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[導(dǎo)讀]在尋求將設(shè)備與系統(tǒng)提升至更高水平的過程中,增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實 (AR/VR) 的設(shè)計人員都將大部分的精力用在了內(nèi)容開發(fā)當(dāng)中。另一方面,數(shù)據(jù)進入到設(shè)備的方式一直都處于不那么優(yōu)先的位置。但是,在設(shè)計人員投身到商業(yè)化的過程中,如果沒有數(shù)據(jù)通信方面的進展,就不可能實現(xiàn)重要的改進。通信系統(tǒng)和天線技術(shù)對于這一進展來說是非常重要的一步。

在尋求將設(shè)備與系統(tǒng)提升至更高水平的過程中,增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實 (AR/VR) 的設(shè)計人員都將大部分的精力用在了內(nèi)容開發(fā)當(dāng)中。另一方面,數(shù)據(jù)進入到設(shè)備的方式一直都處于不那么優(yōu)先的位置。但是,在設(shè)計人員投身到商業(yè)化的過程中,如果沒有數(shù)據(jù)通信方面的進展,就不可能實現(xiàn)重要的改進。通信系統(tǒng)和天線技術(shù)對于這一進展來說是非常重要的一步。

1.脫離網(wǎng)絡(luò)

 

時至今日,優(yōu)質(zhì)的 AR/VR 體驗所需的數(shù)據(jù)量使得無法避免的要采用網(wǎng)絡(luò)共享。然而,大多數(shù)的專家都同意的是,為了使 AR/VR 達(dá)到所需的移動性,從而提供實際并且/或者全沉浸式的體驗,設(shè)備需要脫離開網(wǎng)絡(luò)(VR 之路,2018 年 1 月)。那么,如何在不接線的情況下,傳輸高品質(zhì) AR/VR 體驗所需的海量數(shù)據(jù)呢?

“當(dāng)前,對于 AR/VR 的設(shè)計人員來說,通信似乎是一個事后再考慮的事項。”Molex 天線業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理 Matt McWhinney 表示。“他們傾向于關(guān)注的是圖形以及需要為應(yīng)用和內(nèi)容提供支持的復(fù)雜的軟件/固件層。這就是大多數(shù)的 AR/VR 設(shè)備仍然采用有線方式的原因;當(dāng)前來說,與內(nèi)容相比,是否轉(zhuǎn)為無線應(yīng)用則是一個關(guān)注度較低的問題。”

此外,極高數(shù)據(jù)速率的無線傳輸仍然要等待新通信技術(shù)的部署,例如 5G 網(wǎng)絡(luò)等,這類技術(shù)將部分的依賴于新一代的天線。尤其在于,在 5G 的部署中,根據(jù)有關(guān) 5G 無線接入的愛立信白皮書,多天線傳輸和波束成型將發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。

2. 通過波束控制命中移動目標(biāo)

許多的 AR/VR 系統(tǒng)都希望用戶有所動作 – 不僅僅是活動他們的頭部和雙手,還包括他們的雙腳,需要移動步伐。在系統(tǒng)的一端或兩端同時發(fā)生移動的過程中,傳輸發(fā)揮出 AR/VR 的有效性能所需的海量數(shù)據(jù),已經(jīng)被證明是極其困難的。為了以極高的效率在運動的網(wǎng)絡(luò)之間傳輸大量的數(shù)據(jù),一種稱為“波束控制”的技術(shù)將發(fā)揮關(guān)鍵的作用。波束控制技術(shù)不再在所有方向上發(fā)射寬帶無線數(shù)據(jù)信號,而是將數(shù)據(jù)發(fā)送到需要該數(shù)據(jù)的具體的用戶位置處。這樣可以節(jié)省功率,使更多的用戶可以獲得高帶寬的無線信號,防止信號之間相互干擾。

如何實現(xiàn)波束控制:

