کالبدشکافی آکیولس ریفت CV1: نگاهی به درون هدست واقعیت مجازی

تو تیم آیسی‌مدار قبلا دو تا از نسخه‌های اولیه این هدست رو کالبدشکافی کردیم، برای همین خیلی هیجان داریم ببینیم تو نسخه نهایی ریفت چه تغییراتی داده شده. بیایید اول مشخصات کلیدی این غول مجازی رو مرور کنیم:

← دو تا صفحه نمایش OLED با رزولوشن ترکیبی 2160 در 1200 پیکسل.

← نرخ تازه‌سازی (Refresh rate) تصویر 90 هرتز برای جلوگیری از تاری و سرگیجه.

← مجهز به سنسورهای شتاب‌سنج، ژیروسکوپ و قطب‌نما (مغناطیس‌سنج).

← ردیابی 360 درجه‌ای حرکات هدست به کمک دوربین فروسرخ Constellation.

زاویه دید افقی وسیع که بیشتر از 100 درجه است.

کنترلرهای حرکتی اختصاصی آکیولس که با اسم Oculus Touch شناخته می‌شن قراره بعدا عرضه بشن. شاید وقتی اومدن، اونا رو هم روی میز کالبدشکافی بیاریم تا ببینیم داخلشون چه خبره.

برای داشتن یه تجربه واقعیت مجازی بی‌نقص، ردیابی دقیق حرکات سر خیلی مهمه. و ردیابی یعنی نقطه‌های نوری؛ اونم یه عالمه نقطه!

دقیق‌تر بخوام بگم، نقطه‌های فروسرخ. این نقطه‌ها توسط ال‌ای‌دی‌های کوچیکی که تو بدنه هدست جاسازی شدن تولید می‌شن. تو حالت عادی اصلا نمی‌تونی اونا رو ببینی، اما دوربین فروسرخ ما می‌تونه همه‌چیز رو ببینه، درست مثل همون دوربین ردیاب خود آکیولس.

جالبه بدونی که اسم این سیستم ردیابی رو گذاشتن "صورت فلکی" (Constellation)، چون وقتی تو دوربین فروسرخ بهش نگاه می‌کنی، انگار یه نقشه از ستاره‌های درخشان آسمون رو روی صورتت پوشیدی!

سرت رو بچرخون، سیستم هنوزم داره ردت رو می‌زنه. برخلاف نسخه‌های قبلی، این مدل جدید هم تو قسمت جلو و هم تو قسمت پشت بندها، ال‌ای‌دی‌های فروسرخ داره. یعنی می‌تونی با خیال راحت دور خودت بچرخی و ارتباطت با دنیای مجازی قطع نشه؛ البته تا وقتی که پات به کابل دستگاه گیر نکنه و نخوری زمین!

این قطعا خوش‌تراش‌ترین و زیباترین ریفتی هست که تا حالا دیدیم. خیلی سبکه، روی سر حسابی راحته و حالا هدفون‌ها هم مستقیم روی خودش سوار شدن تا بیشتر تو بازی غرق بشی.

یه قاب فومی ضخیم دور لنزها قرار گرفته تا جلوی ورود نور اضافه از محیط به داخل هدست رو بگیره. این فوم خیلی راحت و فقط با چند تا گیره ساده وصل شده. هر چی تعداد پیچ‌ها کمتر باشه، وزن نهایی دستگاه هم کمتر می‌شه و روی سر راحت‌تره! با برداشتن این فریم فومی، می‌تونیم تنها کابل قطور متصل به هدست رو از جاش دربیاریم.

سیستم مدیریت کابل‌ها تو این هدست واقعا پیشرفت چشمگیری داشته و نسبت به نسخه‌های اولیه خیلی تمیزتر و مهندسی‌شده‌تر طراحی شده.

باز کردن هدفون‌های قابل تنظیم این هدست از این راحت‌تر نمی‌شد. یه مهره شیاردار کوچیک بازوی هدفون رو سر جاش محکم کرده و پین‌های فنری هم اتصال برق و صدا رو با سیم‌های داخل بند هدست برقرار می‌کنن. واقعا طراحی هوشمندانه‌ایه!

