Компьютер нового поколения Magic Leap One так долго был обещанием, что трудно поверить: теперь мы можем препарировать небожителя и разобраться, какая магия стоит за этим технологическим скачком. Ребята из iFixit позволили любопытным не рисковать своим дорогим гаджетом, а посмотреть на подробную разборку из рук опытных сервисных инженеров.
Чтобы понять, с чем мы имеем дело, нужно начать с ключевых спецификаций:
- Система на чипе Nvidia Tegra X2 (Parker) с двумя 64-битными ядрами Denver 2.0 и четырьмя 64-битными ядрами ARM Cortex A57
- Интегрированный графический процессор Pascal с 256 ядрами CUDA
- 8 ГБ оперативной памяти
- 128 ГБ на твердотельном накопителе
- Bluetooth 4.2, Wi-Fi 802.11ac/b/g/n, USB-C, 3,5-миллиметровый разъём для наушников
Этот процессор Nvidia предназначен для применения в автомобильных вычислительных системах и широко используется в роботизированных транспортных средствах, в том числе под маркой Tesla. Можно подумать, что в ML1 такой чип лишний, но обратите внимание на все эти датчики для понимания окружения. Да, в автомобиле их больше, но ему не надо рисовать перед пользователем естественную трёхмерную картинку. Поэтому ресурсы Nvidia Tegra X2 здесь очень кстати.
На этом видео вы можете наблюдать замедленную работу инфракрасного лазерного проектора чуть выше носового моста. Он проецирует облако точек и позволяет определять расстояние до объектов по тому, как долго отражённый от них свет возвращается в датчики на корпусе. Аналогичная система работает в iPhone X и Kinect. Внимательный зритель также обнаружит четыре дополнительных светодиода у каждой линзы, которые невидимо для невооружённого глаза подсвечивают глазные яблоки, упрощая их отслеживание системе окулографии.
За вычисления в Magic Leap One отвечают не очки Lightwear. Все мощности, кроме датчиков, дисплеев и динамиков, сосредоточены в поясном модуле Lightpack, который соединяется с Lightwear по кабелю, заодно обеспечивая всей системе питание от встроенной батареи на пару часов автономности. Очки отслеживают пространственное положение — своё и контроллера — и отображают графику.
Смешивать реальные и виртуальные объекты трудно. Одно дело — просто показать всё смешанное на экране смартфона или очков виртуальной реальности. Намного труднее сделать так, чтобы виртуальные объекты естественно смотрелись прямо в физической, не опосредованной реальности. Magic Leap пошла по второму пути, для чего ей понадобились две технологии:
- Волноводные дисплеи — прозрачные дисплеи, сквозь которые человек почти без искажений видит физическую реальность и одновременно наложенные на неё виртуальные объекты, создаваемые в сложной линзе. Специальный проектор направляет структурированный свет на каждую линзу, чтобы он, преломляясь в ней, попадал в глаз под правильным углом, в нужном спектре и в требуемой интенсивности.
- Плоскости фокусировки — несколько наложенных друг на друга волноводных дисплеев позволяют менять фокус цифровой картинки, причём не всей сразу, а каждого объекта по отдельности. Так пользователь получает ощущение естественной разницы в чёткости разноудалённых объектов, хотя все они визуализируются в одной, пусть и составной, линзе.
Конструкцию линз в девелоперской версии очков специалисты iFixit называют «удивительно уродливой». Здесь очень заметные светодиоды соседствуют с видимой внутренней конструкцией волноводов и неточной проклейкой. Волновод состоит из шести не очень хорошо ламинированных слоёв, каждый из которых имеет небольшой воздушный зазор. Края выглядят окрашенными вручную. Краска позволяет свести к минимуму внутренние отражения и помехи.
Внутри оголовья есть маркировка лазера первого класса опасности. В очках он может показаться неуместным, но он безвреден во всех допущенных производителем режимах использования и, вероятно, не более опасен, чем проигрыватель компакт-дисков.
Откручивание стандартных винтов Torx позволило снять крышку для доступа к одному их двух стереодинамиков. Они размещены на пружинных контактах и снабжены цветными прокладками. Здесь также можно увидеть вход единственного кабеля, соединяющего очки с вычислительным модулем.
Но что за чёрная коробочка висит на правой стороне оголовья?
