Forskere opnår HD-videostreaming ved 10, 000 gange lavere effekt

Bærbare kameraer såsom Snap Spectacles lover at dele videoer af livekoncerter eller operationer øjeblikkeligt med verden. Men fordi disse kameraer skal bruge mindre batterier for at forblive lette og funktionelle, disse enheder kan ikke udføre high-definition videostreaming.

Nu, ingeniører ved University of Washington har udviklet en ny HD-videostreamingmetode, der ikke skal tilsluttes. Deres prototype springer de strømkrævende dele over og har noget andet, som en smartphone, behandle videoen i stedet for.

De gør dette ved hjælp af en teknik kaldet backscatter, hvorigennem en enhed kan dele information ved at reflektere signaler, der er blevet transmitteret til den.

"Den grundlæggende antagelse, folk har gjort indtil videre, er, at backscatter kun kan bruges til sensorer med lav datahastighed, såsom temperatursensorer, " sagde medforfatter Shyam Gollakota, en lektor ved UW's Paul G. Allen School of Computer Science &Engineering. "Dette arbejde bryder denne antagelse og viser, at backscatter faktisk kan understøtte selv fuld HD-video."

Holdet præsenterede disse resultater den 10. april på Advanced Computing Systems Association's Symposium om Networked Systems Design and Implementation.

I dagens streamingkameraer, kameraet behandler og komprimerer først videoen, før den transmitteres via Wi-Fi. Disse behandlings- og kommunikationskomponenter spiser meget strøm, især med HD-videoer. Som resultat, et let streaming-kamera, der ikke har brug for store batterier eller en strømkilde, har været uden for rækkevidde. UW-teamet udviklede et nyt system, der eliminerer alle disse komponenter. I stedet, pixels i kameraet er direkte forbundet til antennen, og den sender intensitetsværdier via backscatter til en nærliggende smartphone. Telefonen, som ikke har samme størrelses- og vægtbegrænsninger som et lille streamingkamera, kan behandle videoen i stedet.

Til videotransmission, systemet oversætter pixelinformationen fra hver frame til en serie af pulser, hvor bredden af ​​hver puls repræsenterer en pixelværdi. Pulsens varighed er proportional med lysstyrken af ​​pixlen.

"Det ligner lidt, hvordan cellerne i hjernen kommunikerer med hinanden, " sagde medforfatter Joshua Smith, en professor i Allen School og UW Department of Electrical Engineering. "Enten signalerer neuroner, eller også gør de det ikke, så informationen er indkodet i timingen af ​​deres handlingspotentialer."

Holdet testede deres idé ved hjælp af en prototype, der konverterede HD YouTube-videoer til rå pixeldata. Derefter førte de pixels ind i deres backscatter-system. Deres design kunne streame 720p HD-videoer med 10 billeder i sekundet til en enhed op til 14 fod væk.

"Det er ligesom et kamera, der optager en scene og sender videoen til en enhed i det næste rum, " sagde medforfatter og datalogi- og ingeniørstuderende Mehrdad Hessar.

Gruppens system bruger 1, 000 til 10, 000 gange mindre strøm end den nuværende streamingteknologi. Men den har stadig et lille batteri, der understøtter kontinuerlig drift. Det næste trin er at lave trådløse videokameraer, der er fuldstændig batterifrie, sagde Smith, hvem er Milton og Delia Zeutschel Professor for Entrepreneurial Excellence.

Teamet har også lavet en lav opløsning, lavstrøms sikkerhedskamera, som kan streame med 13 billeder i sekundet. Dette falder i tråd med rækken af ​​funktioner, som gruppen forudser for denne teknologi.

"Der er mange applikationer, " sagde medforfatter og nylige UW elektroingeniør alun Saman Naderiparizi. "Lige nu skal hjemmeovervågningskameraer være tilsluttet hele tiden. Men med vores teknologi, vi kan effektivt klippe ledningen til trådløse streamingkameraer."

Gruppen forestiller sig også en verden, hvor disse kameraer er smarte nok til kun at tænde, når de er nødvendige til deres specifikke formål, hvilket kunne spare endnu mere energi.

Gollakota er begejstret, at UW-forskerholdet er i spidsen for lavenergi-videostreaming-området og dets indvirkning på industrien.

"Denne videoteknologi har potentialet til at transformere industrien, som vi kender den. Kameraer er kritiske for en række internetforbundne applikationer, men indtil videre har de været begrænset af deres strømforbrug, " han sagde.

"Forestil dig, at du går til en fodboldkamp om fem år, Smith tilføjede. "Der kunne være små HD-kameraer overalt, der optager handlingen:sidder fast på spillernes hjelme, overalt på stadion. Og du behøver aldrig bekymre dig om at skifte deres batterier."