ما تا حالا هدفون‌های گرون‌قیمت زیادی دیدیم که اصلا قابل تعمیر یا باز شدن نبودن، برای همین دیدن این طراحی ماژولار حسابی سورپرایزمون کرد.

مخصوصا وقتی در نظر بگیری که این قطعات کوچیک، اولین چیزهایی هستن که اگه وسط یه بازی هیجانی هدست از سرت بیفته، ممکنه ضربه بخورن و خراب بشن.

یه پارچه مشکی کشی از جنس لایکرا دور لنزها رو پوشونده و روی یه فریم پلاستیکی نازک کشیده شده. این پارچه ضد گردوغبار، خیلی هوشمندانه از قطعات داخلی آکیولس محافظت می‌کنه، در حالی که همچنان به لنزها اجازه می‌ده تا برای تنظیم شدن، آزادی حرکت داشته باشن.

این فریم پلاستیکی یه نقطه اتصال کوچیک هم برای بند روی سر داره. اما چطور باید بازش کنیم؟ اولش یه کم گیج شدیم، تا اینکه تونستیم گیره‌های مخفی داخل فریم رو پیدا کنیم. با چند تا حرکت دقیق اسپاجر، فریم بالاخره آزاد شد. با باز شدن این فریم، نقاب آکیولس رو کنار می‌زنیم تا برای اولین بار یه نگاه واقعی به داخلش بندازیم!

نسخه اولیه این هدست فقط از یه صفحه نمایش 1080p (که مستقیما از گوشی گلکسی نوت 3 برداشته شده بود) استفاده می‌کرد. اما این بار قضیه کاملا فرق می‌کنه...

آکیولس به جای استفاده از صفحه نمایش موبایل، کار رو دو برابر کرده! دو تا صفحه نمایش مجزا که مستقیم روی لنزها سوار شدن و با یه دکمه چرخشی می‌شه فاصله‌شون رو تنظیم کرد. تا روزی که تکنولوژی‌های خیلی خفن‌تر از راه برسن، این ترکیب بهترین چیزیه که می‌شه داشت.

← این دیگه چیه؟ به نظر می‌رسه یه سنسور تشخیص نور محیط باشه. کارش اینه که بفهمه آیا هدست رو روی سرت گذاشتی یا نه، و شاید هم روشنایی صفحه رو بر اساس نوری که از بیرون به داخل هدست نشت می‌کنه، بهینه‌سازی کنه.

وقتی قاب محافظ رو برمی‌داریم، چند تا کابل فلت استاندارد خودشون رو نشون می‌دن. این کابل‌ها یه مقدار شل‌بودگی دارن تا مجموعه‌های لنز و صفحه نمایش بتونن به راحتی چپ و راست بشن و فاصله بین مردمک چشم‌های تو (IPD) رو تنظیم کنن.

سه تا کابل فلت دیگه هم بورد کنترلر ال‌ای‌دی رو به شبکه ال‌ای‌دی‌های فروسرخ وصل می‌کنن که دورتادور قاب داخلی هدست پخش شدن.

ما معمولا تو کالبدشکافی‌ها از کابل‌هایی که دو نیمه سخت‌افزار رو به هم وصل می‌کنن خوشمون نمیاد، چون خطر پاره شدنشون زیاده. اما حداقل اینجا روی کابل‌ها برچسب‌های راهنما زدن تا موقع بستن دوباره دستگاه گیج نشیم.

و این هم از بخش اصلی و مغز متفکر آکیولس!

نگران نباش، منظورمون از مغز متفکر همون بردهای الکترونیکیه، وگرنه هیچ قطعه ارگانیک یا عجیبی این تو پیدا نکردیم!

حالا که برد اصلی رو دیدیم، بیایید یه نگاهی به آرایه ال‌ای‌دی‌ها بندازیم. اون کابل‌های ظریف به سه دسته از ال‌ای‌دی‌های فروسرخ وصل می‌شن: قسمت بالا، قسمت پایین، و بندی که پشت سر قرار می‌گیره.

روی هر ال‌ای‌دی یه برچسب شماره‌گذاری شده وجود داره. جالب اینجاست که ال‌ای‌دی‌های شماره D8 تا D10 کنار یه میکروفون کوچیک قرار گرفتن. برامون سوال شد که این میکروفون اینجا چه کار می‌کنه!

