مقدمه: مفهوم Latency در بازی و VR

فن آوری بلوتوث تبدیل شده است یک فعال کننده انتقادی برای بی سیم محیط در بازی و واقعیت مجازی (VR) سیستم های از کنترل کننده ها و هدست به دستکش های ظریف و ردیاب های کامل بدن، ماژول های بلوتوث باید واکنش واقعی به حفظ غوطه وری را به عنوان کوچک به عنوان 10 - 20 ثانیه می تواند شکستن حضور در تکنیک های ورودی بی سیم و یا تاخیر در طراحی نوار، به طور مداوم، به بررسی ماژول های نرم افزار پردازش نرم افزار پردازش و تست های کامپیوتری، به بررسی این برنامه های پردازش نرم افزار پردازش نرم افزار پردازش اطلاعات.

درک الزامات کم-Latency

Latency، در زمینه بازی و VR، زمان بین یک اقدام کاربر (تعامل دکمه، حرکت سر) و بازخورد مربوط به صفحه نمایش یا بازخورد در جهان است.تحقیقات در ادراک انسان نشان می دهد که برای تاخیر متحرک به فوتون، آستانه قابل قبول VR حدود 20 متر است، با اهداف ایده آل زیر 10 متر گام در ورودی سریع رقابتی، پردازش بلوتوث بالا فقط باید تاخیر در انتقال ساعت 15، بلکه به حداقل رساندن سرعت قابل توجه است.

مشارکت کنندگان کلیدی در تأخیر کلی عبارتند از:

  • فاصله ی زمانی - چگونه اغلب رادیو برای داده ها بررسی می شود.
  • فاصله اتصال - دوره بین رویدادهای متصل در بلوتوث کم انرژی (BLE)
  • کدگذاری / کدگذاری [FLT 1] - به ویژه برای کدک های صوتی در هدست ها.
  • پردازش پشته - Latency اضافه شده توسط سیستم عامل یا راننده.

برای یک تجربه یکپارچه، طراحان باید یک تاخیر پایان به پایان ≤ 20 متر را با هدف کشش 5 تا 8 متر برای کنترل های برتر VR هدف قرار دهند.

ویژگی های کلیدی طراحی

انتخاب پروتکل بلوتوث

انتخاب بین بلوتوث کلاسیک و BLE اولین تصمیم معماری است. بلوتوث کلاسیک (BR /EDR) ارائه می دهد از طریق خروجی بالاتر برای جریان صدا، اما به طور معمول تاخیر بالاتر به دلیل لینک های SCO / ESCO (اغلب 100-150 متر) است. BLE، طراحی شده برای داده های سنسور کم قدرت، در حال حاضر تسلط کم هزینه بازی های جانبی.

] Bluetooth 5.0 و جدیدتر [[[FLT 1] ویژگی های مستقیم تأخیر عبارتند از:

  • [[۱] [۱۰] [[۱۰]] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰]] [۱۰] [۱۰]] [۱۰]] [۱۰]] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰]]] [۱۰]] [۱۰]] [۱]] [۱] [۱]]] [۱]] [۱] [۱]] [۱]] [۱] [۱]]] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱]] [۱] [۱]]]] [۲] [۲]] [۲] [۱]]]]]]]]] [۱]] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱۰]] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰]]]]]] [۱۰] [۱۰] [۱]] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱۰] [۷] [۷] [۷]]]] [۷] [۱]] [۱] [۱۰
  • [FLT 1] - دو برابر نرخ داده، امکان انتشار کوتاه تر و کاهش زمان در هوا.
  • فاصله اتصال به اندازه 7.5 متر [FLT 1] (در حد قابل توجهی 4.
  • گسترش طولانی مدت (DLE) - اجازه می دهد بسته ها تا 251 بایت، کاهش تعداد معاملات.

برای صدا، کانال های 5.2 Isochronous صدا کم انرژی (LE Audio) را با تاخیر به طور قابل توجهی پایین تر از پروفایل های صوتی کلاسیک فعال می کند. LC3] FLT:3 کیفیت بالا را در کم نرخ و کم کم کم و یا فریم پشتیبانی از مدت 10 متر یا حتی 7.5 m.

