Introduzione
La tecnologia di realtà mista del Magic Leap One è rimasta un miraggio per così tanto tempo che stentiamo a credere di averlo finalmente sul nostro tavolo da smontaggio. Vista l'enorme quantità di fondi raccolti per questo progetto, speriamo che sia alimentato da polvere di fata, ma solo uno smontaggio potrà rivelarcelo.
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Cosa ti serve
Panoramica video
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C'è molto da analizzare qui. Iniziamo con qualche caratteristica... ehm, specifica:
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SoC Nvidia Tegra X2 (Parker) con due core Denver 2.0 a 64 bit e quattro core ARM Cortex A57 a 64 bit
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GPU integrata basata su architettura Pascal con 256 core CUDA
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8 GB di RAM
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128 GB di memoria interna
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Bluetooth 4.2, Wi-Fi 802.11ac/b/g/n, USB-C, jack cuffie da 3,5 mm
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Dopo le affermazioni di Magic Leap sull' esperienza ultraterrena di questo visore, dovevamo provarlo noi stessi.
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Grazie alla nostra fidata fotocamera a infrarossi, possiamo vedere un proiettore IR stroboscopico per il rilevamento della profondità appena sopra il ponte nasale, simile per principio a quello che abbiamo trovato nell' iPhone X e, prima ancora, nel Kinect.
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Se osservi attentamente, puoi notare anche quattro LED IR aggiuntivi in ogni lente, che illuminano "invisibilmente" i tuoi bulbi oculari per il tracciamento. (Analizzeremo i sensori di tracciamento a breve.)
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La creazione dei contenuti inizia nel Lightpack. Esso fornisce alimentazione e gestisce l'elaborazione, inviando i dati di immagini e suoni al visore.
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Nel frattempo, il visore Lightwear traccia la posizione e l'orientamento del controller e mappa l'ambiente circostante per facilitare l'inserimento degli elementi virtuali.
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Il modo in cui vengono generati questi elementi virtuali è un discorso ben più complesso.
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La "realtà mista" è complessa. Una cosa è potenziare ciò che vedi su uno schermo (come uno smartphone o un visore VR con un feed proveniente da fotocamere esterne).
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È molto più difficile potenziare la realtà vera e propria, non filtrata, che arriva direttamente ai tuoi occhi. Per riuscire in questa illusione, il Magic Leap One utilizza alcune tecnologie ingegnose:
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Display a guida d'onda (Waveguide display) - Essenzialmente uno schermo trasparente illuminato lateralmente in modo invisibile. La guida d'onda (ciò che Magic Leap chiama "chip fotonico a campo luminoso") indirizza la luce—in questo caso, un'immagine—attraverso un sottile strato di vetro, ingrandendola e orientandola verso il tuo occhio.
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Piani di messa a fuoco - Su un display VR, tutto è sempre a fuoco. La realtà è diversa: alcune cose appaiono nitide mentre altre possono apparire sfocate, a seconda di dove è focalizzato il tuo occhio. Magic Leap imita questo effetto sovrapponendo più guide d'onda per creare piani di messa a fuoco, suddividendo l'immagine in aree nitide e sfocate.
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Passiamo al tesoro ottico in questo dispositivo! Un test rapido esclude le lenti polarizzate: dovremo scavare più a fondo per fare qualche scoperta.
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L'interno delle lenti è sorprendentemente brutto, con LED a infrarossi prominenti, un'area del "display" a guida d'onda visibilmente striata e alcune strane applicazioni di colla.
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La guida d'onda è composta da sei strati laminati non proprio bene, ognuno con un piccolo spazio d'aria.
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I bordi sembrano dipinti a mano in nero, probabilmente per ridurre al minimo i riflessi interni e le interferenze.
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All'interno dell'archetto, notiamo un'etichetta Laser di Classe 1. Potrebbe sembrare una cosa spaventosa da trovare sui propri occhiali, ma è sicuro per tutte le normali condizioni d'uso e probabilmente non più pericoloso di un lettore CD.
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Svitate le classiche viti Torx e rimosso il pannello, si rivela il primo dei due altoparlanti, collegato tramite contatti a molla e protetto da guarnizioni colorate: un'ottima riparabilità finora!
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Sotto quei pannelli si nascondono anche le due estremità superiori dell'unico cavo integrato del dispositivo e alcuni dei componenti magnetici che aiutano a regolare la vestibilità.
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Ma cos'è quella strana scatolina nera che sporge dal lato destro dell'archetto?
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Secondo i sondaggi: una bobina di sensori magnetici a sei gradi di libertà magnetic sensor coil per tracciare la posizione del controller.
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Aprendo il controller, troviamo la metà emittente del tracker (molto più grande) e, per giunta, una batteria da 8,4 Wh.