احتمالا برای قابلیت‌هایی مثل چت صوتی داخل بازی، فرمان‌های صوتی یا تنظیم خودکار صدای بازی بر اساس نویز محیط تعبیه شده است.

یه میکروفون از نوع MEMS هم زیر نوار چسب زرد رنگ (Kapton) تو قسمت پایینی قاب مخفی شده بود.

قسمت بالایی مجموعه لنزها، خونه‌ی مادربرد اصلیه. بیایید چیپ‌های روی این برد رو دقیق‌تر بررسی کنیم:

← مبدل 4 کیلواهم HDMI به MIPI Dual-DSI ساخت Toshiba.

← کنترلر هاب USB 3.0 ساخت Cypress Semiconductor.

← میکروکنترلر 32 بیتی با هسته ARM ساخت STMicroelectronics.

← حافظه فلش سریال 64 مگابیتی ساخت Winbond.

تراشه بلوتوث کم‌مصرف (Smart) و ارتباط بی‌سیم 2.4 گیگاهرتزی ساخت Nordic Semiconductor.

کنترلر صوتی USB ساخت CMedia.

← سنسور اینرسی شش‌محوره ساخت Bosch Sensortec.

ادامه معرفی آیسی‌های روی مادربرد:

← سنسور سنجش فاصله (Time-of-Flight) ساخت STMicroelectronics (احتمالا).

← قطعه Balun بلوتوث ساخت STMicroelectronics.

← آیسی مدیریت توان صفحه نمایش ساخت Texas Instruments.

← حافظه EEPROM سریال یک کیلوبیتی ساخت ON Semiconductor.

حافظه EEPROM سریال هشت کیلوبایتی ساخت STMicroelectronics.

سوییچ جریان 1.5 آمپری مدل NCP433FCT2G ساخت ON Semiconductor.

← مبدل افزاینده DC-DC ساخت Ricoh.

با جدا کردن مجموعه لنز، صفحه نمایش اختصاصی دستگاه خودش رو نشون می‌ده. این صفحه بزرگ‌تر از دهانه لنزه و دیگه خبری از اون نمایشگر گوشی نوت نیست!

هر کدوم از این پنل‌های OLED حدود 90 میلی‌متر طول دارن و تراکم پیکسلی‌شون تقریبا 456 پیکسل در هر اینچ (ppi) هست. برای مقایسه، صفحه نمایش آیفون 6s پلاس حدود 401 پیکسل در هر اینچ و گوشی S7 حدود 576 پیکسل در هر اینچ تراکم داره.

با این تراکم پیکسلی، چشم یه آدم عادی باید تو فاصله 20 سانتی‌متری از صفحه باشه تا نتونه پیکسل‌ها رو از هم تشخیص بده. اما لنزهای خاص ریفت کاری می‌کنن که صفحه نمایش خیلی دورتر، ولی در عین حال خیلی بزرگ‌تر به نظر برسه و تو رو تو دنیایی از پیکسل‌ها احاطه کنه.

بنابراین، حداقل با تکنولوژی فعلی، وقتی هدست رو می‌ذاری روی سرت هنوز هم می‌تونی پیکسل‌های تکی رو تا حدودی تشخیص بدی.

در حالی که نسخه‌های قبلی آکیولس ریفت با لنزهای دایره‌ای قابل تعویض عرضه می‌شدن (عکس سمت چپ)، مدل CV1 از یه جفت لنز نامتقارن و ثابت استفاده می‌کنه (عکس سمت راست).

با زوم کردن روی لنز CV1، می‌تونیم حلقه‌های هم‌مرکز رو ببینیم؛ این نشونه بارز لنزهای فرنل (Fresnel) هست. این لنزهای مهندسی‌شده دقیقا همون کار لنزهای ضخیم و منحنی نسخه‌های قبلی رو انجام می‌دن، اما چون از مجموعه‌ای از منشورهای هم‌مرکز نازک ساخته شدن، وزن خیلی کمتری دارن.

لنز فرنل همون زاویه دید وسیع و فاصله کانونی کوتاه رو بهت می‌ده، اما با کسر کوچیکی از مواد اولیه. این دقیقا همون چیزیه که واقعیت مجازی بهش نیاز داره؛ چون کل این مجموعه قراره مثل یه آجر برای ساعت‌ها روی صورتت بسته بشه و نباید عضلات گردنت رو خسته کنه.

