Прототип MoVR
Наличие проводов и, как следствие, скованность движений при использование шлемов виртуальной реальности стало камнем преткновения при развитии технологии. Пока стартапы и производители пытаются приспособить не самый быструю (в приложении к ВР-шлемам) и надежную, но массовую технологию как Wi-Fi, инженеры Массачусетского Технологического Института предложили использовать миллиметровые волны для передачи данных на ВР-шлемы, о чем говорится в соответствующей опубликованной работе, а также в пресс-релизе на сайте института. Еще в январе 2016 года исследователи представили прототип этого устройства, которое они назвали «MoVR».
В конце прошлого тысячелетия некоторые производители обещали распространить миллиметровую технологию в сфере сотовой связи (миллиметровый диапазон соответствует длине волны от 1 до 10 мм или от 30 до 300 ГГц). Сотовая связь формата GSM, к примеру, работает в мегагерцовом диапазоне частот от 850 до 1900 МГц.
Однако, у данной технологии есть значительный минус. Из-за небольшой длины волны сигнал подвержен серьезному затуханию на дистанции при распространении в атмосфере из-за резонансного поглощения колебания газами (речь о полосе 57-64 ГГц, в которой волна входит в резонанс с молекулами кислорода). По этой и ряду других причин, миллиметровый диапазон для связи чаще используется в формате «точка-точка» в пределах прямой видимости и трансляцией через узконаправленные антенны с большим усилением сигнала.
В тоже время миллиметровый диапазон позволяет изготавливать антенны намного меньшего размера. Сейчас на этих длинах волн работает радиосвязь малого радиуса действия (до нескольких километров), качество которой, кроме всего прочего, сильно зависит от погодных условий и рельефа местности. На диапазоне 37-64 ГГц находятся синоптики, так как данные о скорости затухания сигнала позволяют получать данные о состоянии атмосферы. Кроме этого миллиметровый диапазон активно используется военными как в приборах радиолокации и обнаружения, так и в некоторых видах вооружения.
Как можно понять, миллиметровый диапазон не подходит для массовых систем дальней связи, однако он отлично показывает себя на коротких дистанциях в контролируемых климатических условиях (например, в помещении, где не может пойти дождь). Современные рядовые Wi-Fi роутеры, которые стоят сейчас в квартирах обычных пользователей, и работающие по стандартам 802.11b и 802.11g в диапазоне 2,4 ГГц обеспечивают реальный канал шириной до 20 Мбит/c или 2,5 Мбайт/c (не путать с заявленными 100 Мбит/c или более профессиональными и дорогостоящими моделями оборудования). Чаще всего причиной подобного поведения становится низкая скорость маршрутизации сигнала между LAN и WAN-интерфейсами.
Для стабильной трансляции двух FullHD-видеопотоков в режиме реального времени данной пропускной способности недостаточно. ВР-шлемы ведущих производителей в режиме FullHD требуют канал шириной в 6 Гбит/c (6000 Мбит/c) или 750 Мбайт/c. Пока обеспечить подобный канал может только проводное HDMI-соединение спецификации 2.0.
В своей работе исследователи использовать аналог стандарта IEEE 802.11ad, с внедрением которого из-за его природы возникают серьезные проблемы. Ранее для миллиметровых волн бытового применения не находили из-за невозможности преодоления ими стен и преград, пусть и при обеспечении скорости беспроводной передачи информации на отметке от 7 до 10 Гбит/c. Также изначально от использования миллиметровых волн отказались, так как игрок в ВР-шлеме находится в постоянном движении, что препятствует постоянному получению стабильного сигнала в зоне прямой видимости.
Фактически, инженеры МТИ предлагают вернуться к отвергнутой ранее технологии и передаче данных по принципу «точка-точка», когда игрок (приемник) будет находиться в зоне прямой видимости сигнала миллиметрового роутера вне зависимости от его ориентации относительно самого устройства.
Схема прототипа отражателя MoVR
В отражателе MoVR используется две зеркальные миллиметровые антенны, которые позволят собрать сигнал с роутера в узконаправленный пучок и перенаправить его на антенну-приемник на шлеме. Для обеспечения работоспособности конструкции во время игры, зеркала оснащены автоматической системой ориентации на сигнал. Таким образом, инженеры предлагают использовать адаптированную и ранее известную систему миллиметровой связи по принципу «точка-точка», которая работает исключительно в условиях прямой видимости, но обеспечивает стабильный и широкий канал.
Так инженеры схематически показывают принцип работы MoVR (в левом верхнем углу комнаты)
Утверждается, что подобный подход сможет обеспечить стабильную работу сразу нескольких устройств в одном помещении без перекрытия сигнала и создания помех.
Комментарии (30)
vintage
15.11.2016 21:02А что мешает вращать антену на самом роутере?
ragequit
15.11.2016 21:14Если вы повернетесь спиной и посмотрите вниз, то приемник в шлеме на лицевой стороне окажется закрыт вашим черепом от роутера. Вот в чем была проблема миллиметровых передатчиков — волна очень сильно затухает из-за любых препятствий на пути, даже из-за поднятой руки.
vintage
15.11.2016 22:11В чём проблема сделать приёмник ещё и на затылке?
tmin10
15.11.2016 22:29Неудобно же, лучше поставить ещё один прибор в комнате, чем вешать всё на человека.
vintage
15.11.2016 23:50Минимум два прибора с шустрой механикой, которые надо к чему-то закрепить, против пары лишних микроскопических антенн в шлеме.
rPman
16.11.2016 03:39+1не понял, какая механика?
вот этот массив проводочков разве не является фазированной решеткой, как раз для поворота луча? вроде бы для роутеров эта технология уже во всю используется, чтобы выборочно посылать мощный сигнал клиентам, на хабре была рекламнопросветительская статья о роутерах на олимпиаде что ли.vintage
16.11.2016 08:46Ок, без механики, но со сложной схемотехникой.
Templton
16.11.2016 08:548 фазовращателей = сложная схемотехника?
Извольте, товарищ инженер автоматизации.vintage
16.11.2016 09:17Приёмник, управляющий модуль, детектор направления на пользователя, питание для всего этого дела. По сравнению с «ещё одна одна антенна» — архисложная схемотехника.
Templton
16.11.2016 10:04Если Вы имеете в виду, что дополнительные излучатели добавлены только ради возможности качать луч — Вы заблуждаетесь.
Дополнительные излучатели дают прирост коэффициента усиления антенны примерно пропорционально их количеству.
Споры о том, что лучше — качать механикой или фазовращателями — древние, как мамонт, но разумный белый человек в общем случае выберет второе (за исключением некоторых спец случаев) в силу следующих соображений:
1) нет подвижных частей => меньше износ
2) нет эффекта проскальзывания ротора — выше точность
3) в общем случае фазовращатели позволяют наводить точнее шаговых и сервоприводов из-за более мелкого шага дискретного угла
4) потребительские качества вроде «эстетики» так же никто не отменял — я бы предпочел бесшумное и неподвижное, что висит на стене нежели что-то визжащее каждый раз, когда я сдвинусь на шаг в сторонуvintage
16.11.2016 10:10Как вы ловко перешли от спора «антена на шлеме против ретрансляторов в комнате» к «фазовращатель против механовращателя» :-)
DrZlodberg
16.11.2016 09:00Приёмник сверху башки, роутер на потолке по центру. Придётся стать акробатом, чтобы отсутствовала прямая видимость. Кстати почему не использовать просто LiFi (или как там назывался аналог WiFi на лампочках). И полоса там вроде побольше, т.к. частоты у видимого света выше.
Templton
16.11.2016 10:11Проблема с помехами: любой видимый свет будет уменьшать помехоустойчивость приема.
Если проще, то любой свет (дневной, свет монитора, телефона, etc.) не будет давать передавать сигнал.
Если Lifi единственный источник света в помещении — тогда ок.DrZlodberg
16.11.2016 11:59Варианта разместить приёмник и передатчик как предложено выше это не отменяет.
Ну и в качестве диапазона можно использовать например ИК. Из опыта общения с умными фотовспышками с ИК управлением — они без проблем устойчиво работают на приличном расстоянии даже на ярком солнечном свете. Скорость передачи там, конечно, совсем не та, однако возможно это вопрос решаемый (утверждать не буду).
Опять же свет монитора и мобильника всё-таки скорее снизу, и вряд-ли сильно помешает работе приёмника на темени (разве что попадётся любитель зеркальных потолков). Да и интенсивность их по сравнению с обычным искусственным освещением прямо скажем не очень. Вот солнечный свет по интенсивности может легко забить сигнал, но с дугой стороны он даст примерно постоянный уровень и должен легко фильтроваться. В теории.
c_kotik
15.11.2016 21:15Исходя из необходимости прямой видимости, закрываем себя в пределах одной комнаты (помещения) — Проводную цепь сменили на беспроводную.
ragequit
16.11.2016 00:23Но, в теории, это может быть и ангар 30 на 30 метров.
c_kotik
16.11.2016 05:48Не все могут позволить себе жить в ангаре. Да и переход в другую комнату станет проблемой. Для массовых решений такое ограничение весьма существенно, как по мне.
Deosis
16.11.2016 07:50Я слабо представляю себе, в каких случаях понадобится переходить в другую комнату в ВР-шлеме.
Обычно перемещение происходит внутри виртуальной реальности.c_kotik
16.11.2016 09:58Но ваше тело то остаётся в реальном мире. Попробуйте с такими ограничениями развернуть виртуальные баталии в лабиринте или с укрытиями — ведь тактильных ощущений vr пока не передаёт.
Deosis
16.11.2016 12:21Люди падают, играя в симулятор скалолаза, где надо двигать только руками.
Вы хотите, чтобы игроки разбивали головы, прыгая в укрытие в VR и в реальности.ragequit
16.11.2016 12:23Где-то видел гифку, как профессиональный снукерист играл в ВР-бильярд и упал на пол, в попытке опереться на стол.
P.S. Вот и оно.
Kelt_Rivera
16.11.2016 11:06Очень просто: чтобы, например, увеличить область, в пределах которой можно двигаться, например, для HTC Vive
severgun
16.11.2016 17:02Зачем? Поле для игры должно быть свободным. Ни о каких дополнительных комнатах, дверных проемах и т.п. и речи быть не может. Вся проблема и LiFi и этих MoVR в том что рукой провел не там где надо и сигнала нет.
wild_one
16.11.2016 01:25Ну, если уж у нас такие проблемы с затуханием — почему бы и не использовать разнесенные антенные системы, как у сотовиков, пусть даже и с оптическим backhaul?
Да — сейчас дорого, но всяко лучше некоей системы с движущимися частями. Заодно получаем MIMO и «роуминг» между передатчиками в системе.
Кстати, интересно — как там с формированием луча? Я так понимаю, принципиальных проблем с beamforming-ом быть не должно, значит — такая система в теории должна работать. Повернулись «спиной» к первому радиоблоку — сигнал поймает второй.
YDR
16.11.2016 07:49+1м… А если таких антенн набрать штук 64, да мощность побольше, да софт переписать, то получим современную радарную систему с ФАР.
Templton
16.11.2016 08:46Это скорее не «переотражатель», а обыкновенный прозрачный ретранслятор получается.
WeslomPo
16.11.2016 11:07+1На шлеме разместить приёмники прямо на креплении к голове + на макушке, а передатчики разместить в датчиках передвижения, которые висят по комнате и так следят за перемещением игрока(например у Vive). Вуаля.
vangelfeld
«ВР-шлемы» в заголовке просто убило.
У аффтора явно какая-то претензия на русификацию всего и вся.
Vilyx
Кто как может тот так и импортозамещает.