第一個視頻標準于1940年正式制定,實現了標準清晰度電視。從那時起,單通道通信帶寬增加了6到7個攝像頭數量級。信息處理系統已經從離散繼電器發展到集成電路,擁有超過10億個晶體管。在同一時期,視頻圖像質量已從標準清晰度提高到高清晰度,像素干擾器數凈提高了五倍。然而,即使是最近的;4K乘4K;超高清顯示器將1940個標準提高了不到兩個數量級。這種增長乏力的主要原因是視頻帶寬不能超過廣播容量,并且假設與人類視力匹配的圖像足夠。
然而,光學和電子限制也發揮了作用。攝像機無處不在,并且越來越多地監控被用于捕捉圖像和交流信息。例如,可以將無處不在的QR碼視為向配備攝像頭的傳感器傳遞短代碼。這種通信在普遍的基于攝像機的應用中特別有吸引力,其中這種攝像機通信可以重用現有的攝像機硬件,還可以利用大像素陣列結構進行高數據速率屏蔽器通信。雖然已經構建了幾個原型,但除了最簡單的場景外,屏幕-攝像機通信信道的基本容量限制仍然未知。
視覺介質與射頻的不同之處在于,該信道的信息容量在很大程度上取決于透視失真,而多徑變得可以忽略不計。在本文中,我們創建了該監控攝像頭通信系統的模型,以允許基于接收器角度(到發射器的距離和角度)預測容量。我們通過實驗室實驗對該模型進行了校準和驗證,其中信息從屏幕傳輸,并通過平板相機接收。我們的容量估計表明,即使屏幕上的短代碼僅顯示在攝像機幀的15%上,使用智能手機攝像機也可以達到數十Mbps。我們的估計還表明,現有屏幕攝像機干擾屏蔽器通信原型的吞吐量至少有2.5倍的提升空間。
然而,光學和電子限制也發揮了作用。攝像機無處不在,并且越來越多地監控被用于捕捉圖像和交流信息。例如,可以將無處不在的QR碼視為向配備攝像頭的傳感器傳遞短代碼。這種通信在普遍的基于攝像機的應用中特別有吸引力,其中這種攝像機通信可以重用現有的攝像機硬件,還可以利用大像素陣列結構進行高數據速率屏蔽器通信。雖然已經構建了幾個原型,但除了最簡單的場景外,屏幕-攝像機通信信道的基本容量限制仍然未知。
視覺介質與射頻的不同之處在于,該信道的信息容量在很大程度上取決于透視失真,而多徑變得可以忽略不計。在本文中,我們創建了該監控攝像頭通信系統的模型,以允許基于接收器角度(到發射器的距離和角度)預測容量。我們通過實驗室實驗對該模型進行了校準和驗證,其中信息從屏幕傳輸,并通過平板相機接收。我們的容量估計表明,即使屏幕上的短代碼僅顯示在攝像機幀的15%上,使用智能手機攝像機也可以達到數十Mbps。我們的估計還表明,現有屏幕攝像機干擾屏蔽器通信原型的吞吐量至少有2.5倍的提升空間。
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