第 1 步:識別并定位 AR/VR 模塊;確定其各端點位于何處。

第 2 步:計算如何以及在何處形成無線窄束圖形,從而可以只將精確的直接信號發(fā)送到所需的端點天線處。

第 3 步:設(shè)置發(fā)往端點的通信信號。

“波束控制現(xiàn)已成為可能。”McWhinney 表示說。“但是,如果發(fā)射機和接收機之間的相對運動過大,那么需要額外的工作才能持續(xù)的更新“波束”所指向的位置,從而保持兩端的連接。目前來說,實現(xiàn)這一點較為困難,可能這就是數(shù)據(jù)密集型的 AR/VR 系統(tǒng)并未采用無線鏈路來交換信息的最大的一個原因。新興的 5G 通信將必須解決這一問題。”

3. 解決延遲問題

 

提供實際內(nèi)容所需的海量數(shù)據(jù)往往跟不上我們的頭部和雙眼的運動,這樣就會造成延遲問題,然后,導(dǎo)致無法達(dá)到沉浸式的 AR/VR 體驗。目前來說,對于在線游戲,從鼠標(biāo)移動到屏幕上發(fā)生相應(yīng)的動作,會有 50 毫秒 (ms) 的滯后時間。另一方面,如果要使 AR/VR 真正達(dá)到沉浸式的效果,滯后時間需要控制在 15 到 7 ms。

如果要解決延遲上的問題,那么將需要速度更快的處理器。因此,對于 AR/VR 的網(wǎng)絡(luò)共享來說,延遲的解決辦法在于開發(fā)超高速的通信技術(shù),例如 5G 等等,以及開發(fā)各種天線。通過實現(xiàn)極高數(shù)據(jù)速率的無線傳輸,5G 將發(fā)揮關(guān)鍵性的作用,將延遲降低至低達(dá) 2 ms 的水平。

4. 縮小體積和重量

然后,就是有關(guān)尺寸和重量的問題。當(dāng)今許多的 AR/VR 頭戴設(shè)備都過于笨重,無法舒適的在工作場所穿戴,或者無法穿戴較長的時間。如果要使 AR/VR 設(shè)備在日常生活中有效的發(fā)揮作用 – 比如說,讓外科醫(yī)生佩戴智能眼鏡,那么設(shè)備就必須做到緊湊、舒適。這意味著需要減輕設(shè)備電源、內(nèi)部組件和功能的體積和重量,其中便包括了天線。在設(shè)計階段的開發(fā)過程中,應(yīng)該盡早的實施這類的考量因素。

“比如說,笨拙的原型機中可以使用的標(biāo)準(zhǔn)天線可能對于精巧的消費版本來說過大。”McWhinney 解釋說。“與今天相比,天線的集成、規(guī)格制定以及設(shè)計應(yīng)當(dāng)在 AR/VR 設(shè)備設(shè)計過程中盡早的開始。”

為 AR/VR 設(shè)備交付天線解決方案

Molex 正在發(fā)揮自身的作用,通過創(chuàng)新性的定制天線、MID/LDS 功能以及特定應(yīng)用電子封裝 (ASEP) 解決方案來助力突破 AR/VR 技術(shù)中的一些障礙。Molex 還與從事 5G 系統(tǒng)創(chuàng)新的企業(yè)開展密切的合作,隨著下一代的網(wǎng)絡(luò)將于 2020 年開始部署,將協(xié)助設(shè)備制造商,例如開發(fā) AR/VR 系統(tǒng)的制造商,來將 5G 通信功能集成到他們自身的模塊當(dāng)中。

此外,在從數(shù)據(jù)通信到緊湊性在內(nèi)的范圍內(nèi),有效的天線設(shè)計將對 AR/VR 設(shè)備的性能產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。“我們往往從標(biāo)準(zhǔn)天線開始,與客戶一道來將天線集成到他們的設(shè)計當(dāng)中。”McWhinney 解釋道。“如果性能或尺寸達(dá)不到他們的要求,我們就將轉(zhuǎn)向定制的解決方案。”

通過將成型互連設(shè)備 (MID) 技術(shù)與激光直接成型 (LDS) 相結(jié)合,Molex 可以通過一次成型的設(shè)備提供集成的細(xì)螺距三維電路。另外,ASEP 作為 Molex 的創(chuàng)新成果,可以實現(xiàn)電子功能制造工藝的轉(zhuǎn)型。MID/LDS 和 ASEP 技術(shù)都是 Molex 的實力所在,可以將天線集成到您的設(shè)計中,與此同時還可節(jié)省空間并提高性能。

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