Исследование показало: это магнитная сенсорная катушка, которая помогает отслеживать положение контроллера. Она измеряет интенсивность трёх перпендикулярных магнитных полей для определения положения и ориентации контроллера относительно очков. В контроллере обнаружена намного большая излучающая «половина» трекера и питающая её батарея на 8,4 ватт-часа.
Медное экранирование, распыляемое в корпусах катушек, вероятно, защищает от радиопомех, пропуская магнитное поле.
Применённую «однобокую» компоновку трекера на очках можно объяснить интерференцией. Это похоже на временное решение, особенно если учесть потенциальное ухудшение работы отслеживания, если вы левша.
Инженеры также обнаружили сенсорную панель со светодиодами, которые (теоретически) могут быть вариантом оптического трекинга для новых версий компьютера. Или это просто индикация/эстетика.
После полной разборки корпуса появилась возможность детально рассмотреть инфракрасные излучатели системы отслеживания взгляда. Все они подключены последовательно. И наконец, перед нами оптика и дисплеи.
Подняв один из массивов оптических датчиков, инженеры обнаружили оптическую систему для передачи изображения в волноводный дисплей. Яркие цвета рождаются из окружающего света, отражающегося от дифракционных решёток, и не представляют конкретные цветовые каналы. Каждое «пятно» находится на своей глубине и соответствует одному слою волновода.
А за всем этим находится устройство, передающее картинку: LCoS-проектор OmniVision OP02222, похожий на специальный вариант OP02220. Инженер-блогер Карл Гуттаг догадался о применении такой системы в очках Magic Leap ещё в 2016 году, основываясь на патентных документах компании.
Если глубже погрузиться в проектор и волноводную оптику, может возникнуть вопрос о цели применения шести слоёв дисплея. Для каждого цветного канала (красный, зелёный и синий) есть отдельный волновод на двух разных фокальных плоскостях. Без специальных волноводов под цвет каждый из них будет фокусироваться на немного иной точке и деформировать изображение.
Схему работы оптики раскрывает рисунок 6 из заявки на патент Magic Leap номер 2016/0327789. iFixit тоже нарисовала схему, но уже с котятами — так приятнее и понятнее.
Вся оптика и датчики содержатся в литом магниевом блоке, это хорошо. Металл лучше рассеивает тепло, которое производит электроника. Розовый материал — это термопаста, которая помогает рассеивать тепло от инфракрасного дальномера. Более жёсткая фиксация оптики на металле сохраняет результаты её тщательной калибровки. Расширение при нагревании приходится компенсировать пенной прокладкой.
Для более подробного изучения можно вскрыть датчики. Каждый массив получил собственный корпус. Посередине вы видите датчик расстояния до объектов, мигавший на видео в начале статьи. Он состоит из инфракрасного оптического датчика и инфракрасного проектора точек.
Дорогой многослойный гибкий кабель соединяет множество деталей (на фото ниже):
- блок обработки визуальной информации Movidius MA2450 Myriad 2;
- 4K-приёмник на базе DisplayPort SlimPort ANX7530;
- микросхему соединения камер — возможно, 0V00680-B64G-1C, которую можно было найти в ультрапередовом на момент выпуска Amazon Fire Phone;
- логическую FPGA-ячейку Altera/Intel 10M08V81G — возможно, для управления данными моста камер;
- двунаправленный редрайвер 8713A стандарта USB 3.0 от Parade Technologies;
- звуковой усилитель NXP Semiconductors TFA9891;
- Texas Instruments TI 78CS9SI.
За кольцом с инфракрасными диодами обнаруживается скрытая тёмным фильтром окулографическая камера. Это может быть камера OmniVision CameraCubeChip с внешним дихроичным фильтром.
Наблюдение за глазами в устройствах дополненной и виртуальной реальности позволяет использовать некоторые интересные параметры интерфейса, а также улучшения в реализме и эффективности рендеринга. Наличие только одной камеры на глаз может ограничить точность и дальность слежения. Например, камера может хуже видеть глаз/зрачок, когда пользователь смотрит вверх.
Далее приходится расправляться с конструкцией более варварскими способами. Это нужно, чтобы познакомиться с цепочкой работы оптики.
- Крошечное кольцо из шести светодиодов запускает процесс — красный, зелёный и синий, дважды для двух плоскостей фокусировки.
- Затем светодиоды светят на LCoS-микродисплей для создания изображения. Он в чёрном пластиковом корпусе по соседству.
