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拆解亚马逊Echo Look摄像头:为何技术先进还被淘汰?

2020-09-24 Brian Dipert 阅读:
拆解亚马逊Echo Look摄像头:为何技术先进还被淘汰?
Echo Look在技术上融合了Intel的Atom CPU和RealSense深度摄像头,但从推出的第一天起,所涉及的隐私问题就引起了人们关注,因为照片和视频会在用户的卧室里拍摄,亚马逊并没有告知用户他们将用这些照片和视频做什么。2020年5月底,亚马逊宣布将终止Echo Look摄像头服务器端的所有功能——淘汰表现不佳却又依赖云的产品。

5月底,亚马逊宣布将于7月终止Echo Look摄像头服务器端的所有功能。大约一个月后,亚马逊又宣布要停掉Dash Wand。看来这是要淘汰表现不佳却又依赖云的产品。TUHednc

由于亚马逊的“Echo”产品系列不断壮大,如果你不熟悉“Look”这个特殊的产品也情有可原,因为你可能不是其目标用户。在亚马逊的Echo Look翻新产品页面有其功能描述:TUHednc

  • 声控摄像头可拍摄全身照和6秒钟视频;
  • 利用Style Check功能可以比较服装,指明哪一套看起来更好,并解释为什么;
  • 为服装推荐搭配饰物;
  • 根据天气、场合、季节等自动整理衣柜;
  • 从各个角度审视你的着装,选出你最喜欢的,并分享给朋友。

Echo Look于2017年中推出,定价为199.99美元。从推出的第一天起,Echo Look所涉及的隐私问题就引起了人们关注,因为照片和视频会在用户的卧室里拍摄,而亚马逊并没有提前告知用户,他们将用这些照片和视频做什么(第一手照片和视频将由谁来分析,以及怎样分析)。TUHednc

Echo Look可能是亚马逊了解其用户及品味的一种手段,借此推荐更多的服装和其他物品给用户(然而据我所知,亚马逊从未承认这一点)。所以,就像我拆解过的游戏机等产品所采用的“剃须刀+刀片”商业模式,我认为亚马逊在销售每个Echo Look时几乎没有赚钱,而是通过后续销售“Look”推荐的产品来获取高额利润。TUHednc

当然,我不是Echo Look的目标用户,所以对它的兴趣是纯技术的。值得一提的是,Echo Look在技术上融合了Intel的Atom CPU和RealSense深度摄像头。我在2019年3月买的翻新Echo Look价格仅24.99美元。TUHednc

图1是Echo Look的概览图,列出了其主要功能。TUHednc

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图1:Echo Look概览图。TUHednc

图2是Echo Look实物,与尺寸为0.75英寸(19.1毫米)直径的1美分硬币进行比较。 TUHednc

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图2:Echo Look实物图。TUHednc

注意,前面板底部可见光摄像头的周围有四个突出的白色LED。TUHednc

如图3所示,“摄像头/麦克风静音”按钮(长按该按钮也可以进行复位)在Echo Look的左侧。TUHednc

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图3:Echo Look左侧的“摄像头/麦克风静音”按钮。TUHednc

背面的底部有一个壁挂安装孔,其上是扬声器,中间是DC电源输入连接器(图4)。TUHednc

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图4:Echo Look的背面。TUHednc

顶部可以看到麦克风阵列的四个孔(此视图中只显示了两个,另外两个稍后再说),如图5所示。TUHednc

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图5:Echo Look顶部麦克风阵列的两个孔。TUHednc

底部还有一个安装接点(图6)。TUHednc

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图6:Echo Look底部的另一个安装接点。TUHednc

注意FCC认证代码是“2AHXE-5310”,这个代码很重要,后面将做出解释。TUHednc

取下安装支架后,Echo Look尺寸是42mm×37mm×132mm。令人吃惊的是(至少一开始很吃惊),它的重量只有154克。TUHednc

现在准备打开外壳。用一个薄的平头螺丝刀很容易把前面板卸下来,但是弄破了一点(如果我知道前面板是多层“三明治”,是可以避免弄破的)。TUHednc

特别需要注意的是底面各个部分周围的垫片材料,我认为这是用来防止Echo Look内部子系统之间发生严重漏光(图7)。TUHednc

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图7:底面各个部分四周的垫片材料是用来防止发生严重漏光的。TUHednc

