大家还记得这段轰动全球的视频吗?Magic Leap成立于2011年,这个曾经全球最神秘也是最火的高科技公司已经融资了 23 亿美元,从一开始的震惊世界,到后来无数个遮遮掩掩,可谓是吊足了全世界的胃口。
2017年12月,Magic Leap公司终于公布了旗下第一款增强现实AR眼镜产品Magic Leap One,并在今年开始发货。
iFixit最新的拆机文档里也表示,能拿到它来拆解实属不易。接下来,我们就来一窥Magic Leap到底有什么神奇之处?这到底是怎样一款产品?
让我们从硬件规格开始:
- Nvidia Tegra X2 (Parker) SoC 配备两颗 Denver 2.0 64-bit 核心和四颗 ARM Cortex A57 64-bit 核心
- 集成了基于 Pascal 的 GPU 配备256个 CUDA 核心
- 8 GB RAM
- 128 GB 板载储存
- Bluetooth 4.2,Wi-Fi 802.11ac/b/g/n,USB-C,3.5 mm 耳机接口
这颗 Nvidia 的 SoC 为汽车应用设计,并在自动驾驶汽车中占有重要的地位,包括 Teslas 。这看起来像是非主流的使用方法,直到你明白 Magic Leap 用于定位和理解环境的多个传感器阵列多像是一台自动驾驶的汽车。
尝试一下Magic Leap 所说的超凡脱俗的体验。
红外线相机让我们看到在鼻梁上方收集深度信息的频闪红外 LED ,和iPhone X以及更早的 Kinect 上的原理相似。
如果你仔细观察,你还可以在每个镜头中发现四个额外的红外 LED。
简单的原理介绍:
- 内容的创建始于Lightpack。它提供电源并处理信息,向头戴设备发送图像和声音数据。
- 同时, Lightwear 头戴设备会追踪控制器的位置和方向,定位你周围的环境来帮助插入虚拟元素。
- 虚拟元素使如何产生的则完全是另外一个话题。
不同于智能手机或有外置摄像头反馈的 VR 显示屏,“混合现实”要难得多。
Magic Leap One 使用了几种牛逼的技术:
波导显示——本质上是一块透明的屏幕从侧面悄无声息的点亮。波导( Magic Leap 称之为“光子光场芯片”)引导光线(可以理解为一幅图像),穿过薄薄的一层玻璃,放大并进入你的眼睛。
Focus planes —— 在 VR 显示器上,一切都是同时聚焦的。现实中眼睛看到的则不是这样——有些东西看起来很清晰但其他的看起来是模糊的,决定于你的眼睛对焦在哪。Magic Leap 通过合成多个波导来模仿这种现象——将图像切割成清晰的和模糊的区域。
让我们看看这东西都藏了什么光学的宝藏!一个快速测试排除了偏光片——我们必须要挖掘的更深一些来获得一些发现。
镜片的内部出人意料的丑陋,配备了频闪红外 LED ,一个有明显条纹的波导“显示”区域和一些奇怪的胶水使用。
波导由六个不那么漂亮的层压成,每层都有一个小的气隙。
边缘看起来像是手绘成的黑色,可能会最大限度地减少内部反射和干扰。
进入头带的内部,我们主要到一个1级激光的调遣。这在呆在你研究上的东西里找到似乎是件很可怕的事情,但实际上在日常使用中是安全的,并不比 CD 播放器更危险。
旋开标准的梅花螺丝并移除了盖板表明两个扬声器中的第一个,通过弹簧触点连接,并通过色彩标记的垫圈保护着——到目前为止,可修复性很强。
同样隐藏在这块盖板下面的是:设备唯一的线缆的两个上端和一些帮助调整位置的磁力点。
但是从头带右侧突出的那个奇怪的黑色小盒子是什么?
