Draagbare camera's zoals Snap Spectacles beloven video's van liveconcerten of operaties onmiddellijk met de wereld te delen. Maar omdat deze camera's kleinere batterijen moeten gebruiken om lichtgewicht en functioneel te blijven, deze apparaten kunnen geen high-definition videostreaming uitvoeren.

Nutsvoorzieningen, ingenieurs van de Universiteit van Washington hebben een nieuwe HD-videostreamingmethode ontwikkeld die niet hoeft te worden aangesloten. Hun prototype slaat de energieverslindende onderdelen over en heeft iets anders, zoals een smartphone, verwerk de video in plaats daarvan.

Ze doen dit met behulp van een techniek genaamd backscatter, waarmee een apparaat informatie kan delen door signalen te reflecteren die ernaar zijn verzonden.

"De fundamentele veronderstelling die mensen tot nu toe hebben gemaakt, is dat backscatter alleen kan worden gebruikt voor sensoren met een lage gegevenssnelheid, zoals temperatuursensoren, " zei co-auteur Shyam Gollakota, een universitair hoofddocent aan de Paul G. Allen School of Computer Science &Engineering van de UW. "Dit werk doorbreekt die veronderstelling en laat zien dat backscatter inderdaad zelfs full HD-video kan ondersteunen."

Het team presenteerde deze bevindingen op 10 april tijdens het symposium van de Advanced Computing Systems Association over het ontwerpen en implementeren van netwerksystemen.

In de huidige streamingcamera's, de camera verwerkt en comprimeert eerst de video voordat deze via Wi-Fi wordt verzonden. Deze verwerkings- en communicatiecomponenten verbruiken veel stroom, vooral met HD-video's. Als resultaat, een lichtgewicht streamingcamera die geen grote batterijen of een stroombron nodig heeft, was buiten bereik. Het UW-team ontwikkelde een nieuw systeem dat al deze componenten elimineert. In plaats daarvan, de pixels in de camera zijn direct verbonden met de antenne, en het stuurt intensiteitswaarden via backscatter naar een smartphone in de buurt. De telefoon, die niet dezelfde afmetingen en gewichtsbeperkingen heeft als een kleine streamingcamera, kan de video in plaats daarvan verwerken.

Voor de videotransmissie, het systeem vertaalt de pixelinformatie van elk frame in een reeks pulsen waarbij de breedte van elke puls een pixelwaarde vertegenwoordigt. De tijdsduur van de puls is evenredig met de helderheid van de pixel.

"Het lijkt een beetje op hoe de cellen in de hersenen met elkaar communiceren, " zei co-auteur Joshua Smith, een professor in de Allen School en de UW-faculteit Elektrotechniek. "Neuronen signaleren of ze zijn niet, dus de informatie is gecodeerd in de timing van hun actiepotentialen."

Het team testte hun idee met behulp van een prototype dat HD YouTube-video's omzet in onbewerkte pixelgegevens. Daarna voerden ze de pixels in hun backscatter-systeem. Hun ontwerp kan 720p HD-video's met 10 frames per seconde streamen naar een apparaat tot op 14 meter afstand.

"Dat is net als een camera die een scène opneemt en de video naar een apparaat in de volgende kamer stuurt, ", zei co-auteur en doctoraalstudent informatica en techniek Mehrdad Hessar.

Het systeem van de groep gebruikt 1, 000 tot 10, 000 keer minder stroom dan de huidige streamingtechnologie. Maar het heeft nog steeds een kleine batterij die continu gebruik ondersteunt. De volgende stap is om draadloze videocamera's te maken die volledig batterijloos zijn, zei Smit, die de Milton en Delia Zeutschel Professor voor Entrepreneurial Excellence is.

Het team heeft ook een lage resolutie gemaakt, beveiligingscamera met laag vermogen, die kan streamen met 13 frames per seconde. Dit sluit aan bij het scala aan functies dat de groep voorspelt voor deze technologie.

“Er zijn veel toepassingen, " zei co-auteur en recent UW elektrotechnisch aluin Saman Naderiparizi. "Op dit moment moeten huisbeveiligingscamera's de hele tijd worden aangesloten. Maar met onze technologie we kunnen het snoer voor draadloze streamingcamera's effectief doorknippen."

De groep stelt zich ook een wereld voor waarin deze camera's slim genoeg zijn om alleen in te schakelen wanneer ze nodig zijn voor hun specifieke doel, waarmee nog meer energie kan worden bespaard.

Gollakota is verheugd dat het UW-onderzoeksteam voorop loopt op het gebied van videostreaming met laag vermogen en de impact ervan op de industrie.

"Deze videotechnologie heeft het potentieel om de industrie zoals we die kennen te transformeren. Camera's zijn van cruciaal belang voor een aantal met internet verbonden toepassingen, maar tot nu toe werden ze beperkt door hun stroomverbruik, " hij zei.

"Stel je voor dat je over vijf jaar naar een voetbalwedstrijd gaat, Smith voegde eraan toe. "Er kunnen overal kleine HD-camera's zijn die de actie opnemen:vast op de helmen van spelers, overal in het stadion. En je hoeft je nooit zorgen te maken over het vervangen van hun batterijen."