کالبدشکافی پروژه تانگو گوگل؛ وقتی گوشی هوشمند چشم سه‌بعدی پیدا می‌کنه!

پروژه تانگو در حقیقت یه سیستم پیچیده از دوربین‌ها و سنسورهاست که قرعه به نام یه گوشی اندرویدی افتاده تا میزبانش باشه. گوگل اطلاعات خیلی زیادی درباره سخت‌افزار این پروتوتایپ منتشر نکرده، اما ما با کمی جستجو به مشخصات جالبی رسیدیم.

← قلب تپنده این دستگاه، پردازنده چهار هسته‌ای Snapdragon 800 با فرکانس 2.3 گیگاهرتز برای هر هسته‌ست که کنار 2 گیگابایت رم LPDDR3 قرار گرفته.

← حافظه داخلی 64 گیگابایتی که خوشبختانه از طریق درگاه کارت حافظه microSD قابلیت ارتقا داره.

← یه صفحه نمایش 5 اینچی از نوع LCD برای نمایش محیط اسکن شده.

← مجموعه‌ای از سنسورهای حرکتی شامل شتاب‌سنج، ژیروسکوپ و قطب‌نمای 9 محوره برای ردیابی دقیق موقعیت.

و البته مهم‌ترین بخش ماجرا یعنی سیستم تشخیص عمق: یه پروژکتور مادون قرمز، دوربین پشتی 4 مگاپیکسلی (RGB/IR) و یه دوربین چشم‌ماهی (Fisheye) با زاویه دید 180 درجه تو قاب پشتی.

با اینکه گوگل همیشه عاشق فضاهای ابری و اتصالات بی‌سیمه، اما تو این نمونه اولیه، حسابی هوای اتصال‌های فیزیکی رو داشته. تانگو پورت‌های متنوعی داره که خوشبختانه هیچ‌کدومشون پشت اون درپوش‌های پلاستیکی رو اعصاب قایم نشدن:

← درگاه خروجی تصویر Micro HDMI برای اتصال به مانیتورهای بزرگ‌تر.

← پورت استاندارد Micro-USB برای کارهای روزمره و شارژ.

← درگاه پرسرعت USB 3.0 برای انتقال سریع دیتاهای سنگین سه‌بعدی.

← و یه میکروفون با طراحی شبکه‌ای که برای ارتباط صوتی با دستگاه تعبیه شده.

برای باز کردن قاب پشتی تانگو و رسیدن به باتری، فقط به ناخن انگشتت نیاز داری! طراحی این قسمت به قدری ساده‌ست که هیچ ابزار خاصی نمی‌خواد.

قاب رو برمی‌داریم و باتری رو بیرون می‌کشیم. به همین سادگی. کاملا مشخصه که تمام تمرکز و بودجه تیم توسعه‌دهنده تانگو روی تکنولوژی داخلیش صرف شده، نه طراحی قاب‌های فلزی خمیده یا لبه‌های تراش‌خورده براق.

این دستگاه یه باتری نسبتا بزرگ 3000 میلی‌آمپرساعتی داره که به توسعه‌دهنده‌ها اجازه می‌ده بدون نگرانی از خاموش شدن، برنامه‌هاشون رو تست کنن.

ظرفیت 3000 میلی‌آمپر برای یه گوشی هوشمند عالیه، اما یادت باشه که پردازش‌های سه‌بعدی تانگو به شدت پرمصرف هستن. اگه گوگل از پردازنده‌های کم‌مصرف برای کمک به سیستم تصویربرداری استفاده نمی‌کرد، قطعا به باتری خیلی بزرگ‌تری نیاز بود.

با برداشتن باتری، یه نمای کلی از مادربرد جلوی چشممون ظاهر می‌شه. اما نکته مهم‌تر اینه که دسترسی خیلی سریع و راحتی به درگاه‌های سیم‌کارت و کارت حافظه microSD پیدا می‌کنیم.

شاید این طراحی باعث بشه برای درآوردن کارت‌ها یه مرحله بیشتر طول بکشه، اما در عوض قطعات متحرک کمتری داره و مکانیزم خروج کارت هیچ‌وقت خراب نمی‌شه. با باز کردن چند تا پیچ و یه فشار کوچیک با ابزار بازکننده پلاستیکی، مادربرد به طور کامل خودش رو نشون می‌ده.

