کالبدشکافی تبلت Project Tango؛ راز دوربین‌های سه‌بعدی و حسگرهای فضایی گوگل

این تبلت Project Tango یه گجت معمولی نیست و حسابی برای پردازش‌های سنگین و نقشه‌برداری سه‌بعدی بهینه‌سازی شده. بیا قبل از اینکه دل و روده‌اش رو بریزیم بیرون، یه نگاهی به مشخصات روی کاغذ بندازیم. گوگل حسابی روی این تبلت کار کرده تا بتونه محیط اطراف رو درک کنه. بریم ببینیم چه سخت‌افزاری این غول رو روشن نگه می‌داره:

← نمایشگر 7 اینچی با رزولوشن 1920 در 1200 پیکسل (323 پیکسل در هر اینچ)

← دوربین جلوی 120 درجه‌ای در کنار دوربین پشتی 4 مگاپیکسلی از نوع RGB-IR و یه دوربین ردیابی حرکت 170 درجه‌ای

← پردازنده چهار هسته‌ای 2.3 گیگاهرتزی Tegra K1 ساخت انویدیا

← 4 گیگابایت حافظه رم

128 گیگابایت حافظه داخلی که البته با کارت حافظه میکرو اس‌دی هم می‌تونی ارتقاش بدی.

اول از همه، روی قاب پشتی دستگاه کلی برچسب و شناسه عددی به چشم می‌خوره. لوگوی انویدیا هم اون وسط خودنمایی می‌کنه. جالب اینجاست که یه هشدار هم نوشته شده که این دستگاه هنوز تأییدیه FCC رو نگرفته، چون یه نسخه آزمایشیه. زیر این همه برچسب و هشدار، بالاخره مدل دقیق دستگاه یعنی NX-74751 قایم شده.

شماره NX-74751 در واقع کد ثبت سفینه Yellowstone تو سریال پیشتازان فضاست! جالبه بدونی اسم رمز خود تبلت تانگو هم همون Yellowstone انتخاب شده؛ ظاهرا مهندس‌های گوگل حسابی طرفدار این سریال بودن.

از زاویه تعمیرات، همین اول کار یه چیزی توجهمون رو جلب کرد که ممکنه دردسرساز بشه: برچسب Cam glue. وقتی می‌بینیم نوشته چسب دوربین، یعنی باید برای باز کردنش حسابی احتیاط کنیم و منتظر یه نبرد سخت با چسب‌ها باشیم.

تیم پروژه‌ها و فناوری‌های پیشرفته گوگل (ATAP) تو طراحی این مدل حسابی سنگ‌تموم گذاشته و ظاهرش رو نسبت به نسخه‌های قبلی خیلی بهتر کرده.

تبلت Project Tango نسبت به گوشی تانگو خیلی شیک‌تر و یکپارچه‌تر طراحی شده. قسمت بالای تبلت که دوربین‌ها قرار دارن یکم ضخیم‌تره تا لنزها راحت جا بشن، اما بقیه بدنه ضخامت نرمال و استانداردی داره.

طراحان گوگل می‌گن این فرم خاص بدنه برای اینه که انگشت‌های دست موقع نگه داشتن تبلت، روی لنز دوربین‌های سه‌بعدی رو نپوشونه. چون این دوربین‌ها مدام در حال اسکن محیط هستن و مثل دوربین‌های عادی نیستن که فقط موقع عکس گرفتن متوجه مسدود شدنشون بشی.

این طراحی جدید یه درگاه شارژ اختصاصی هم داره که از شارژ سریع 12 ولتی و انتقال داده با استاندارد USB 3.0 پشتیبانی می‌کنه.

حالا بریم سراغ باز کردنش. فکر می‌کنی چندتا پیچ یا گیره خاص برای نگه داشتن قاب پشتی به شاسی جلو استفاده شده؟ هیچی! حتی از چسب هم خبری نیست.

با یه ابزار بازکننده پلاستیکی، خیلی باحوصله و آروم دور تا دور قاب تبلت رو زیر می‌دیم و قاب رو جدا می‌کنیم تا بالاخره چشممون به قطعات داخلی بیفته.

همین اول کار متوجه می‌شیم که مجموعه دوربین‌ها روی یه برد مجزا سوار شدن که مستقیم به قاب پشتی متصل شده.

اول چندتا پیچ رو باز می‌کنیم تا برد دوربین‌ها از قاب پشتی جدا بشه و بتونیم دقیق‌تر بهش نگاه کنیم. روی قاب پشتی پر از سوراخ‌های مختلف برای لنزهای دوربینه. همچنین روی سطح داخلی قاب، شبکه‌ای از آنتن‌ها از جمله آنتن NFC چسبیده شده.

