導讀

近日，美國華盛頓大學工程師們開發出一種無需插電的新型高清視頻流方案。該原型設備拿掉了那些耗電的部件，用其他設備例如智能手機，取而代之，進行視頻處理。

背景

可穿戴攝像頭，例如Snap的智能眼鏡Spectacles，可用于分享音樂會或外科手術的現場視頻。但是為了既保持輕量又維持功能，這些攝像頭必須使用更小的電池，因此它們無法實現高清視頻流。

創新

近日，美國華盛頓大學工程師們開發出一種無需插電的新型高清視頻流方案。他們的原型設備拿掉了那些耗電的部件，用其他設備例如智能手機，取而代之，進行視頻處理。

（圖片來源：Dennis Wise / 華盛頓大學）

團隊將這些研究成果發表于4月10日召開的高級計算機系統協會關于網絡系統設計與實現的高級研討會上。

（圖片來源：Dennis Wise / 華盛頓大學）

技術

這一次，他們再次用到了“后向散射”技術，讓一個設備反射傳輸進來的信號，實現信息分享。華盛頓大學 Paul G. Allen 計算機科學與工程學院副教授、論文合著者之一的 Shyam Gollakota 表示：“目前為止 ，人們的基本假設是后向散射只能用于低數據速率的傳感器，例如溫度傳感器。這項研究打破了這一假設，展示了后向散射技術也可以支持全視頻數據處理。”

如今的視頻流攝像頭會在利用Wi-Fi傳輸視頻之前，首先處理和壓縮視頻。這些數據處理以及通信組件消耗了許多能量，特別對于高清視頻而言。因此，沒有大型電池或電源的輕量視頻攝像頭無法實現這些功能。

然而，華盛頓大學團隊開發出了一種無需所有這些組件的新系統。攝像頭中的像素與天線直接連接，并會通過后向散射技術將強度值發送至相鄰的智能手機。然而，手機并不像小型視頻攝像頭那樣，在尺寸和重量方面受到限制，所以它可以取代小型視頻攝像頭處理視頻。

對于視頻傳輸來說，系統將每一幀的像素信息轉化為一系列脈沖，其中每個脈沖代表一個像素值。脈沖持續時間與像素亮度成比例。

華盛頓大學 Paul G. Allen 學院與電氣工程學院教授、論文合著者之一的Joshua Smith 表示：“這有點像大腦中細胞相互通信的方式。神經元會發送信號或者不發送，因此信息可以通過動作電位時序編碼。”

團隊使用了一種將高清視頻流轉化為原始像素數據的原型。然后，他們將像素反饋到后向反射系統中。他們的設計方案能以每秒10幀的速率將720p的高清視頻傳輸至14英尺之外。

（圖片來源：Dennis Wise / 華盛頓大學）

論文合著者之一、計算機科學與工程系博士生 Mehrdad Hessar 表示：“這有點像用一個攝像頭記錄場景，并將視頻發送至另一個房間中的設備。”

同時，團隊也創造出了低分辨率、低功耗的安全攝像頭，它每秒能傳輸13幀數據。它符合研究小組為這項技術預測的功能范圍。

（圖片來源：Dennis Wise / 華盛頓大學）

價值

該小組研發的新系統的功耗，是現有視頻流技術的功耗的千分之一甚至萬分之一。但是，它還是需要一個能支持連續運行的小型電池。Smith 教授稱，下一步目標就是讓無線視頻攝像頭可以完全擺脫電池。

論文合著者之一、華盛頓大學電氣工程系的Saman Naderiparizi 表示：“這項技術有許多應用。目前家庭安全攝像頭必須一直插電，但是我們的技術可以有效地擺脫線的束縛，帶來無線的視頻流攝像頭。”

研究小組也在展望這樣的未來：這些攝像頭將足夠智能，以至可以按照特定目的打開，這樣可以節省更多能量。

讓 Gollakota 感到興奮的是，華盛頓大學的研究團隊處于低功耗視頻流領域的前沿，以及這項技術對行業產生的影響。他說：“這項視頻技術有望變革我們已知的行業。對于一系列聯網應用來說，攝像頭非常關鍵，但目前它們一直被功耗所限制。”

Smith 補充道：“想象一下，五年之后，你進入橄欖球比賽現場，到處都是用于記錄動作的微型高清攝像頭，例如運動員的頭盔上、運動場的各個角落，而且你不必擔心為它們換電池。”