继续拆解之前,我必须指出另一个奇特之处。看到中间那块电路没有?由于设备内没有电源给它供电,所以我猜它是RFID标签,但不知道是做什么用的,或许亚马逊用它来唯一标识生产线上的设备,也或者设计者最初的构想是将其作为用户配置选项,但从未真正投入使用。TUHednc

图8是卸下前面板后的Echo Look。TUHednc

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图8:卸下前面板后的Echo Look。TUHednc

我肯定不是一个好的悬疑作家,因为我很快就要解除悬念并切入正题(还要用很多细节来支持)。那是Intel RealSense SR300深度模块(至少是深度感应器件),如图9所示。TUHednc

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图9:Intel RealSense SR300深度模块。TUHednc

位于顶部的是矩形红外(IR)激光投影系统(SR300使用“编码光”技术识别深度,它是由第一代Microsoft Kinect中采用的“结构光”方法演变而来的),其下方是圆形的IR传感器。TUHednc

再往下是系统的5MP RGB传感器,周围环绕着6个多色状态LED(下面还有一个),更外面的是双白光LED组。两个IC是National Semiconductor(现TI)的LP55231 9通道LED驱动器(这在意料之中)。TUHednc

细心的读者可能会问:“SR300的RGB传感器不是在IR投影系统和传感器之间吗?”是的没错,但那个RGB传感器的分辨率是1080p,即2MP。别急,我们稍后会解释。图10所示为Echo Look拆除了前面板,状态LED指示灯在工作中。TUHednc

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图10:Echo Look的状态LED指示灯在工作中。TUHednc

Echo Look的设计带来了便利,至少让拆解更容易,因为它完全是用标准的T3梅花头螺钉固定的(除了一些明显的例外)。拧下其中八颗螺钉,将柔性PCB电缆的一端断开,“三明治”的第一层立马就脱下来了,如图11所示。TUHednc

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图11:取下“三明治”PCB的第一层。TUHednc

再次提醒,注意底面几个地方的防漏光垫片材料。整个组件很明显是由结实而笨重的铝制成的(跟FR4玻璃纤维材料相比它是很重的),如图12所示。TUHednc

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图12:整个组件是由结实而笨重的铝制成的。TUHednc

现在来拆第二层(图13)。TUHednc
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图13:“三明治”PCB的第二层。TUHednc

这里可以看到本应安装SR300的RGB传感器和镜头组件的位置(实际上没装),其下方的分立式可见光摄像头明显可见。Echo Look的开发人员为什么要采用这种设计?我想到了几种可能。先来看看采用SR300的Creative Labs品牌网络摄像头。TUHednc

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图14:采用SR300的Creative Labs品牌网络摄像头。TUHednc

你首先可能会注意到SR300深度模块(以及其中的RGB传感器)是水平放置的。反观Echo Look,却将模块设计为垂直放置(若使用RGB传感器,也要改变放置方向)。其次,Creative Labs完全依赖于环境照明,其可见光摄像头的周围没有任何占用PCB面积且可能干扰IR接收器的LED。最后,正如我前面提到的,SR300的RGB传感器分辨率为1920×1080像素(〜2MP),而Echo Look的为5MP。这些可能都是将可见光传感器改变方向放置到Echo Look底部的决定因素。TUHednc

卸下可见光摄像头,可以清楚地看到SR300产品标签(图15)。TUHednc

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图15:卸下可见光摄像头,可以清楚地看到SR300产品标签。TUHednc

我不打算拆解深度模块了(一个原因是,即使该模块中没有RGB传感器,我仍然希望在以后的计算机视觉项目中用它),但是如果你好奇的话,我估计图像处理ASIC和配对的固件IC在标签下面。TUHednc