اینجا هیچ خبری از چسب‌های مزاحم نیست؛ فقط یه اسپیکر بزرگ می‌بینیم که با پین‌های فشاری به شاسی میانی (Midframe) متصل شده.

← روی شاسی میانی پلاستیکی، چند تا آنتن یکپارچه هم قرار دارن که اونا هم با همون پین‌های فنری و بدون هیچ کابلی به برد وصل می‌شن.

کافیه چند تا کانکتور رو جدا کنیم و یکی دو تا برچسب رو بکنیم تا مادربرد کاملا آزاد بشه. هدف اصلی پروژه تانگو اینه که تکنولوژی اسکن سه‌بعدی و تشخیص محیط رو که تا قبل از این فقط تو کنسول‌های بازی و ربات‌های کاوشگر دیدیم، به دنیای موبایل بیاره.

به همین دلیل، گوگل وقتش رو صرف طراحی یه بدنه باریک یا ظاهر فانتزی نکرده؛ فقط قطعات رو به ساده‌ترین شکل ممکن تو یه جعبه جا داده. این یکی از راحت‌ترین گوشی‌هاییه که تا حالا باز کردیم و واقعا می‌تونه الگوی خوبی برای تعمیرپذیری باشه. پشت مجموعه صفحه نمایش 5 اینچی هم یه کنترلر لمسی از سری Synaptics ClearPad 3 به چشم می‌خوره.

اسپیکر مکالمه (کپسول گوشی) با یه چسب خیلی ضعیف سر جاش نشسته و ارتباطش از طریق پین‌های فشاریه که با یه حرکت ساده برش می‌داریم.

چون این یه نمونه اولیه و به شدت کاستوم شده‌ست، شماره سریال‌ها و نوشته‌های روی قطعاتش تو هیچ دیتابیسی پیدا نمی‌شن و یه‌جورایی برای ما ناشناخته‌ان. حالا می‌رسیم به قسمت خوشمزه ماجرا: دو تا دوربین جذاب که قراره چشم‌های تانگو باشن. دوربین سلفی زاویه دید وسیع 120 درجه‌ای (FOV) داره که تقریبا شبیه به زاویه دید و درک عمق چشم انسانه.

یعنی وقتی داری باهاش سلفی می‌گیری، اونم داره با دقت به تمام جزئیات چهره‌ت نگاه می‌کنه و عمق رو تشخیص می‌ده! دوربین استاندارد پشتی هم یه سنسور 4 مگاپیکسلی از شرکت OmniVision به همراه سنسور مادون قرمزه که هم عکس و فیلم باکیفیت می‌گیره و هم تو تشخیص عمق محیط کاربرد داره.

یه دوربین دیگه هم از روی برد جدا می‌شه. این یکی لنز چشم‌ماهی (Fisheye) داره و روی یه چیپ دوربین کم‌مصرف سوار شده. لنز چشم‌ماهی زاویه دید فوق‌العاده باز 180 درجه‌ای به دستگاه می‌ده، در حالی که سنسورش با ایجاد تعادل بین رزولوشن و نرخ فریم، تصاویر سیاه‌وسفیدی رو برای ردیابی دقیق حرکات (Motion Tracking) ثبت می‌کنه.

یه قطعه مسی بزرگ اون پایین می‌بینیم که وظیفه‌ش اتصال به زمین (Grounding) و البته دفع حرارت از آرایه سنسورهای پایینیه. مشخصه که یه چیزی اون زیر حسابی داغ می‌کنه...

...و بله، مظنون اصلی رو پیدا کردیم: یه پروژکتور مادون قرمز (IR). تو دل این جعبه شیشه‌ای کوچیک، مجموعه‌ای از ال‌ای‌دی‌های مادون قرمز قرار دارن که با کابل‌های نسبتا ضخیمی (برای یه گوشی) تغذیه می‌شن.

از اونجایی که ما به دستگاه روشن دسترسی نداشتیم، خودمون دست به کار شدیم تا یه راهی برای روشن کردن این پروژکتور مادون قرمز پیدا کنیم.

با اعمال یه ولتاژ ملایم و استفاده از یه دوربین حساس به مادون قرمز، تادااا! یه عالمه نقطه درخشان روی دیوار اتاق عکاسی ما نقش بست.