وجود NFC تو این تبلت توسعه‌دهندگان می‌تونه نشون بده که گوگل ایده‌های بزرگی برای استفاده از این گجت تو محیط‌های فروشگاهی و پرداخت‌های هوشمند داشته.

حالا می‌خوایم برد دوربین رو کاملا جدا کنیم. اما صبر کن! این برد با چندتا فلت به مادربرد وصله و سر این فلت‌ها هم زیر یه براکت فلزی محکم شده. براکت رو که باز کنیم، می‌تونیم کانکتورها رو یکی‌یکی آزاد کنیم.

تا زمانی که به این بخش دسترسی داریم، بهترین کار اینه که اول از همه کانکتور باتری رو جدا کنیم تا خطر اتصالی قطعات به صفر برسه.

طراحی این برد دوربین خیلی ما رو یاد حسگر کینکت (Kinect) ایکس‌باکس می‌ندازه؛ همون‌قدر پیچیده و پر از سنسورهای مختلف. روی این برد کنترلر، چندین آیسی مهم به چشم می‌خوره که کار پردازش تصویر رو انجام می‌دن:

← میکروکنترلر بسیار کم‌مصرف STMicroelectronics STM32L151QD با معماری ARM Cortex-M3

گوگل می‌گه این تراشه در واقع هاب سنسورهاست و وظیفه‌اش ثبت دقیق زمان (Time-stamping) تصاویریه که دوربین‌ها می‌گیرن.

← آیسی ساخت NXP Semiconductors با پکیج HVQFN16 (شناسه 546A 0108 TXD403)

← درایور Linear Tech LT3743 (شناسه 4C 3743 N3580)

← سوئیچ کنترل بار ON Semiconductor NCP45560

بریم ماژول دوربین رو از سر جاش دربیاریم تا لنزها رو از نزدیک بررسی کنیم.

پروژکتور مادون قرمز (IR) لابه‌لای ماژول دوربین جاساز شده، اما با یه پنس ظریف به‌راحتی می‌شه درش آورد.

کار این پروژکتور اینه که یه الگوی نوری مادون قرمز تو محیط پخش می‌کنه تا دوربین‌های دیگه بتونن عمق فضا رو تشخیص بدن و یه نقشه سه‌بعدی بسازن.

این فناوری همون چیزیه که به تبلت اجازه می‌ده فاصله‌ها و ابعاد محیط رو با دقت خیلی بالایی درک کنه.

به گفته گوگل، این پروژکتور IR به‌طور اختصاصی برای زاویه دید و رزولوشن مدنظرشون طراحی شده و دقیقا با دوربین 4 مگاپیکسلی پشت دستگاه هماهنگه.

آها! حالا فهمیدیم اون برچسب Cam glue یعنی چی. هر دو دوربین پشتی با یه چسب حرارتی قوی به بدنه ماژول چسبیدن، که این یعنی تعویض دوربین‌ها کار به شدت سختیه.

یکی از چیزهایی که تو تعمیرات حسابی روی اعصابه، اینه که نتونی باتری رو با یکی دو حرکت ساده بیرون بیاری.

البته قبول داریم که این دستگاه یه نسخه توسعه‌دهنده‌ست و نباید انتظار یه طراحی تر و تمیز برای مدیریت کابل‌ها داشته باشیم، ولی بازم کارمون رو سخت کرده.

برای رسیدن به باتری، مجبور شدیم کلی کانکتور و فلت که با چسب‌های ملایم سر جاشون محکم شده بودن رو جدا کنیم تا مسیر آزاد بشه.

نقشه‌برداری سه‌بعدی از یه محیط کامل، انرژی خیلی زیادی می‌طلبه. خوشبختانه تبلت Project Tango دقیقا برای همین کار مسلح شده.

گوگل می‌گه این باتری به‌صورت اختصاصی و دو سلولی طراحی شده تا هر وقت پردازنده نیاز داشت، بتونه بالاترین توان ممکن رو در اختیارش بذاره و هیچ محدودیتی برای برنامه‌نویس‌ها ایجاد نشه.

خوشبختانه باتری فقط با یه مقدار چسب ضعیف به قاب جلویی چسبیده و راحت جدا می‌شه. این باتری لیتیوم پلیمری دو سلولی با ولتاژ 7.6 ولت، ظرفیتی حدود 18 وات‌ساعت داره که در مقایسه با باتری 11.1 وات‌ساعتی نسخه گوشی تانگو، یه پیشرفت چشمگیر حساب می‌شه.