SR300是2016年初推出的,深度模块现在仍然可从英特尔买到(至少批量购买是可以的)。它的系统接口是USB3,但不是通用的连接器配置。TUHednc

拆下“三明治”PCB的第二层(但仍然连着电缆),就看到了第三层(图16)。TUHednc

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图16:“三明治”PCB的第三层。TUHednc

拆下“三明治”PCB的第一层和第二层之后,可以更好地看到设备的外围,例如,有大量的铜带从底部向右侧延伸。TUHednc

为什么要这样设计?回想一下15V/1.4A(即21W)电源。我们已经知道,Echo Look的系统设计中包含:TUHednc

  • 一个大功率红外深度投影系统和传感器
  • 一个Atom处理器(还未拆解到)
  • 多个LED

所有这些,用一个字概括,就是“热”。外壳上的孔都是为扬声器设计的,肯定不提供任何通风功能。还有,到处都没找到风扇。这意味着必须使热源产生的热分散开,否则就要尽可能多地采用无源散热。这也说明了电路板的各层为什么采用铝板设计,铝板不仅使设备更牢固,还是很好的散热器。设备两侧的铜带也是用来进一步散热的。TUHednc

看看第三层PCB的顶部。还记得前面提到的四麦克风阵列吧,在之前的顶部视图中只能见到两个孔,现在4个孔都能看到了。 TUHednc

在PCB的底部,除了安装连接点两侧有两条神秘的柔性电缆外,还看不到多少器件。摄像头我们暂且不提。TUHednc

继续拆卸第三层PCB。拧下更多的梅花头T3螺钉,以及为四麦克风阵列供电的柔性电缆,还有左侧的两个连接器(其功能很快就会清楚)。TUHednc

我费了好大劲儿将第三层组件取出来。由于外壳开口的宽度比组件的宽度窄,因此需要用点小技巧,将组件从左到右、从上到下倾斜,才能取出来。在这个过程中,第二层PCB完全脱离了。TUHednc

必须提一下,每当看到红黑线对,我就会想到连接了扬声器,并且位置不会有错(图17)。我一边扭转、敲击、咒骂,一边继续拆解第三层PCB。TUHednc

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图17:黑红线对会让人想到连接了扬声器。TUHednc

第三层PCB终于出来了!其俯视图如图18所示。TUHednc

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图18:第三层PCB俯视图。TUHednc

虽然我“可以”拆下法拉第笼看下面的东西,但因为有FCC,就不用费事这样做了。组件拆卸过程是繁琐、冗长而令人沮丧的,坦白讲这让我加快了拆解速度,如果使用锋利的工具,我可能会损坏PCB表面,也可能让自己受伤。TUHednc

总而言之,请使用Grantee代码“2AHXE”和产品代码“-5310”(注意这个小短线很重要)搜索认证报告数据库,从FCC自己的拆解中还能找到很多图片。在最下方、最大的那个法拉第笼的下面是两个非易失性存储器IC,分别是三星KLM8G1GETF-B041 eMMC闪存(可能用于大容量存储)和Winbond 25Q16FW1Q 16 Mbit串行闪存(可能用于引导固件存储)。TUHednc

往上较小的那个法拉第笼只包含一个值得注意的IC:德州仪器的TPS54227同步降压转换器。那最上面的那个法拉第笼呢?最后我不得不自己打开它:下面有两个TI TLV320ADC3101 ADC,分别用于两个麦克风对(它们与麦克风阵列柔性PCB电缆连接器距离相近,因此这个判断是有道理的)。TUHednc

图19显示了为RealSenseSR300深度模块供电的USB3电缆的另一端。TUHednc

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图19:为RealSenseSR300深度模块供电的USB3电缆的另一端。TUHednc

把PCB翻过来(图20)。TUHednc

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F20:第三层PCB的背面。TUHednc

还是从下往上看,如果你怀疑最大的法拉第笼上的散热胶带遮住了某个“热源”,那你猜对了。散热胶带下面是IntelAtomx5-Z8350处理器和ElpidaF8164A3MA-GD-F 8GB LPDDR3 SDRAM。中间的法拉第笼下面是为Atom SoC量身定制的TI SND9039电源管理IC。位于顶部的是该设计的无线连接“大脑”:Broadcom BCM4357无线LAN/蓝牙组合控制器。TUHednc