نکته جالب دیگه: آکیولس با تغییر اندازه و شکل این منشورهای هم‌مرکز، تونسته لنز رو دقیقا برای همین هدست بهینه‌سازی کنه و انحرافات کروی (کج‌ومعوج شدن تصویر) که تو لنزهای منحنی سنتی پیش میاد رو به حداقل برسونه. به همین دلیله که شکل لنزها نامتقارنه.

اما صبر کن؛ اگه لنزهای فرنل برای این ساخته شدن که اون انحنای ضخیم لنزهای سنتی رو حذف کنن، پس چرا خود این لنزها هم انحنا دارن؟ مشخص شد که آکیولس یه قدم تو مهندسی اپتیک فراتر رفته و لنزهای فرنل "هیبریدی" تولید کرده.

این لنزها از منشورهای هم‌مرکز با ضخامت یکسان ساخته شدن (مثل هر لنز فرنل دیگه‌ای). اما یه لایه شیب‌دار اضافه هم به پشت لنز چسبیده که شکل یه لنز منحنی سنتی رو شبیه‌سازی می‌کنه. این کار باعث می‌شه بتونی با حرکت دادن چشم‌ها روی محور عمودی لنز، روی تصویر فوکوس کنی.

به همین خاطره که تو تنظیمات ریفت بهت می‌گه برای واضح شدن تصویر، هدست رو روی صورتت یکم بالا یا پایین بکش. فقط کافیه از یه قسمت دیگه لنز نگاه کنی تا فوکوس مناسب چشم‌های خودت رو پیدا کنی. با این ترفند، دیگه نیازی به گذاشتن سه جفت لنز مختلف تو جعبه هدست نبود!

بیایید برای یه لحظه کالبدشکافی رو متوقف کنیم و یه کلاس فیزیک نور سریع داشته باشیم! چراغ‌ها رو کم کن تا ببینیم نور چطور تو این لنزها حرکت می‌کنه. وقتی همه این قطعات رو کنار هم می‌ذاریم، یه لنز تو هدست واقعیت مجازی دقیقا چه کاری انجام می‌ده؟

برای اینکه تجربه واقعیت مجازی واقعی باشه و سردرد نگیری، سیستم اپتیکال باید دو تا کار مهم بکنه: اول اینکه تصویر رو اون‌قدر بزرگ کنه که لبه‌های صفحه نمایش رو نبینی (تا تو فضای بازی غرق بشی)، و دوم اینکه فوکوس تصویر رو تو نقطه "بی‌نهایت اپتیکال" تنظیم کنه.

این اصطلاح دهن‌پرکن یعنی اینکه اشیای روی صفحه باید جوری به نظر برسن که انگار تو فاصله خیلی دوری قرار دارن. لنز، پرتوهای نوری که وارد چشم می‌شن رو موازی می‌کنه؛ در نتیجه چشم‌های تو برای فوکوس کردن نیازی به زور زدن ندارن و خسته نمی‌شن.

خلاصه اینکه: لنزهای ریفت نقاط ضعف چشم‌ها و صفحه نمایش رو جبران می‌کنن تا تو فکر کنی داری به یه دنیای بی‌کران و دور نگاه می‌کنی، نه اینکه یه مانیتور رو تو چند سانتی‌متری صورتت چسبوندی.

پشت اون لنزها و صفحه نمایش‌های دوگانه چه خبره؟ یه مکانیزم چرخ‌دنده‌ای دوگانه و فنردار فوق‌العاده ظریف که وظیفه‌اش تنظیم فاصله بین مجموعه لنز و صفحه نمایشه.

استفاده از دو صفحه نمایش مجزا، یه جهش بزرگ نسبت به نسخه‌های اولیه بود. با این کار، هر لنز و صفحه نمایش به صورت یه پک واحد حرکت می‌کنه و هدست می‌تونه خودش رو با فاصله چشم‌های 95 درصد از آدم‌ها تطبیق بده، بدون اینکه خواص اپتیکال تصویر به هم بریزه. خلاصه اینکه: اگه چشم داری، می‌تونی با خیال راحت از این هدست استفاده کنی!