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La schermatura in rame spruzzata negli alloggiamenti delle bobine probabilmente protegge dalle interferenze RF, lasciando passare il campo magnetico.
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Le interferenze potrebbero spiegare lo strano posizionamento del tracker e questa potrebbe essere una soluzione temporanea. È tecnologia "vecchia" e probabilmente sarà peggiore per l'uso da parte dei mancini.
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Dopo aver rimosso l'archetto e la mascherina interna, abbiamo una visuale migliore degli emettitori di infrarossi per il tracciamento oculare. Notiamo che sono tutti collegati in serie, anziché controllati singolarmente.
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E infine, a portata di mano, il cuore di Magic Leap: i gruppi ottici e i gruppi schermo.
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Andiamo fino in fondo, quindi allacciate le cinture.
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Sollevando uno dei sensori esterni, troviamo sotto: il sistema ottico per iniettare le immagini nelle guide d'onda.
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Ogni punto si trova a una profondità diversa, corrispondente a un singolo strato della guida d'onda.
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Sul retro troviamo il dispositivo di visualizzazione vero e proprio: un dispositivo LCOS a sequenza di campo (FSC) OmniVision OP02222. È probabilmente una variante personalizzata dell'OmniVision OP02220.
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Analizziamo più a fondo le ottiche del proiettore e della guida d'onda.
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Quindi, cosa si intende con "sei strati?" Esiste una guida d'onda separata per ogni canale di colore (rosso, verde e blu) su due piani focali distinti.
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Senza guide d'onda specifiche per il colore, ogni colore verrebbe messo a fuoco su un punto leggermente diverso deformando l'immagine.
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La "Figura 6" della domanda di brevetto di Magic Leap 2016/0327789 fa un po' di luce sul funzionamento interno delle ottiche.
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Per la tua edificazione e il tuo piacere, abbiamo incluso il nostro "diagramma tl;dr" per questo sistema, completo di gatti.
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Un blocco in magnesio pressofuso sostiene tutte le ottiche e i sensori, ed è sorprendentemente pesante per un HMD. I VR headsets che abbiamo smontato usavano tutti plastica leggera.
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Tuttavia, il metallo costituisce un dissipatore di calore migliore, e l'elettronica e l'illuminazione a infrarossi (probabilmente dispositivi VCSEL) producono calore.
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Quella sostanza rosa è un cuscinetto termico che aiuta a trasferire il calore del telemetro a infrarossi al telaio in alluminio.
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Il metallo offre anche un punto di montaggio più rigido per mantenere le ottiche stabili e a fuoco dopo la loro rigorosa calibrazione.
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Ma la rigidità non è sempre la soluzione migliore: alcuni di questi componenti sono montati con adesivo in schiuma, che sarà più tollerante quando i materiali si flettono a causa del calore.
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Non essendo più perfettamente in posizione, tanto vale rimuovere le coperture dai sensori per uno sguardo più da vicino.
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Questi doppi gruppi di sensori si trovano su ciascuna delle tempie, con il sensore di profondità IR stroboscopico posizionato proprio nel mezzo.
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I sensori di movimento di AKM Semiconductor e Invensense (ora TDK) si trovano probabilmente sulla parte superiore del circuito stampato della fotocamera.
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Uno sguardo più da vicino al sensore di profondità sul ponte nasale ci mostra l'hardware di lettura dell'ambiente sotto forma di:
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Fotocamera con sensore IR
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Proiettore di punti IR
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Collegando tutta quella strumentazione sensoriale all'archetto, abbiamo costosi cavi flessibili stratificati che ospitano:
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Unità di elaborazione della visione (VPU) Movidius MA2450 Myriad 2
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Ricevitore 4K DisplayPort SlimPort ANX7530
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Bridge sensore OmniVision OV680 per l'elaborazione di flussi di immagini simultanei da più fotocamere (come quelli trovati nell' Amazon Fire Phone)
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Altera/Intel 10M08V81G - FPGA da 8000 celle logiche, possibilmente per logica di giunzione, o per la gestione della parte MV o dei dati del bridge della fotocamera
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Redriver bidirezionale USB 3.0 Parade Technologies PS8713A
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Amplificatore audio NXP Semiconductors TFA9891
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PMIC Texas Instruments TPS65912
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Facendo scattare via uno dei due anelli dell'emettitore di infrarossi, troviamo l'inafferrabile fotocamera a infrarossi per il tracciamento oculare nascosta dietro un filtro scuro.
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Sembrano essere fotocamere OmniVision CameraCubeChip con filtri dicroici montati esternamente.
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Ora le cose si fanno un po' distruttive, ma ne vale la pena per dare un'occhiata alla catena ottica.
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Un piccolo anello di sei LED avvia il processo: rosso, verde e blu, per due volte per i due piani di messa a fuoco.