برای اینکه یه معیار تو ذهنت داشته باشی، تبلت Nexus 7 نسل دوم که یه محصول عمومیه، باتری 15 وات‌ساعتی داشت.

موقع گشت‌وگذار تو دل این تبلت، به یه ماژول مخابراتی (Baseband) ساخت انویدیا برخوردیم.

به نظر می‌رسه گوگل عمدا از یه ماژول آماده و استاندارد استفاده کرده تا بتونه تبلت رو راحت‌تر تو کشورهای مختلف با فرکانس‌های شبکه‌ای متفاوت تست و عرضه کنه.

تراشه‌های مهمی که روی این ماژول مخابراتی سوار شدن شامل این موارد می‌شه:

← فرستنده و گیرنده چندحالته و کم‌مصرف RF ساخت انویدیا

← تراشه حافظه NAND شرکت Micron مدل JW806

← مودم LTE مدل Icera ساخت انویدیا

← آیسی مدیریت تغذیه (PMU) پردازنده مدل Texas Instruments TPS659121A

ماژول تقویت‌کننده قدرت چندباند Skyworks 77621-11 هم اون گوشه برد قرار داره.

خب، بریم سراغ بخش صدا! دو تا اسپیکر استریو این پایین جا خوش کردن. در نگاه اول شاید اسپیکرهای خیلی معمولی و ساده‌ای به نظر برسن، اما اگه دقیق‌تر بررسی‌شون کنی... می‌بینی که واقعا همون اسپیکرهای معمولی هستن و چیز خاصی ندارن!

فکرش رو بکن، دستگاهی که می‌تونه فضای سه‌بعدی رو اسکن کنه، چقدر عالی می‌شد اگه می‌تونست نقشه صوتی سه‌بعدی محیط رو هم بسازه! البته برای این کار به یه مجموعه میکروفون پیشرفته نیازه، ولی خب ما ایده رو دادیم، شاید گوگل تو نسخه‌های بعدی استفاده کرد.

شاید با این کار دستیار صوتی گوگل هوشمندتر از همیشه بشه.

مسیرمون رو به سمت مادربرد ادامه می‌دیم. برای رسیدن بهش باید چندتا مانع کوچیک رو از سر راه برداریم:

← دو تا کابل آنتن

← دو تا پیچ تورکس T5

← فلت موتور ویبره

مادربرد رو که بلند می‌کنیم، یه لوله حرارتی (Heat pipe) خیلی قطور و بزرگ می‌بینیم که در امتداد برد کشیده شده.

با وجود این همه قدرت پردازشی تو پلتفرم‌های موبایل، تنها چالش بزرگ دفع حرارته. پردازنده چهار هسته‌ای Tegra K1 حسابی داغ می‌کنه و دفع این گرما بهش اجازه می‌ده تا آخرین قطره از توانش رو بدون افت عملکرد استفاده کنه.

بریم سراغ مغز متفکر تبلت Project Tango و آیسی‌های روی مادربرد اصلی:

← پردازنده چهار هسته‌ای 2.3 گیگاهرتزی Tegra K1 انویدیا (شناسه TD580D-A1)

← حافظه فلش 128 گیگابایتی سن‌دیسک (SanDisk 4133DF4PG02X)

← دو عدد آیسی رم 2 گیگابایتی Elpida LPDDR3 (مجموعا 4 گیگابایت)

← گیرنده موقعیت‌یاب جهانی (GNSS) یکپارچه Broadcom BCM4752IUB2G

تراشه ترکیبی Broadcom BCM43341XKUBG که وای‌فای 802.11n، بلوتوث 4.0 و گیرنده FM رو مدیریت می‌کنه.

← تراشه صوتی Hi-Fi مدل Realtek ACL5642 با پردازشگر سیگنال دیجیتال

و در نهایت تراشه Texas Instruments 45A2RFI

باز هم آنتن! انگار قاب پشتی برای اتصال این دستگاه به شبکه‌های مختلف کافی نبوده. این نوار پلاستیکی، چندتا آنتن اضافی رو روی خودش جا داده.

حالا می‌رسیم به یکی از بخش‌های جذاب و البته روتین دنیای امروز: دوربین سلفی. این دوربین جلویی زاویه دید 120 درجه‌ای داره که می‌تونه فضای گسترده‌ای رو پوشش بده. روی فلت این دوربین جلویی عبارت P1V09A-1 چاپ شده.

احتمالا این دوربین ساختار و سنسور خیلی مشابهی با دوربین سلفی 120 درجه‌ای به کار رفته تو گوشی هوشمند Project Tango داره.