- Внутри корпуса коллиматорная линза выравнивает исходный световой поток от светодиодов и устанавливается на делитель поляризованных лучей. Поляризованные световые пучки проходят через несколько линз, чтобы сфокусировать изображение на входных точках волноводов.
- Входные точки сами по себе выглядят как крошечные точки в шести волноводах. Более пристальный взгляд на них раскрывает цвета, связанные с каждой точкой: два красных, два зелёных и два синих.
Наконец, стоит обратить внимание на «мозг» всего предприятия — модуль Lightpack. Вентиляционные отверстия косвенно говорят об активной системе охлаждения.
Маркировка Федеральной комиссии по связи США (FCC) не говорит ничего, кроме того, что устройство разработано Magic Leap и произведено в Мексике. Название фактического производителя является коммерческой тайной.
Открыть Lightpack непросто. После вскрытия видно уходящий в корпус под светодиодным индикатором состояния кабель, немного винтов и медных подложек. Один кабель — это, конечно, будущее индустрии, но если он выйдет из строя, без сервиса или сброса гарантии не обойтись.
Под магниевой пластиной скрывается материнская плата.
Материнская плата снимается без модульных гнезда для наушников и кнопочной панели. На плате расположена система охлаждения компании Cooler Master, которая забирает воздух через ранее отмеченные отверстия в корпусе.
Чтобы снять радиатор, понадобилось не только открутить винты, но и десять минут нагревать клей.
Активная система охлаждения подразумевает, что вы не будете класть Lightpack в карман, а благоразумно последуете примерам поясного ношения из рекламы.
Несколькими защитными кожухами позже зрителю открываются главные составляющие работы Magic Leap One.
Здесь:
- система на чипе Nvidia Tegra X2 с процессорами Parker и графикой Pascal;
- два четырёхгигабайтных чипа оперативной памяти Samsung K3RG5G50MM-FGCJ стандарта LPDDR4 на 32 гигабита;
- двунаправленный редрайвер 8713A стандарта USB 3.0 от Parade Technologies;
- радиочастотный чип Nordic Semiconductor N52832;
- зарядное устройство Renesas Electronics 9237HRZ;
- программируемая пользователем вентильная матрица Altera 10M08 от Intel с технологией MAX 10;
- микросхема управления питанием Maxim Semiconductor MAX77620M.
На обратной стороне схемы:
- универсальная флэш-память NAND Toshiba THGAF4T0N8LBAIR на 128 ГБ;
- 128-мегабитная флэш-память Cypress FS128S;
- контроллер USB Type-C и питания по USB Texas Instruments TPS65982;
- двухфазный контроллер uPI Semiconductor uP1666Q;
- двунаправленный монитор напряжения Texas Instruments INA3221.
Отсоединение одной секции корпуса открывает внутренний корпус аккумулятора. В iFixit подчёркивают, что добраться сюда было так трудно, что ленты для вытаскивания батарей выглядят почти иронично. Но лучше с ними, чем без них.
Все эти слои и проклейка, вероятно, помогают с ударопрочностью и общей долговечностью конструкции. Но когда откажет аккумулятор, положительные качества обернутся головной болью для ремонтников и затратами для владельца.
Бутерброд из двух ячеек с батареями имеет ёмкость 36,77 Вт*ч и напряжение 3,83 В.
Согласно заключению iFixit, Magic Leap One — дорогое и немного сырое устройство, которое не было времени доводить до ума, не говоря о цене. Но мы считаем, что это нормальное состояние для самой первой конвейерной версии компьютера нового форм-фактора, к тому же предназначенного для апробации разработчиками приложений, а не для простых пользователей.
По шкале ремонтопригодности от 1 до 10 инженеры присудили новинке 3 балла. В плюсах — замена динамиков при помощи одной отвёртки, стандартные винты Torx и Phillips, возможность полностью разобрать устройство, не нанося ему критических повреждений. Минусами названы крайне трудоёмкая замена аккумулятора через несколько клеевых барьеров и отсутствие возможности обновить оптику и процессор при столь высокой цене в $2300.
Не пропускайте важнейшие новости о дополненной, смешанной и виртуальной реальности — подписывайтесь на Голографику в Telegram, ВК, Twitter и Facebook!
Далее: Из чего состоит Microsoft HoloLens и как всё это работает