调查显示是一个六自由度磁传感器线圈,用于跟踪控制器的位置。
测量三个垂直磁场的强度以确定控制器相对于耳机的位置和方向。
拆开控制器以后,我们找到了跟踪器(更大的)发射端和一个用于驱动的 8.4 Wh 电池。
线圈外壳镀的铜似乎是用来屏蔽电磁干扰,同时让磁场穿过。
干扰可以解释跟踪器的奇怪位置,这可能是一个临时解决方案。这个“老”技术,对于左撇子的使用可能会更糟糕。
在拆下头戴和内面板之后,我们可以有更好的视角来观察眼部跟踪红外发射器。我们注意到它们都是串联连接,而不是单独控制。
终于,Magic Leap 的核心:光学和显示部件就在我们的指尖上了。
拆下其中的一个外部传感器阵列,我们在下面发现了用来将图像传进波导的光学系统。
这些明亮的颜色来自从衍射光栅反射的环境光,并不代表特定的颜色通道。
每个点工作在不同的深度——对应每一层的波导。
在背后,我们发现了真正的显示设备:一个 OmniVision OP02222 场序彩色(FSC)LCOS 设备。这看起来是一个 OmniVision OP02222 的定制版本。
让我们更深入地了解光源和波导光学系统。
所以这六层都是干什么的?在两个不同的焦平面上有一个分离的波导来对应每个色彩通道(红绿蓝)。
如果没有特定颜色的波导,每种颜色都会聚焦到稍有不同的点并使图像产生变形。
来自 Magic Leap 申请的 2016/0327789 专利的“Figure 6”对我们了解光学器件的内部如何工作有所启发。
一个铸造的镁合金块承受了所有的光学部件和传感器,对于一个头戴式显示器(HMD)而言这有些出人意料的重。我们拆解过的所有 VR 头戴设备都使用了轻便的塑料。
但是金属可以带来更好的散热,电子设备和红外 LED (比如 VCSEL 设备)都会产生热量。
粉色的东西是用来帮助红外测距仪更好的散发热量的。
金属也提供了更坚固的安装位置,让光学组件在严格的校准后保持稳定。
但是坚固并不总是好的——有些部件由泡沫胶固定,在部件被加热时弯曲时会更加宽松。
打开覆盖这传感器的盖子来仔细瞧瞧。
这些双传感器阵列在你的两个太阳穴边,配备了频闪红外深度传感器位于中间。
仔细观察了鼻梁上的深度传感器,有红外感知摄像头,红外点阵投影仪。
这让这个设备不需要设定接收站位置,它可以自己完成投射和读取。
将所有的传感设备连接到头带上的, 昂贵的分层柔性电缆:
- Movidius MA2450Myriad 2 视觉处理单元
- SlimPort ANX75304K DisplayPort 接收器
- 0V00680-B64G-1C 可能的相机组合芯片;我们在 Amazon Fire 手机上也找到了一个
- Altera/Intel 10M08V81G - 8000 逻辑单元 FPGA,可能用于胶合逻辑,或管理 MV 部件或摄像机桥数据
- Parade Technologies 8713A 双向 USB 3.0 转接驱动器
- NXP 半导体 TFA9891 音频放大器
- 德州仪器 TI 78CS9SI
将红外发射器环弹出,我们发现眼球追踪红外相机隐藏在滤镜后。
这些是OmniVision CameraCubeChip相机,带有外置二向色滤光片。
VR和AR中的眼球追踪技术可以提高真实性和渲染效率,呈现一些非常酷的应用效果。
在眼睛下方仅有单个相机,这可能限制眼球追踪的准确度和范围。
下面的拆解变得有点破坏性了,但是为了看看光学部分是值得的。
一个有六个 LED 的小圆环开始这次操作,分别是红绿蓝,为了两个焦平面配备了两套。
然后 LED 在 LCOS 微显示器上发光以产生图像,它安装在隔壁的黑色塑料外壳上。
从该外壳的内部,准直透镜对准来自 LED 的原始光输出,而且它安装在一个偏振分束器上。
然后,偏振光束通过一系列透镜,将图像聚焦到波导上的入射光栅上。
入射光栅本身看起来像嵌入六个波导中(现在略微破碎的)小点。
我们拿起“投影”单元进行仔细观察,发现了与每个入口光栅相关的颜色:两个红色,两个绿色和两个蓝色。
光学部分拆解完了,我们的注意力转向这个设备的大脑—— Lightpack!
很难不去注意到这个突出的超酷通风口。
FCC的标记,由 Magic Leap 设计,在墨西哥组装。事实上的硬件制造厂商的身份据说是一个被严格保密的秘密。
打开 Lightpack 费了很多事。
大多数PC VR设备都要使用大量电缆,但是这个只有一条固定的线缆——被困在一个 LED 灯条下,还有几颗螺丝和一些铜带。
然后我们看到了主板!
PC 最爱的Cooler Master风扇为这块 PCB 降温做了贡献,这解释了我们稍早前看到的那些通风口。
旋开螺丝并不足拆掉散热器,它粘的非常牢固。经过了10分钟的加热和撬动,终于松了。
在拆开了几个外壳之后:
- NVIDIA Tegra X2 "Parker" SoC,搭载了 NVIDIA PascalGPU
- 两个 Samsung K3RG5G50MM-FGCJ 32 Gb LPDDR4 DRAM(共 64 Gb 或 8 GB )
- Parade Technologies 8713A双向 USB 3.0转接驱动器
- Nordic N52832 RF SoC
- Renesas Electronics 9237HRZ 降压 - 升压电池充电器
- Altera 10M08 MAX 10 现场可编程门阵列
- Maxim Semiconductor MAX77620M 电源管理IC
背后:
- 东芝 THGAF4T0N8LBAIR 128 GB NAND 通用闪存
- Spansion (现为 Cypress) FS128S 128 Mb 四路 SPI NOR 闪存
- 德州仪器 TPS65982 USB Type-C 和 USB 供电控制器
- uPI uP1666Q 2相降压控制器
- 德州仪器 INA3221 双向电压监视器
下一步,电池盒终于可以被一探究竟。
Magic Leap 采用了 36.77 Wh 的双电池三明治,工作在 3.83 V。这和一些流行的平板电脑一样。
Magic Leap One 显然是一款昂贵又有短版的硬件设备。每一点结构都旨在保持设备寿命之内的精确校准。
希望消费者版本也可以保持这些周到的设计和为耐用性的考虑。同时也能将一些短视的设计改进。
最终,iFixit 给出的可修复性评分为 3 分(满分十分,分数越高越好修)。
图片和部分文字来自于iFixit