第一個視頻標(biāo)準(zhǔn)于1940年正式制定，實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視。從那時起，單通道通信帶寬增加了6到7個攝像頭數(shù)量級。信息處理系統(tǒng)已經(jīng)從離散繼電器發(fā)展到集成電路，擁有超過10億個晶體管。在同一時期，視頻圖像質(zhì)量已從標(biāo)準(zhǔn)清晰度提高到高清晰度，像素干擾器數(shù)凈提高了五倍。然而，即使是最近的；4K乘4K；超高清顯示器將1940個標(biāo)準(zhǔn)提高了不到兩個數(shù)量級。這種增長乏力的主要原因是視頻帶寬不能超過廣播容量，并且假設(shè)與人類視力匹配的圖像足夠。
然而，光學(xué)和電子限制也發(fā)揮了作用。攝像機(jī)無處不在，并且越來越多地監(jiān)控被用于捕捉圖像和交流信息。例如，可以將無處不在的QR碼視為向配備攝像頭的傳感器傳遞短代碼。這種通信在普遍的基于攝像機(jī)的應(yīng)用中特別有吸引力，其中這種攝像機(jī)通信可以重用現(xiàn)有的攝像機(jī)硬件，還可以利用大像素陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)行高數(shù)據(jù)速率屏蔽器通信。雖然已經(jīng)構(gòu)建了幾個原型，但除了最簡單的場景外，屏幕-攝像機(jī)通信信道的基本容量限制仍然未知。
視覺介質(zhì)與射頻的不同之處在于，該信道的信息容量在很大程度上取決于透視失真，而多徑變得可以忽略不計。在本文中，我們創(chuàng)建了該監(jiān)控攝像頭通信系統(tǒng)的模型，以允許基于接收器角度（到發(fā)射器的距離和角度）預(yù)測容量。我們通過實驗室實驗對該模型進(jìn)行了校準(zhǔn)和驗證，其中信息從屏幕傳輸，并通過平板相機(jī)接收。我們的容量估計表明，即使屏幕上的短代碼僅顯示在攝像機(jī)幀的15%上，使用智能手機(jī)攝像機(jī)也可以達(dá)到數(shù)十Mbps。我們的估計還表明，現(xiàn)有屏幕攝像機(jī)干擾屏蔽器通信原型的吞吐量至少有2.5倍的提升空間。
然而，光學(xué)和電子限制也發(fā)揮了作用。攝像機(jī)無處不在，并且越來越多地監(jiān)控被用于捕捉圖像和交流信息。例如，可以將無處不在的QR碼視為向配備攝像頭的傳感器傳遞短代碼。這種通信在普遍的基于攝像機(jī)的應(yīng)用中特別有吸引力，其中這種攝像機(jī)通信可以重用現(xiàn)有的攝像機(jī)硬件，還可以利用大像素陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)行高數(shù)據(jù)速率屏蔽器通信。雖然已經(jīng)構(gòu)建了幾個原型，但除了最簡單的場景外，屏幕-攝像機(jī)通信信道的基本容量限制仍然未知。
視覺介質(zhì)與射頻的不同之處在于，該信道的信息容量在很大程度上取決于透視失真，而多徑變得可以忽略不計。在本文中，我們創(chuàng)建了該監(jiān)控攝像頭通信系統(tǒng)的模型，以允許基于接收器角度（到發(fā)射器的距離和角度）預(yù)測容量。我們通過實驗室實驗對該模型進(jìn)行了校準(zhǔn)和驗證，其中信息從屏幕傳輸，并通過平板相機(jī)接收。我們的容量估計表明，即使屏幕上的短代碼僅顯示在攝像機(jī)幀的15%上，使用智能手機(jī)攝像機(jī)也可以達(dá)到數(shù)十Mbps。我們的估計還表明，現(xiàn)有屏幕攝像機(jī)干擾屏蔽器通信原型的吞吐量至少有2.5倍的提升空間。
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