解决VR、无人机零时延远距离传输难题 , 迪威码展示DM5680无线高清视频实时传输技术

2017-07-17 13:30 智能硬件 来源:创头条 查看原文

“无线图传”并不是新鲜概念。我们常见的“ 电视台发射电视节目———电视机收到信号并显示出来”,就是无线图传的一种。但随着无人机、VR等技术的普及,对低延时远距离传输的需求日益提升。

迪威码半导体公司,研发了名为DM5680无线高清视频实时传输技术,可以支持720P60和1080P30高清视频的“零时延”、“远距离”传输。目前团队已完成了车载高清视频传输芯片DM5600和无线高清视频传输芯片DM5680的研发,正准备流片量产。产品可用于应用于攻击型无人机和新一代导弹等军事领域,有望解决VR行业“剪辫子”难题,亦有可能用于远程控制领域。


为了更好的了解这一产品,我们可以先简单介绍下无线图传及其相关技术。

一般根据调制方式的不同,无线图传分为模拟图传和数字图传。模拟图传就是把最早期电视基带信号(NTSC或PAL)调制到射频载波(如5.8GHz)上,其系统实现简单,传输延时低,但只能传输标清视频,而且接收端图像受损严重(偏色,花屏,闪烁等),系统抗干扰能力弱。数字图传则采用了现代通信的调制解调和纠错等先进技术,基本可以保证视频经压缩后数据的无损传输,是业内公认的未来图像传输技术发展的大方向,但其技术复杂程度较高,尤其对同步也要求较高。

在当前的技术发展阶段,数字图传方案基本分为两种:一种是以欧洲地面数字电视(DVB-T)传输标准(或其变种)为传输物理层;第二种就是著名的WIFI。DVB-T考虑了远距离和多径等应用场景,而WIFI主要设计目标为近距离无线通信。前者称为DVB-T图传,后者为WIFI图传。这两种方式都有一个视频编码器前端,目的是把视频源压缩成速率较小的码流,便于传输。

但由于采用了视频压缩,在接收端就需要采用相应的视频解压缩,因此就引入了传输时延。以高清视频(1920x1080)25帧/秒为例,由压缩和解压缩带来的时延至少为两帧的时间,即80毫秒。考虑到传输延时和显示延时, DVB-T图传的典型时延大约在350毫秒;而对WIFI图传还要加上网络协议引起的额外时延,总时延有时可达秒级。

从传输距离上看,DVB-T图传配上相应的射频系统,可视环境下,距离传输几十公里到几百公里应该都能够实现; WIFI图传在增加传输功率的情况下,也可以有限地增加传输距离,这是因为其设计目标为近距离无线通信。

 在行业内,DVB-T图传中表现优异的包括大疆最新的OcuSync图传。OcuSync作为LightBridge高清图传系列的重要一员,属于DVB-T图传的一个变种。在灵敏度、抗干扰性能、抗衰落性能、高速移动、多设备等多个场景,Wi-Fi图传均无法直接与OcuSync进行比较。从延时上来看,OcuSync图传视频数据无线链路的传输时延低到10ms,而视频内容屏到屏延迟低达130ms;从传输距离上来看,在无干扰的室外空旷环境下,OcuSync支持7Km以上的图传距离。

从目前商用来看,DVB-T图传和WIFI图传已经满足大部分的应用了,例如无人机向地面传输航拍视频,警察执法视频实时回传等,但是对于一些对实时要求较高的应用场景,还存在诸多短板。

在“零延时” 、“远距离”、“抗干扰”等方面进行过创新并取得成绩的是是以色列公司Amimon,公司拥有以色列军方背景,目前在美国,日本,韩国和大中华区设有分支机构,创立了无线家庭数字接口(WHDI)标准,这是一个基于全球5GHz频谱规定,工作在4.9GHz~5.875GHz频段,目的是将电视/显示器和视频源(如蓝光播放器,游戏机和电脑等)之间实现无线连接。WHDI主要应用在室内,具备跨房间的覆盖能力,可以覆盖30米的范围,可以穿透墙壁,但如果应用于室外可视环境下,典型的传输距离大约在500米。