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I LED illuminano poi il microdisplay LCOS per generare un'immagine. È montato sull'alloggiamento in plastica nera accanto.
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Dall'interno di quell'alloggiamento, una lente di collimazione allinea l'emissione luminosa grezza dei LED ed è montata su un beam splitter polarizzante.
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I fasci polarizzati passano quindi attraverso una serie di lenti per mettere a fuoco l'immagine nei reticoli di ingresso sulle guide d'onda.
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I reticoli di ingresso stessi sembrano piccoli punti incorporati nelle sei guide d'onda (ora leggermente frantumate).
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Prendiamo l'unità di "iniezione" per un'analisi più ravvicinata, rivelando i colori associati a ciascun reticolo di ingresso: due rossi, due verdi e due blu.
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Ora che ci siamo goduti questo gustoso piacere ottico, è tempo di rivolgere la nostra attenzione al cervello di questa operazione: il Lightpack!
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È difficile non notare quelle vistose prese d'aria. Questo piccolo PC tascabile ha un sistema di raffreddamento attivo? Lo scopriremo presto.
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Queste marcature FCC non rivelano molto, a parte che è stato progettato da Magic Leap e assemblato in Messico. L'identità del produttore hardware effettivo si dice sia un segreto ben custodito.
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Aprire il Lightpack richiede molto lavoro, ma il calore e una leva attenta alla fine risolvono il problema.
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La maggior parte dei visori VR sembrano imitare i PC con molti cavi, ma questo ha un unico cavo permanente, bloccato sotto una striscia di LED di stato, alcune viti e del nastro di rame.
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Rimosso un altro solido pezzo di magnesio pressofuso, finalmente ammiriamo la scheda madre!
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Ignoriamo il jack cuffie modulare e la scheda tasti, per concentrarci su quel campo di silicio pieno di schermature.
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Una ventola Cooler Master, tra le preferite per i PC, impreziosisce questo circuito stampato, spiegando la presenza di quelle prese d'aria che abbiamo visto in precedenza.
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Svitare le viti non è sufficiente per liberare il dissipatore di calore, che è incollato in modo molto ostinato. Dopo ben dieci minuti di riscaldamento e leva, finalmente allenta la sua presa conduttiva.
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Dopo aver rimosso qualche schermatura, è arrivato il momento di dare un'occhiata ai chip che fanno avvenire la magia:
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2x Samsung K3RG5G50MM-FGCJ 32 Gb LPDDR4 DRAM (64 Gb o 8 GB totali)
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Murata 1KL (probabilmente modulo Wi-Fi/Bluetooth)
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Chip RF SoC nRF52832 di Nordic Semiconductor
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Caricabatterie buck-boost Renesas Electronics ISL9237HRZ
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Field programmable gate array (FPGA) Altera (di proprietà di Intel) 10M08 MAX 10
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IC di gestione energetica Maxim Semiconductor MAX77620M e redriver USB 3.0 bidirezionale Parade Technologies PS8713A
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E un po' di magia in più sul retro:
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Memoria flash universale NAND Toshiba THGAF4T0N8LBAIR da 128 GB
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Memoria flash NOR quad SPI Spansion (ora Cypress) S25FS128S da 128 Mb
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Controller USB Type-C e per l'erogazione di potenza USB Texas Instruments TPS65982
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Controller buck a 2 fasi uPI Semiconductor uP1666Q
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Monitor di tensione bidirezionale Texas Instruments INA3221
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Accelerometro Invensense (ora TDK)
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Memoria flash NOR seriale Winbond W25Q80DVUXIE da 8 Mb
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Identificazione CI, continua:
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Codec audio stereo Texas Instruments TLV320AIC3206
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Switch analogico SPDT ON Semiconductor NC7SB3157L6X
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Switch analogici Texas Instruments TS5A21366 e probabilmente ON Semiconductor
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Driver LED a 9 canali Texas Instruments LP5523
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Traslatore di livello di voltaggio Texas Instruments PCA9306 e transceiver bus a due bit SN74AVC4T245
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Rilevatore di voltaggio da 2,25 V Texas Instruments TLV809J25 e riferimento di voltaggio LDO da 2,5 V LM4132AMF-2.5
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Convertitore boost da 4 A Texas Instruments TPS630252
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Successivamente la sezione a disco si solleva, lasciando l'alloggiamento della batteria vulnerabile alle nostre mani.
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Arrivare alla batteria è stato così difficile che è quasi ironico trovare delle linguette di rimozione, ma sono meglio di niente!
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Magic Leap racchiude questo pacchetto di batterie a doppia cella con 36,77 Wh, con una tensione di 3,83 V. Si tratta dello stesso ordine di grandezza di alcuni popolari tablet.