این شبکه منظم از نقطه‌های نوری نشون می‌ده که تانگو دقیقا مثل نسل اول کینکت مایکروسافت کار می‌کنه؛ نقطه‌ها روی محیط تابیده می‌شن و سنسور مادون قرمز دوربین 4 مگاپیکسلی اونا رو می‌خونه تا یه نقشه سه‌بعدی دقیق (Depth Map) از محیط بسازه.

نحوه کارش جالبه: وقتی این نقطه‌ها به اجسام نزدیک و دور برخورد می‌کنن، فاصله‌شون از هم تغییر می‌کنه و دستگاه با پردازش این فاصله‌ها، عمق و شکل سه‌بعدی محیط رو درک می‌کنه.

بیا ببینیم روی مادربرد تانگو چه قطعاتی پخته شده:

← رم 2 گیگابایتی LPDDR3 از برند Elpida که دقیقا روی پردازنده قدرتمند Snapdragon 800 سوار شده (طراحی PoP).

← دو پردازنده کمکی (Co-processor) بینایی ماشین ساخت شرکت Movidius.

← دو آیسی حافظه فلش سریال کم‌مصرف 16 مگابیتی ساخت AMIC.

← سیستم ردیابی حرکت InvenSense شامل ژیروسکوپ، شتاب‌سنج و قطب‌نمای 9 محوره.

ماژول تقویت‌کننده قدرت چندحالته Skyworks برای شبکه‌های مخابراتی.

← تراشه پردازش سه‌بعدی PrimeSense Capri PS1200.

پشت مادربرد هم این قطعات رو داریم:

سنسور تشخیص فشار هوا (بارومتر) Bosch Sensortec BMP180.

← حافظه فلش داخلی 64 گیگابایتی iNAND ساخت SanDisk.

← واحد اندازه‌گیری اینرسی (IMU) مدل BMX055 از بوش.

← آیسی مدیریت انرژی کوالکام.

← یه آیسی مدیریت انرژی دیگه از کوالکام.

وایسا ببینم، این دیگه چیه؟ ما روی برد تانگو یه تکنولوژی غیرمنتظره پیدا کردیم.

← این قطعه به نظر می‌رسه چیپ تصویربرداری سه‌بعدی PS1200 SoC ساخت شرکت PrimeSense باشه، که به دو دلیل حضورش اینجا عجیبه:

اول اینکه اپل مدتی پیش PrimeSense (سازنده سخت‌افزار دوربین کینکت) رو خریده بود. همه فکر می‌کردن این تکنولوژی رو به زودی تو آیفون یا آیپد می‌بینیم، اما انگار گوگل با تانگو زودتر دست به کار شده و از این تکنولوژی استفاده کرده!

دوم اینکه شرکت Movidius اخیرا سر و صدای زیادی به پا کرده و به عنوان جانشین کم‌مصرف PrimeSense برای دستگاه‌های موبایل شناخته می‌شه. پس حضور همزمان چیپ‌های PrimeSense و Movidius روی یه برد خیلی جای تعجب داره.

با اینکه این نمونه اولیه به شدت محرمانه است و اصلا یه محصول تجاری برای کاربر عادی نیست، اما ما دوست داریم بهش نمره تعمیرپذیری بدیم. چون می‌تونه یه مثال عالی از این باشه که طراحی یه گوشی هوشمند چقدر می‌تونه ساده و بی‌دردسر باشه.

نمره تعمیرپذیری پروژه تانگو می‌شه 9 از 10 (عدد 10 یعنی راحت‌ترین حالت برای تعمیر).

← باتری رو می‌تونی تو چند ثانیه و بدون هیچ ابزاری عوض کنی.

← کل قطعات دستگاه فقط با هفت تا پیچ کنار هم نگه داشته شدن.

← خیلی از قطعات ماژولار مثل اسپیکرها، دوربین‌ها (هر سه تا)، پروژکتور مادون قرمز و مجموعه صفحه نمایش رو می‌شه به صورت جداگانه تعویض کرد.

← بعضی از قطعات مثل موتور ویبره و پورت‌های USB روی مادربرد لحیم شدن که تعویضشون رو یه کم سخت‌تر می‌کنه. گشت و گذار تو دل این سخت‌افزار پیشگام برای تیم آیسی‌مدار خیلی لذت‌بخش بود. اگه دوست داری دوستات هم با این تکنولوژی‌های عجیب و غریب آشنا بشن، حتما لینک این کالبدشکافی رو از اپلیکیشن آیسی‌مدار براشون بفرست تا اونا هم از این سفر فنی لذت ببرن!