第一个视频标准于1940年正式制定,实现了标准清晰度电视。从那时起,单通道通信带宽增加了6到7个摄像头数量级。信息处理系统已经从离散继电器发展到集成电路,拥有超过10亿个晶体管。在同一时期,视频图像质量已从标准清晰度提高到高清晰度,像素干扰器数净提高了五倍。然而,即使是最近的;4K乘4K;超高清显示器将1940个标准提高了不到两个数量级。这种增长乏力的主要原因是视频带宽不能超过广播容量,并且假设与人类视力匹配的图像足够。
然而,光学和电子限制也发挥了作用。摄像机无处不在,并且越来越多地监控被用于捕捉图像和交流信息。例如,可以将无处不在的QR码视为向配备摄像头的传感器传递短代码。这种通信在普遍的基于摄像机的应用中特别有吸引力,其中这种摄像机通信可以重用现有的摄像机硬件,还可以利用大像素阵列结构进行高数据速率屏蔽器通信。虽然已经构建了几个原型,但除了最简单的场景外,屏幕-摄像机通信信道的基本容量限制仍然未知。
视觉介质与射频的不同之处在于,该信道的信息容量在很大程度上取决于透视失真,而多径变得可以忽略不计。在本文中,我们创建了该监控摄像头通信系统的模型,以允许基于接收器角度(到发射器的距离和角度)预测容量。我们通过实验室实验对该模型进行了校准和验证,其中信息从屏幕传输,并通过平板相机接收。我们的容量估计表明,即使屏幕上的短代码仅显示在摄像机帧的15%上,使用智能手机摄像机也可以达到数十Mbps。我们的估计还表明,现有屏幕摄像机干扰屏蔽器通信原型的吞吐量至少有2.5倍的提升空间。
然而,光学和电子限制也发挥了作用。摄像机无处不在,并且越来越多地监控被用于捕捉图像和交流信息。例如,可以将无处不在的QR码视为向配备摄像头的传感器传递短代码。这种通信在普遍的基于摄像机的应用中特别有吸引力,其中这种摄像机通信可以重用现有的摄像机硬件,还可以利用大像素阵列结构进行高数据速率屏蔽器通信。虽然已经构建了几个原型,但除了最简单的场景外,屏幕-摄像机通信信道的基本容量限制仍然未知。
视觉介质与射频的不同之处在于,该信道的信息容量在很大程度上取决于透视失真,而多径变得可以忽略不计。在本文中,我们创建了该监控摄像头通信系统的模型,以允许基于接收器角度(到发射器的距离和角度)预测容量。我们通过实验室实验对该模型进行了校准和验证,其中信息从屏幕传输,并通过平板相机接收。我们的容量估计表明,即使屏幕上的短代码仅显示在摄像机帧的15%上,使用智能手机摄像机也可以达到数十Mbps。我们的估计还表明,现有屏幕摄像机干扰屏蔽器通信原型的吞吐量至少有2.5倍的提升空间。
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