我还发现了另一件有趣的事,即传统连接器和压接触点的混合使用(图21)。你可以看到三对压接触点:顶部有两对(用于2.4GHz天线),底部有一对(还记得兼作复位开关的麦克风/摄像头控制按钮吗?)。TUHednc

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图21:传统连接器和压接触点混合使用。TUHednc

在这张俯视图中可以看到与前面提到的压接触点相配的衬垫。再看一看它的顶部,跟之前一样,你会看到四个麦克风。FCC文档还提到,顶部这一侧有一个2.4GHz Wi-Fi天线,顶部另一侧的Wi-Fi天线则兼具蓝牙天线功能。TUHednc

再看底部。一侧(还记得第三对衬垫吗?)是麦克风/摄像头/复位开关,旁边是一根5GHz天线,另一根5G天线在另一侧。TUHednc

接下来沿背部往上看一看大法拉第笼/散热器。散热胶带与之相连,两条柔性PCB电缆(一条为第四层组件供电,另一条为第三层供电)从中穿出,还有它靠近背面的DC电源输入连接器,这一切都让我想到下面是电源电路的剩下部分(前面已看到CPU专用降压转换器)。TUHednc

拆下另一个法拉第笼/散热器。TUHednc

下面是扬声器——看到黑红线对(更不用说后面的孔了)就猜得到。TUHednc

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图22:黑红线对连接到扬声器。TUHednc

先回去拆下电源模块,这次我连法拉第笼也一起拆下来了(图23)。TUHednc

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图23:电源模块。TUHednc

图24显示了拆下的扬声器。TUHednc

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图24:扬声器。TUHednc

到这里我本来可以停下来了,但是拆掉内部器件后留下的Echo Look外框却困扰着我(图25)。TUHednc

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图25:拆掉内部器件后的Echo Look外框TUHednc

首先,露出来的扬声器孔只是一个半椭圆形,那剩下的区域里还有什么?其次,左侧还有一条神秘的柔性PCB电缆,伸进相同的区域。我用力向前推,却丝毫不能撼动顽固的铝框架。TUHednc

我发现铝框架实际上由两部分组成(我猜是由于外壳开口较小,铝框架只有分成两部分才能放入其中)。TUHednc

在放弃之前,我决定最后一次试试用螺丝刀作为杠杆将剩余的框架取出。TUHednc

仔细看这个神秘的区域(图26)。嘿,是测试点(至少我确信这是测试点,我怀疑它可能还用于在组装线上对设备固件进行编程)!TUHednc

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图26:铝框架上的神秘区域。TUHednc

进入拆解的尾声了。最后一眼一览无余,顶部是麦克风阵列和2.4GHz天线,底部是5GHz天线和多功能开关(图27)。TUHednc

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图27:拆下铝架后的Echo Look外框。TUHednc

眼尖的读者会发现取出铝框架如此困难的另一个原因。有一颗螺钉我忘记拧下了,铝架折断了一点点,与螺钉还连在一起,因而跟整个外壳也固定在一起(图27顶部)。TUHednc

壁挂式连接组件则比想象中复杂一些(图27底部)。TUHednc

最后还有一个未解之谜。如果该产品被冠以“亚马逊”品牌,为什么FCC是由Mobekta LLC在2017年4月26日提交的?TUHednc

亲爱的读者,你知道“Mobekta LLC”是什么吗?TUHednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Teardown: Amazon’s Echo Look is packed with tech,由Jenny Liao编译。)TUHednc

本文为《电子技术设计》2020年10月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里TUHednc

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本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Brian Dipert
EDN资深博客作者。Brian Dipert是前EDN杂志的高级技术编辑。 他是BDTi的高级分析师,嵌入式视觉联盟的主编,以及AnandTech、EDN杂志和《低功耗设计》的特约编辑。 他也是Sierra Media的创始人。
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