Informe técnico: Beneficios de las cámaras de 10, 25, 50 y 100 GigE para aplicaciones de realidad virtual, realidad aumentada y resonancia magnética

La línea entre el mundo real y el virtual continúa desdibujándose, creando experiencias impresionantes que no hace mucho tiempo solo se encontraban en obras de ficción. Ya sea a través de la Realidad Virtual, la Realidad Aumentada o la Realidad Mixta, las personas pueden derribar el muro entre la realidad y la imaginación.

Para la mayoría de las personas, estas tecnologías aún pueden parecer demasiado lejanas en el futuro como para siquiera pensar en ellas, pero ya existen desde hace bastantes años con una historia profunda y una rápida evolución.

Reconocida como la más conocida de las tres tecnologías, la realidad virtual (VR) sumerge a los usuarios en un entorno completamente virtual generado por una computadora, lo que excluye completamente el mundo real. Usando una pantalla montada en la cabeza (HMD) o auriculares, los usuarios pueden experimentar un mundo de imágenes y sonidos que engañan al individuo haciéndoles creer que son parte de ese mundo. A medida que la realidad virtual continúa volviéndose más avanzada, incluso ofrece la posibilidad de manipular y mover objetos con controladores especiales, pero todo el contenido sigue siendo generado por computadora.

Aunque la realidad virtual se ha disparado en los últimos cinco años, ha sido un concepto durante mucho más tiempo. Ya en la década de 1930, los inventores y escritores imaginaron entornos simulados en los que uno podía escapar del mundo real a través de las máquinas y el arte.

En la década de 1950, se creó la simulación multisensorial para que los usuarios sintieran que estaban "en" una película. En la década de 1960, se crearon dispositivos de visualización montados en la cabeza para servir como ventanas al mundo virtual. Algunos pueden recordar el View-Master, que se introdujo en 1939 y permitía la visualización en 3D utilizando "carretes" que contenían siete pares estereoscópicos en 3D de pequeñas fotografías en color transparentes.

Aunque un poco menos familiar que la realidad virtual, la realidad aumentada es algo que afecta a las personas casi a diario sin que se den cuenta. En la realidad aumentada (AR), los usuarios ven e interactúan con el mundo real mientras se le agrega contenido digital. Uno de los ejemplos más recientes de AR es el juego Pokémon GO, donde los usuarios buscan criaturas virtuales en sus entornos del mundo real. Este juego está en constante evolución y ahora está adquiriendo características de realidad mixta.

Desde el primer marcador de línea amarilla virtual en los juegos en vivo de la NFL, los marcadores de discos en el hockey de la NHL y los marcadores de pelotas de golf en la gira de la PGA, AR ha tenido un impacto progresivo a lo largo de los años. A partir de las décadas de 1960 y 1970, los inventores desarrollaron sistemas que mostrarían gráficos generados por computadora superpuestos al mundo real, rodeando a los usuarios en un entorno interactivo. Si bien esta tecnología ha evolucionado drásticamente solo en la última década, se espera que su crecimiento continúe.

La realidad mixta es realmente eso: la fusión de mundos reales y virtuales para producir nuevos entornos y visualizaciones donde los objetos reales y digitales coexisten e interactúan en tiempo real. Usando un auricular MR junto con tecnologías de detección e imágenes de última generación, MR brinda la capacidad de interactuar con un entorno virtual mientras permanece en el mundo real, fusionando así lo real y lo imaginario, lo que ofrece una experiencia que puede cambiar la forma en que las personas trabajan y juegan. Este Dia. Introducido originalmente en 1994, MR ha ido mucho más allá de las pantallas y ahora incluye información ambiental, sonido espacial y ubicación. Si bien esta tecnología aún está evolucionando rápidamente, se dice que revolucionará la forma en que las personas ven e interactúan con el mundo.

