Антена міліметрового діапазону, реалізована у вигляді “програмованого дзеркала” зробить бездротовими технології віртуальної реальності

Одним з вузьких місць сучасних технологій віртуальної реальності (ВР) є зв’язок між комп’ютером і пристроєм, спеціальним шоломом або окулярами. У їхньому нинішньому вигляді технології тривимірної реальності для передачі двох відеопотоків з високою роздільною здатністю в режимі реального часу вимагають мінімальну пропускну здатність комунікаційного каналу в 6 гігабіт на секунду. І в недалекому майбутньому ця цифра, напевно, зміниться в бік збільшення.

Швидкості передачі даних на рівні 6 Gbps досить просто досягаються при використанні спеціальних високочастотних кабелів, якими підключаються до комп’ютера всі без винятку пристрої віртуальної реальності. Це не є проблемою в разі, якщо установка віртуальної реальності має стаціонарний характер. Але в майбутньому наявність кабелю може зіграти з вами злий жарт, обмежуючи свободу переміщень, що викличе роздратування в кращому випадку або повністю порушить створювану ілюзію в гіршому.

Смугу пропускання, що вимагається системам віртуальної реальності, може забезпечити нова технологія WiGig (802.11ad), що працює на частоті в 60 ГГц. Однак, комунікаційні системи WiGig страждають від проблеми прямої видимості у міліметровому діапазоні, цілеспрямовані антени приймача і передавача повинні бути строго спрямовані один на одного і між ними не повинно знаходитися жодних перешкод. Недотримання будь-якого з цілого ряду вимог веде до моментального звуження смуги пропускання, а в якості перешкоди можуть послужити навіть руки, ноги і голова людини, що використовує систему віртуальної реальності.

Дослідники з Массачусетського технологічного інституту вже деякий час займаються проблемою виключення кабельного з’єднання з систем віртуальної реальності. Нинішні стандарти бездротового зв’язку Wi-Fi не можуть забезпечити ширину смуги пропускання, в якій потребують системи ВР, тому дослідники використовували дещо інший підхід. Створена ними система працює в діапазоні міліметрових хвиль, а антена, у вигляді спрямованого програмованого “дзеркала”, випромінює сигнали, які шляхом багаторазового відбиття можуть проникнути в області, недоступні для прямого поширення сигналів міліметрового діапазону.

Створена дослідниками система отримала назву MoVR, кожен модуль цієї системи складається з двох спрямованих антен, розміром з кредитну карту. Нескладно здогадатися, що одна антена виступає в якості передавальної, а інша – приймальні. Активні електронні компоненти, встановлені на цих антенах, дозволяють управляти напрямком діаграми цих антен, а завдяки електронній природі такого управління, зміна спрямованості антени проводиться за час, що не перевищує однієї мікросекунди.

Активні антени системи MoVR можуть змінювати свою спрямованість у межах 10 кутових градусів. Цей діапазон розбитий на п’ять піддіапазонів по два кутових градуса, що дозволяє орієнтувати антени з досить високою точністю. А використаний в системі малошумий і високоякісний підсилювач забезпечує достатній рівень прийому навіть слабкого сигналу, багаторазово відбитого від поверхонь декількох об’єктів.

Завдяки високій швидкості управління спрямованістю антен система MoVR, що працює під управлінням комп’ютера, відстежує рухи людини і, в разі виходу прийомної антени пристрою віртуальної реальності з зоною прямої видимості, наприклад, при повороті голови людини, система переорієнтує антени таким чином, що для зв’язку використовується сигнал, відбитий від стіни або поверхні будь-якого об’єкта в приміщенні. Швидкість роботи системи настільки висока, що кілька мікросекунд затримки не мають жодного впливу на якість зображення дисплеїв, матриці яких мають швидкодією близько 10 мілісекунд.

Результати проведених тестів системи MoVR виглядають вельми багатообіцяючими. Система забезпечила максимально можливу якість переданого зображення шолома HTC VIVE VR у всіх куточках приміщення, заповненого типовим набором стандартних меблів. А наступними кроками, які мають намір зробити дослідники, є скорочення розмірів системи до розмірів середнього смартфона. У такому випадку користувач зможе розмістити в приміщенні відразу кілька модулів, діаграми спрямованості яких покривають всю площу приміщення, забезпечуючи максимально можливу якість створюваної віртуальної середовища.