قطعه بعدی که درمیاریم برد درایور LEDهاست که پر از برچسب‌های راهنماست و کار رو برای کسایی که دستگاه رو باز می‌کنن خیلی راحت کرده...

اینم از همون برد پر از برچسب که گفتیم. این برد بیشتر از دوازده تا نقطه تست (Test point) و سخت‌افزارهای کنترلی مهم رو تو خودش جا داده.

برخلاف درایورهای ال‌ای‌دی ساخت STMicroelectronics که تو نسخه‌های اولیه دیده بودیم، این مجموعه‌ از تراشه‌های شرکت Texas Instruments استفاده می‌کنه:

← سه تا درایور ال‌ای‌دی 16 کاناله ساخت Texas Instruments با قابلیت تصحیح نقطه و کنترل PWM سیاه‌سفید.

← پشت این برد، یه جفت خازن نسبتا بزرگ می‌بینیم. این خازن‌ها احتمالا برای یکنواخت کردن بار الکتریکی این همه ال‌ای‌دی فروسرخ روشن و خاموش‌شونده، ضروری هستن.

خب، لنزها و پردازنده‌ها رو که بررسی کردیم. حالا وقتشه بریم سراغ سخت‌افزار داخل بند هدست. با ابزار بازکننده پلاستیکی، برچسب‌های FCC رو باز می‌کنیم تا دنبال سیم‌کشی هدفون‌ها و ال‌ای‌دی‌ها بگردیم.

با کنار زدن یه لایه از پارچه، به یه کابل فلت مشکی و صاف می‌رسیم که دور سرت می‌پیچه تا برق ال‌ای‌دی‌های پشتی رو تأمین کنه. خیلی ترتمیزه! اما صبر کن؛ این قطعات مکانیکی دیگه چی هستن؟

فنرهای بند هدست! این ریل‌های فنردار که تو کناره‌های بند قرار دارن، به بندها اجازه می‌دن چند سانتی‌متر کش بیان، اون هم بدون نیاز به سگک یا بندهای تنظیم‌شونده پردردسر. یعنی می‌تونی آکیولس رو مثل یه کلاه لبه‌دار به راحتی روی سرت بذاری و برداری، بدون اینکه نیاز به تنظیمات اضافه‌ای باشه.

با اینکه ما تونستیم این هدست رو روی سر چند نفر از بچه‌های تیم تست کنیم و مشکلی نبود، اما این مکانیزم فنری ممکنه تو درازمدت خراب بشه. از اونجایی که باز کردن و تعمیر این بندها تقریبا غیرممکنه، اگه روزی فنرها خراب بشن، احتمالا باید برای نگه داشتن هدست روی سرت به روش‌های سنتی و چسب و بند متوسل بشی!

کالبدشکافی هدست واقعیت مجازی آکیولس ریفت به پایان رسید. دیدیم که این دستگاه چطور با مهندسی اپتیکال پیچیده‌اش، ما رو به دنیای بازی‌ها می‌بره. اگر از این گشت‌وگذار تو دنیای سخت‌افزار لذت بردی، یادت نره به اپلیکیشن آیسی‌مدار سر بزنی تا بقیه بررسی‌های ما رو هم بخونی. امتیاز تعمیرپذیری آکیولس ریفت CV1: 7 از 10 (عدد 10 یعنی راحت‌ترین حالت برای تعمیر).

← مدیریت کابل‌ها نسبت به نسخه‌های توسعه‌دهنده خیلی بهتر شده و از یه کانکتور محکم استفاده شده که به راحتی جدا می‌شه.

← اسپیکرهای هدفون به لطف کانکتورهای فنری، فوق‌العاده راحت باز و بسته می‌شن.

← پد ابری صورت با چند تا گیره پلاستیکی وصل شده و خیلی راحت بیرون میاد.

← باز کردن قاب اصلی و رسیدن به داخل دستگاه سخته، چون گیره‌های داخلی پنهانی داره که فریم محافظ رو نگه داشتن.

← تعویض بند روی سر بدون بریدن پارچه روی هدست تقریبا غیرممکنه.

← طراحی پیچیده و کابل‌های فلت به شدت ظریف باعث می‌شه بیرون آوردن لنزها، صفحه نمایش‌ها و مادربرد ریسک بالایی داشته باشه و سخت باشه.