是華盛頓大學(xué)保羅·g·艾倫計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的副教授。工程?！斑@項(xiàng)工作打破了這個(gè)假設(shè)，顯示了后向散射確實(shí)可以支持全高清視頻?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)在4月10日高級(jí)計(jì)算系統(tǒng)協(xié)會(huì)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)…n和實(shí)現(xiàn)研討會(huì)上展示了這些發(fā)現(xiàn)。

在今天的流媒體攝像頭中，攝像頭首先對(duì)視頻進(jìn)行處理和壓縮，然后再通過(guò)Wi-Fi傳輸。這些處理和通信組件消耗大量電能，尤其是高清視頻。因此，一款不需要大電池或電源的輕量級(jí)流媒體相機(jī)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。UW團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的系統(tǒng)，消除了所有這些組件。相反，攝像頭中的像素直接連接到天線上，然后通過(guò)反向散射將強(qiáng)度值發(fā)送到附近的智能手機(jī)上。這款手機(jī)沒(méi)有小型流媒體攝像頭的尺寸和重量限制，可以處理視頻。

對(duì)于視頻傳輸，系統(tǒng)將每幀的像素信息轉(zhuǎn)換為一系列脈沖，每個(gè)脈沖的寬度代表一個(gè)像素值。脈沖的持續(xù)時(shí)間與像素的亮度成正比。

“這有點(diǎn)類似于大腦中的細(xì)胞之間的相互交流，”合著者Joshua Smith說(shuō)，他是艾倫學(xué)院和華盛頓大學(xué)電子工程系的教授?！吧窠?jīng)元要么發(fā)出信號(hào)，要么沒(méi)有，所以信息被編碼為動(dòng)作電位的時(shí)機(jī)?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)使用一個(gè)原型測(cè)試了他們的想法，該原型將高清YouTube視頻轉(zhuǎn)換為原始像素?cái)?shù)據(jù)。然后他們把這些像素輸入他們的后向散射系統(tǒng)。他們的設(shè)計(jì)可以以每秒10幀的速度向14英尺外的設(shè)備播放720p高清視頻。

“這就像一個(gè)攝像機(jī)記錄一個(gè)場(chǎng)景，然后把視頻發(fā)送到隔壁房間的設(shè)備上，”論文的合著者、計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程博士生Mehrdad Hessar說(shuō)。

該集團(tuán)的系統(tǒng)比目前的流媒體技術(shù)少使用1000到10000倍的電力。但它仍然有一個(gè)小電池，支持連續(xù)運(yùn)行。下一步是制造完全無(wú)電池的無(wú)線攝像機(jī)，史密斯說(shuō)，他是Milton and Delia Zeutschel卓越創(chuàng)業(yè)教授。

該團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)造了一種低分辨率、低功耗的安全攝像頭，可以每秒傳輸13幀。這與該組織預(yù)測(cè)的這項(xiàng)技術(shù)的功能范圍一致。

“這有很多應(yīng)用，”合著者、華盛頓大學(xué)電子工程學(xué)院的薩曼·納德里帕里茲(Saman Naderiparizi)說(shuō)。“現(xiàn)在，家庭監(jiān)控?cái)z像頭必須一直插在插座上。但有了我們的技術(shù)，我們可以有效地切斷無(wú)線流媒體攝像頭的數(shù)據(jù)線?！?/p>

該小組還設(shè)想了一個(gè)這樣的世界:這些攝像頭足夠智能，只在需要它們的特定用途時(shí)才會(huì)打開(kāi)，這樣可以節(jié)省更多的能源。

Gollakota對(duì)華盛頓大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在低功耗視頻流領(lǐng)域的領(lǐng)先地位及其對(duì)行業(yè)的影響感到興奮。

“正如我們所知，這項(xiàng)視頻技術(shù)有可能改變這個(gè)行業(yè)。相機(jī)對(duì)許多聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序至關(guān)重要，但到目前為止，它們受到電力消耗的限制。

“想象一下，五年后你去看一場(chǎng)足球比賽，”史密斯補(bǔ)充道。到處都可以安裝微型高清攝像機(jī)來(lái)記錄比賽過(guò)程:安裝在球員頭盔上，整個(gè)體育場(chǎng)到處都是。而且你根本不用擔(dān)心更換電池?！?/p>