بهینه سازی سخت افزار

انتخاب سیلیکون به طور مستقیم بر تاخیر قابل دستیابی تأثیر می گذارد. اختصاص داده شده با بلوتوث پایین °Cs (به عنوان مثال، از کاتالیزور نوردیک، Dialog Semiconductor یا آزمایشگاه های سیلیکون) ادغام رادیو، پایه و هسته نرم افزار با حداقل بافر داخلی.

  • طراحی آنتenna - استفاده از یک آنتن با کارایی بالا چاپ شده یا سرامیک با تطبیق مناسب با آنتن های چند باند (BLE + Wi-Fi) باید از مداخله اجتناب کند.
  • خطی سازی ترانسفر [FLT 1] - قدرت خروجی پایدار را در سراسر گروه فرکانس تضمین می کند، کاهش انتقال مجدد.
  • ] هسته پروفرور - یک پردازنده اختصاصی (ARM Cortex-M4 یا M33) در حال اجرا در ≥ 64 مگاهرتز می تواند پردازش پشته را بدون معرفی میکرولتر انجام دهد.
  • مدیریت قدرت - برنامه های کم اعتبار اغلب نیاز به اوج بالاتر فعلی دارند. تنظیم کنندگان باید بدون شیب ولتاژ به طور تمیز به انفجار عرضه کنند.

مثال: موش بازی با استفاده از nRF52840 نوردیک با DLE و یک فاصله اتصال 7.5 متر می تواند به (FLT:0 [1.25 متر بیش از حد تاخیر هوا] دست یابد برای گزارش های HID.

۳-کارگر و Stack Tuning

حتی بهترین نسخه های سخت افزاری که در صورت بهینه سازی سیستم عامل برای تاخیر، بهینه سازی نشده اند.

  • استفاده از ، ، به جای بافر زدن، از HID استفاده کنید.
  • قبل از آن، برنامه خدمات وقفه بلوتوث (ISR) را بالاتر از سایر وظایف قرار دهید.
  • به حداقل رساندن یا حذف تأخیر سیستم عامل با استفاده از یک رویکرد غیرRTOS یا RTOS با تأخیر قطعی وقفه.
  • در حالی که رادیو آخرین بار از آن استفاده می کند، از آن استفاده کنید.

تست با تجزیه و تحلیل منطقی یا بسته (به عنوان مثال، تجزیه و تحلیل بلوتوث الیس) برای شناسایی تنگناهای پشته ضروری است.

تکنولوژی های Enhancing Low-Latency Performance

دانلود بازی Adaptive frequency Horing (AFH)

AFH به طور خودکار کانال های اشغال شده (به عنوان مثال، Wi-Fi یا تداخل مایکروویو) را برای حفظ یک لینک تمیز، حذف های کمتر به معنای تاخیر پایین تر و سازگار تر است. Bluetooth 5.0 بهبود رزولوشن طبقه بندی AFH.

افزایش نرخ داده (EDR)

EDR (2 Mbps یا 3Mbps) در بلوتوث کلاسیک زمان هوای هوای برای انتقال های صوتی و بزرگ داده را کاهش می دهد، برای BLE، 2M PHY به یک هدف مشابه عمل می کند: گزارش HID 20 به اندازه 2M PHY تنها 80μ در مقابل 160 μ با 1M PHY.

کانال های ایزوتر (Blue 5.2tooth+)

این کانال ها اجازه می دهند که چندین جریان صوتی یا داده با صدای پایین همگام شوند. [۱] در VR، این امکان را فراهم می کند صدای چپ و راست برای ماندن در ۱-۲ μs ، ضروری برای صدا فضایی.Isochronous همچنین از retransmission] پشتیبانی می کند.

LE Coded PHY با مراقبت

در حالی که LE Coded PHY دامنه را بهبود می بخشد، کدگذاری 2 × یا 8 × را اضافه می کند، افزایش تأخیر به طور متناسب با آن تنها برای برنامه های از راه دور محدود که در آن زمان به تعویق انداختن زمان های تاخیر قابل تحمل هستند (به عنوان مثال، کشف بی سیم شارژ) استفاده می شود.

