Антенна миллиметрового диапазона, реализованная в виде "программируемого зеркала" сделает беспроводными технологии виртуальной реальности

Одним из узких мест современных технологий виртуальной реальности (ВР) является связь между компьютером и устройством, специальным шлемом или очками. В их нынешнем виде технологии трехмерной реальности для передачи двух видеопотоков с высокой разрешающей способностью в режиме реального времени требуют минимальную пропускную способность коммуникационного канала в 6 гигабит в секунду. И в недалеком будущем эта цифра, наверняка, изменится в сторону увеличения.

Скорости передачи данных на уровне 6 Gbps достаточно просто достигаются при использовании специальных высокочастотных кабелей, которыми подключаются к компьютеру все без исключения устройства виртуальной реальности. Это не является проблемой в случае, если установка виртуальной реальности имеет стационарный характер. Но в будущем наличие кабеля может сыграть с вами плохую шутку, ограничивая свободу перемещений, что вызовет раздражение в лучшем случае или полностью нарушит создаваемую иллюзию в худшем.

Полосу пропускания, требующуюся системам виртуальной реальности, может обеспечить новая технология WiGig (802.11ad), работающая на частоте в 60 ГГц. Однако, коммуникационные системы WiGig страдают от проблемы прямой видимости миллиметрового диапазона, узконаправленные антенны приемника и передатчика должны быть строго направлены друг на друга и между ними не должно находиться никаких препятствий. Несоблюдение любого из целого ряда требований ведет к моментальному сужению полосы пропускания, а в качестве препятствия-помехи могут послужить даже руки, ноги и голова человека, использующего систему виртуальной реальности.



Исследователи из Массачусетского технологического института уже некоторое время занимаются проблемой исключения кабельного соединения из систем виртуальной реальности. Нынешние стандарты беспроводной связи Wi-Fi не могут обеспечить ширину полосы пропускания, в которой нуждаются системы ВР, поэтому исследователи использовали несколько другой подход. Созданная ими система работает в диапазоне миллиметровых волн, а антенна, в виде направленного программируемого "зеркала", излучает сигналы, которые путем многократного отражения могут проникнуть в области, недоступные для прямого распространения сигналов миллиметрового диапазона.

Созданная исследователями система получила название MoVR, каждый модуль этой системы состоит из двух направленных антенн, размером с кредитную карту. Несложно догадаться, что одна антенна выступает в качестве передающей, а другая - приемной. Активные электронные компоненты, установленные на этих антеннах, позволяют управлять направлением диаграммы этих антенн, а благодаря электронной природе такого управления, изменение направленности антенны производится за время, не превышающее одной микросекунды.

Активные антенны системы MoVR могут изменять свою направленность в пределах 10 угловых градусов. Этот диапазон разбит на пять поддиапазонов по два угловых градуса, что позволяет ориентировать антенны с весьма высокой точностью. А использованный в системе малошумящий и высококачественный усилитель обеспечивает достаточный уровень приема даже слабого сигнала, многократно отраженного от поверхностей нескольких объектов.


Благодаря высокой скорости управления направленностью антенн система MoVR, работающая под управлением компьютера, отслеживает движения человека и, в случае выхода приемной антенны устройства виртуальной реальности из зоны прямой видимости, к примеру, при повороте головы человека, система переориентирует антенны таким образом, что для связи используется сигнал, отраженный от стены или поверхности любого объекта в помещении. Скорость работы системы столь высока, что несколько микросекунд задержки не оказывают никакого влияния на качество изображения дисплеев, матрицы которых обладают быстродействием порядка 10 миллисекунд.

Результаты проведенных тестов системы MoVR выглядят весьма многообещающими. Система обеспечила максимально возможное качество передаваемого изображения шлема HTC VIVE VR во всех уголках помещения, заполненного типовым набором стандартной мебели. А следующими шагами, которые намерены сделать исследователи, является сокращение размеров системы до размеров среднего смартфона. В таком случае пользователь сможет разместить в помещении сразу несколько модулей, диаграммы направленности которых покрывают всю площадь помещения, обеспечивая максимально возможное качество создаваемой виртуальной среды.