WHDI这一标准的一大特色就是 “零时延”。和DVB-T/WIFI图传方案不同,WHDI不对视频进行压缩,其时延称低至1毫秒, 一般称之为 “零时延”,远低于DVB-T图传的350毫秒或WIFI方案的1秒而言。不过WHDI将信源编码和信道编码融为一体,占用了较大的带宽(40MHz,相较于DVB-T的6MHz),无法自适应信道状况的变化,在干扰信道或遮挡情况下,图像质量急剧下降,无法适应远场和复杂环境的应用。

(注:图为迪威码半导体公司DM5680图传方案与DVB-T图传方案)


迪威码半导体研发的DM5680无线高清视频实时传输技术已于近期问世,该技术方案兼备了DVB-T数字图传的远距离和以色列图传的低时延的优点,图传系统支持720P60和1080P30高清视频的“零时延”、“远距离”传输。

官方表示,DM5680同时采用了时域和频域导频信号,使其能够快速地进行信道估计和信道补偿,从而适应远场传输中的多径,因遮挡引起的主径消失,高速移动引起的多普勒频移等干扰。另外,DM5680还采用了其专利技术“智慧抗干扰算法”使得即使在0dB信噪比下,所传视频也可辨别,而非传统数字图传的完全失去信号。在传输时延方面,和WHDI类似,DM5680也没有对视频进行压缩,其传输延时小于1毫秒。

这一技术对于优化无人机应用颇具价值。无人机设备在极端恶劣信道下工作时,接收端能够收到可识别的视频远比视频信号直接丢失要好很多,毕竟监测者通过有噪声的视频还能够识别现场继续进行监测,而不是面对黑屏束手无策。因此,在相同条件下(发射功率,天线,信道等等),DM5680的传输距离比DVB-T图传方案要远。

此外,相较于传统的视频传输,DM5680视距下实测,发射功率1W,发射机40厘米玻璃钢全向天线,接收机八木定向天线,传输距离为39公里,和WHDI类似,DM5680也没有对视频进行压缩,其传输延时小于1毫秒。

由于同时兼具传输距离远和传输时延低两个特点,DM5680可以广泛应用于攻击型无人机和新一代导弹等军事领域,也可以应用于虚拟现实的无线头盔和第一人称视角(FPV)等民用领域。

 对于攻击型无人机而言,地面的操作手通过无人机上的摄像和图传装置,发现目标并实施打击。在操作过程中,无人机一直处在飞行状态,任何的传输延时或误差都会造成误判从而错失打击目标机会, 而DM5680方案的“零”时延相当于操作手直接坐在无人机上操作,从而有效降低了误判概率。另外,DM5680的远距离传输使得远程控制成为可能。

 2016年,HTC Vive和Oculus Rift (Facebook)分别推出了PC虚拟现实头盔,可使用户完全沉浸其中。但美中不足的是,二者头盔上的视频信号都是通过一根“辫子”(实为HDMI视频线)和PC显卡连接,这使得用户不能自由移动,同时也降低了沉浸感。而DM5680无线方案“剪去”这根“辫子”从而让用户可以自由移动从而完全沉浸;另外,从传输距离上看,该方案还消除了Amimon方案的PC和头盔不能超过30米的限制。

 创始人周彩章博士于2001 年西安电子科技大学毕业,后赴美国硅谷ESS公司从事通信算法及芯片设计工作;2005年辞职在美国自主创业研发DVB-T 解调器芯片;2006年被纳斯达克上市公司Techwell 收购,担任研发总监,主管安防芯片的设计,其设计的芯片占据全球软压卡90%的市场;2010年Techwell 公司被Intersil 并购后,周彩章主管视频安防芯片领域的设计、生产和销售;2013年周彩章辞职并回国创业,创办了迪威码半导体有限公司。

2014年,迪威码半导体推出SDI高清视频发射芯片DM8600。目前团队已完成了车载高清视频传输芯片DM5600和无线高清视频传输芯片DM5680的研发,正准备流片量产。

迪威码半导体为中科创星投资孵化企业,于2013年获得2300万天使投资。2014年获得中国第三届创新创业大赛电子信息组第三名,2015年获得第四批国务院侨办重点华侨创业团队,2016年被评为西安市优秀侨资企业和国家引进境外技术重点项目单位。


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