VR, AR y MR tienen desafíos similares. En gran medida, estos desafíos se reducen a la generación de contenido 3D. Pueden requerir una estrecha sincronización de tiempo entre capturas de imágenes de múltiples fuentes de cámara para una experiencia óptima. Pueden requerir una excelente calidad de imagen bajo una variedad de condiciones de iluminación. Algunas aplicaciones deben tener imágenes de alta resolución y al mismo tiempo mantener una velocidad de fotogramas adecuada. Pueden tener configuraciones de cámara que abarquen grandes áreas, incluidos estadios, por lo que se prefieren las opciones más simples para la instalación y el mantenimiento del sistema. Pueden requerir muchas más cámaras para completar un sistema para una experiencia óptima. Por último, como en la mayoría de las aplicaciones, el costo puede ser un factor importante.

Las cámaras de 10, 25, 50 y 100 GigE de Emergent brindan algunas opciones para controlar estrictamente la sincronización de tiempo entre cámaras. Emergent tiene una amplia experiencia en la sincronización de cámaras utilizando una variedad de métodos que incluyen PTP, activación por hardware, etc., y ha podido demostrar precisiones de microsegundos con un esfuerzo mínimo.

Las cámaras emergentes solo usan los mejores sensores de los mejores proveedores, como Sony, Gpixel y AMS, y trabajamos arduamente para exprimir cada gramo de rendimiento de estos sensores, lo que lleva a mejoras en el rango dinámico, lo cual es importante para las aplicaciones VR/AR/MR en que los sistemas a menudo necesitan lidiar con diferentes condiciones de iluminación.

Los sensores de Sony actualmente van desde 0.5 MP a 1595 fps hasta 31 MP a 35 fps. Los sensores de cuarta generación de Sony, también conocidos como Sony Pregius S, van desde 4 MP a 5 fps hasta 269 MP a 25 fps. Estos sensores más nuevos combinan alta resolución y frecuencias de cuadro y son ideales para aplicaciones de realidad virtual, realidad aumentada y resonancia magnética. Los sensores Gpixel actualmente van desde 98MP @ 5 fps a 290MP @ 65 fps y están en aumento. AMS tiene 35MP @ 50 fps.

Sony IMX253 (12 MP a 80 fps), IMX535 (12 MP a 192 fps), IMX532 (16 MP a 145 fps), IMX531 (20 MP a 100 fps) e IMX530 (24 MP a 98 fps) son actualmente los más populares para VR/AR /Aplicaciones de MR.

Las cámaras de 10, 25, 50 y 100 GigE de Emergent, junto con MVA de Myricom o VMA de Mellanox, igualan o superan a otras interfaces en todas las categorías técnicas y su relación precio-rendimiento es la mejor. Con VMA o MVA, se eliminan todas las deficiencias asociadas con la utilización, la latencia y la inestabilidad de la CPU de 1 GigE. La aceptación de la industria también es excelente.

Aquí, el competidor más cercano es CXP. Los transceptores SFP+ SFP28 y QSFP28 básicos de bajo costo crean una longitud de enlace prácticamente ilimitada. En comparación, CXP6 y CXP12 alcanzarán 72 m y 30 m respectivamente, pero pueden llegar más lejos con costosos adaptadores de fibra.

Es importante distinguir entre los transceptores SFP+/SFP28/ QSFP28 y los adaptadores de fibra CXP o CameraLink. Los transceptores son productos básicos de bajo costo que se insertan directamente en la cámara y la NIC, mientras que los adaptadores de fibra son piezas de hardware externas costosas y voluminosas (a menudo del mismo tamaño que la cámara o incluso más grandes) producidas por muy pocos proveedores y se encuentran en algún punto intermedio. los cables CXP o CameraLink de la cámara y el enlace de fibra que, curiosamente, emplea los mismos transceptores SFP+ que las cámaras emergentes emplean directamente en la cámara. Y, naturalmente, necesita un adaptador de fibra en cada extremo del enlace, ya que el capturador suele tener la misma interfaz que la cámara.