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Il Magic Leap One è chiaramente un hardware costoso e prodotto in serie limitata. Ogni parte della costruzione è pensata per mantenere la calibrazione precisa per tutta la durata del dispositivo. La nostra ipotesi è che sia stato lanciato a tutta velocità, indipendentemente dal prezzo, per portare qualcosa sul mercato.
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Speriamo in un’edizione consumer che mantenga il design accurato e l’attenzione alla durata, evitando però la mancanza di lungimiranza di questo dispositivo.
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Un ringraziamento speciale a Karl Guttag di KGonTech, che ha contribuito con il suo inestimabile tempo e la sua competenza ad aiutarci a orientarci in questo smontaggio.
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Anche l’esperto di realtà virtuale e nostro talvolta rivale, Palmer Luckey, ha contribuito con ottimi contenuti e fornendo l’accesso all’hardware. Puoi leggere la sua opinione completa sul Magic Leap One qui.
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Infine, è tempo di assegnare un punteggio di riparabilità.
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Considerazioni finali
- Gli altoparlanti sono facili da rimuovere e sostituire con un solo cacciavite.
- Gli elementi di fissaggio filettati sono tutti di tipo standard Torx e Phillips.
- Lo smontaggio è per lo più non distruttivo, almeno sulla carta. Con così tanta colla su così tanti componenti fragili, faresti meglio ad avere una pazienza infinita e una mano molto ferma.
- La batteria è sostituibile solo se sei disposto a rimuovere la scheda madre e a muoverti con estrema cautela oltre diverse intense barriere di colla.
- Non esiste alcun percorso di aggiornamento per nessuna delle ottiche o del processore: un po' deludente per un dispositivo da 2 300 $.
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15Commenti sulla guida
In Step 10, figure 2 (the figure from the patent) the ‘optional’ polarizing filter (2072) is not very optional. And you skipped it in your summary image.
It’s likely a three-wavelength, 1/4-wave retarder used to rotate linearly-polarized light to circularly-polarized light before it bounces off the LCOS. The reflected light goes through another 1/4 wave so it’s now 1/2 a wave from the input light. That is - it’s linearly polarized 90 degrees from the original light. That’s why the polarizing beam splitter cube is able to separate the input field (100% coverage) from the LCOS-reflected fields. They’re 90 deg. different polarization.
Also, that means the RGB emitters aren’t likely LED’s. They’d have to be laser diodes (or VCSEL’s) to have the narrow spectrum necessary for the 1/4 wave retarding film.
Wick, you seem to know something about this subject, but you are wrong about the Figure from the patent. The beam splitter will polarize the light but having two might work better.
In the final configuration and as diagrams by iFixit (the 3rd figure with respect to Step 10) they absolutely need a polarizer (as show) right after the LEDs or else half the light will go strait into the injection optics without modulation. This 3rd figure does leave out a quarter-wave plate and polarizing mirror on the right side of the beam splitter cube that is necessary to bounce the light back to the beam splitter so it can be directed out to the injection logic. As drawn, the light from the LCOS would go through the beam splitter and out the side of the cube.
I want to add to my prior comment that I have only seen the teardown pictures and had to mentally reconstruct what was going on from picture. I did not see the components as they were taken off. Based off the pictures, I was trying to make it work based on what I was seen from static pictures.
Something that concerns me in this design is that the LED light is shot straight at the beam splitter and if the polarization is not great with the first/LED polarizer and the beam splitter, there will be a spot of uncontrolled light (about the size of the LEDs) in the center of the image. I’m assuming they are using wire grid polarizers in both locations.
Another issue with the design is that the image has to pass through and reflect off the beam splitter (if based on what I was shown and was told is correct). Usually with a wire grid polarizer, you don’t want to pass the “image” of the LCOS through the polarizer as it will do damage to the image. The FIG 6 from the patents would be the “normal” configuration.
Ye-gods, thats a lot of impressive technology squeezed into a small package! No wonder it has taken so long to develop. I’m skeptical that it will ever be a commercially viable product. They are surely shipping significant dollars along with each developer unit. My prediction is that, at best, it will be a high-end business-use product, never a consumer product. Most probably MagicLeap will be acquired by a major before too long, and a year later the major will kill it, having found the skeletons in the closet and determined it will never be profitable — especially with consumers now embracing lower-tech, lower AR quality devices. But hey, congrats to ML for being aggressive with technology, and I wish them the best of luck. Thanks for the superb tear-down, finally revealing the long-standing mystery of ML, IFIXIT!
The device is reminiscent of a camcorder, with a lot of optics and electronics compressed into a small volume and not a lot of consideration to repairability. There’s a lot more engineering here than a VR headset and I’m impressed how far Magic Leap has iterated the design for a developer release. That said, having a non-replaceable battery would be a disaster for a consumer release IMHO. Great teardown!