واقعا داره عجیب می‌شه! ما اینجا تو دریایی از آنتن‌ها غرق شدیم. این قطعات کوچیک تو گوشه‌های سمت راست (بالا و پایین) قرار گرفتن و قطعا نقش مهمی تو پایداری سیگنال‌ها دارن. طبق بررسی‌های ما، اون قطعه سبز رنگ سمت چپ آنتن GPS دستگاهه و قطعه سبز سمت راست، نقش آنتن وای‌فای رو بازی می‌کنه. با چند چرخش پیچ‌گوشتی چهارسو #00، این دو تا برد کوچک آنتن رو هم از بدنه تبلت جدا می‌کنیم.

جک هدفون، درگاه کارت حافظه میکرو اس‌دی و شیار سیم‌کارت، با یه چسب نسبتا محکم به بدنه چسبیدن. اما با کمی حوصله و دقت می‌شه راحت درشون آورد.

نکته جالب اینه که این اولین باریه که می‌بینیم درگاه کارت حافظه میکرو اس‌دی از سینی سوزن‌خور (مثل خشاب سیم‌کارت) استفاده می‌کنه.

گوگل می‌گه استفاده از این نوع خشاب، ایده یه شرکت مهندسی به اسم Design بوده که تو ساخت این تبلت باهاشون همکاری داشتن.

این قطعه یه مقدار آشنا به نظر می‌رسه. از لبه قاب بیرون زده، به پشت مجموعه نمایشگر چسبیده و یه فلت طولانی داره که باید از روی باتری رد بشه تا به مادربرد برسه.

در واقع این مجموعه، پورت‌های USB و خروجی HDMI رو شامل می‌شه که دقیقا قرینه همون بردی هست که تو مرحله قبل دیدیم و درگاه سیم‌کارت روش بود.

خب، دیگه تقریبا تمام قطعاتی که با چسب‌های ملایم به پشت نمایشگر متصل بودن رو جدا کردیم. حالا نوبت غول مرحله آخره: جدا کردن شیشه و ال‌سی‌دی که حسابی به فریم چسبیدن.

← اما قبل از اینکه بریم سراغ حرارت، چشممون به آیسی کنترلر تاچ‌اسکرین افتاد: قطعه‌ای با شماره RM31280 50051 1418A1U0.

نکته مهم دیگه، یه فلت یکپارچه‌ست که شامل دکمه‌های پاور و تنظیم صدا، کانکتورهای دوربین و میکروفون جلو می‌شه. قبل از اینکه کیسه حرارتی رو بیاریم، متوجه می‌شیم که توری‌های اسپیکر راحت جدا می‌شن. برداشتن این توری‌ها، زیر دادن و باز کردن نمایشگر رو خیلی راحت‌تر می‌کنه.

توری‌ها رو که برداشتیم، حالا وقتشه کیسه حرارتی رو روی لبه‌های نمایشگر بذاریم تا چسب‌ها نرم بشن. با احتیاط و زیر دادن دور تا دور لبه‌های پنل، بالاخره موفق می‌شیم نمایشگر رو از فریم اصلی جدا کنیم.

تلاش‌مون نتیجه داد! حالا می‌تونیم نوشته‌ها و یادداشت‌های ماژیک کشیده‌شده مربوط به کنترل کیفیت خط تولید رو پشت پنل ببینیم.

این نمایشگر 7 اینچی با رزولوشن 1920 در 1200، دقیقا همون قطعه استاندارد و تست‌شده‌ایه که قبلا روی تبلت نکسوس 7 نسل دوم دیده بودیم.

با اینکه این دستگاه یه نمونه اولیه و مخصوص توسعه‌دهنده‌هاست، اما بد نیست یه نگاهی به میزان تعمیرپذیریش بندازیم.

امتیاز تعمیرپذیری تبلت Project Tango: 4 از 10 (امتیاز 10 یعنی راحت‌ترین حالت تعمیر).

← قاب پشتی بدون هیچ پیچ و چسبی و فقط با گیره‌های پلاستیکی باز می‌شه که یه مزیت بزرگه.

← فلت‌های زیادی روی باتری رو پوشوندن که جدا کردنش رو سخت کرده، اما حداقل نیاز به ذوب کردن چسب نداره.

← ماژولار بودن قطعات پایینه و خیلی از اجزا به هم لحیم شدن، که این هزینه تعویض رو بالا می‌بره.

← ساختار داخلی به‌شدت پیچیده‌ست و پر از سیم و کابله، که باز و بسته کردنش رو تبدیل به یه کابوس می‌کنه.