راهنمایی های پیاده سازی برای توسعه دهندگان

انتخاب پروفایل و Stream Selection

پروفایل های طراحی شده برای تاخیر کم: HID over GATT] [HOGP] با فاصله اتصال کوتاه ایده آل برای کنترل کنندگان و ردیاب های صوتی است، استفاده از LC3] پروفایل صوتی مبتنی بر Audio پروفایل بیش از کانال های LE Isochronous به جای ADP2 قدیمی تر که SBC + 100 را اضافه می کند.

بهینه سازی دست ها و جفت گیری

استفاده از دو دسته می تواند باعث ایجاد تاخیر اولیه شود. فقط کار جفت (pre-configured key) یا ذخیره اطلاعات اتصال برای جلوگیری از تعمیر مجدد، اگر امنیت مورد نیاز است، استفاده از (FLT:2LE اتصالات امن [LT3] [F3] اما از عملیات رمزنگاری برای شتاب دهنده.

روش تست جهانی واقعی

ساده کردن بدترین محیط RF کیسی: کانال های Wi-Fi مجاور در داخل کامل از طریقput، محفظه فلزی و حرکت تاخیر اندازه گیری با استفاده از:

  • [[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱۰]] [۱۰] [۱]] [۳]] [۳] [۱]] در میزبان و محیط زیست با یک موسموسکوپ [۷]
  • [[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱]] از یک ردیاب بلوتوث [۳]
  • ابزار منبع باز مانند Android btsnoop logs و یا Linux btmon.

در این میان، از جمله پنج عدد از این آیات، به صورت زیر استفاده می شود.

قدرت در مقابل تجارت عدم

فواصل اتصال پایین تر و نرخ داده های بالاتر باتری را سریعتر تخلیه می کنند.برای کنترل کننده های VR با ورودی مکرر، یک سازش معقول یک فاصله اتصال 15 متری است که با یک زمان استراحت 1.5 دقیقه ای قبل از ورود به خواب عمیق است. اجازه دهید برنامه به فواصل پویا تغییر کند: به عنوان مثال، 7.5 متر در طول گیم پلی فعال، 50 متر در حالی که بیکار است.

روندهای آینده و استانداردهای نوظهور

در این هنگام، به سرعت به سمت پایین تر از آن حرکت می کند. [۱۰] [۳] [[۳]] [FLT:] [[۳]] [[۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [FLT: ۲] برای شبکه های صوتی کوچک (۳]:۵]

علاوه بر این، تولید کنندگان در حال بررسی (FLT:0) Multi-tocol SoCs هستند که بلوتوث را با رادیو 2.4 گیگاهرتز اختصاصی (مانند Logitech Light Speed یا Razer Hyper Speed) برای دستیابی به 1 ms تاخیر ترکیب می کنند، در حالی که بلوتوث خالص نیست، ماژول های هیبریدی سازگاری معکوس برای مهندسین محیط های قدیمی تر را ارائه می دهند.

نتیجه گیری

طراحی ماژول های بلوتوث برای برنامه های کم تناسب در بازی و VR یک چالش چند رشته ای است که نیاز به انتخاب پروتکل دقیق ( 5.2 + با کانال های کم عمق)، سخت افزار که به حداقل رساندن بافر بلوتوث و سیستم عامل است که اولویت بندی می کند فاصله های رادیویی بالاتر از همه چیز دیگر، با استفاده از M PHY، DLE، و کد LC3 [F] توسعه دهندگان بی سیم، به طور واقعی می توانند به فاصله نزدیک از 10 -5 -5 - به کاربران نزدیک به سرعت.

برای مطالعه بیشتر در مورد مشخصات تاخیر بلوتوث، به [FLT:Bluetooth] اشاره کنید و نیمه هادی نرم افزار Nordic Semiconductor] تکنیک های اندازه گیری عملی به خوبی در EDN شبکه تنظیمات] اندازه گیری تأخیر شبکه [F5:5:4] و IEEE [F2 ] [FLT6:6: