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拆解:Snap第三代AR眼镜Spectacles 3

2021-12-01 16:15:09 Brian Dipert 阅读:
Snap的Spectacles AR眼镜,能够捕捉静止图像和视频图像,然后通过无线连接的智能手机或其他移动设备将图像发送到使用者的Snap帐户。本文要拆解的这款Snap Spectacles 3,其目标用户是“热爱创意新工具的时尚人群及艺术家”。

听到“智能眼镜”一词,也许你跟我一样,会不自觉地想到:戴在头上的设备,利用能够捕捉和解释现实世界图像的摄像头,以及显示器(可能是独立显示器,也可能是眼镜的镜片作为显示器),向佩戴者提供信息,对他们所看到的现实世界起到增强的效果。Snap的Spectacles就是一款大家熟知的AR眼镜。简单地说,AR眼镜本质上就是戴在头上的摄像机(至少目前是这样),能够捕捉静止图像和视频图像,然后通过无线连接的智能手机或其他移动设备将图像发送到使用者的Snap帐户(支持蓝牙和Wi-Fi Direct连接),与关注者分享。d4wednc

本文要拆解的这款Snap Spectacles 3(第三代Snap Spectacles)售价380美元,其目标用户是“热爱创意新工具的时尚人群及艺术家”。d4wednc

Snap Spectacles 3的价格比以前的版本高了,包含两个摄像头,分别位于左右两侧的眼镜角,它们都能够以60fps帧速捕获1216×1216像素的视频(但仍然只能转换为720p宽屏),或捕获1728×1729像素静态图像。Spectacles 3中甚至嵌入了GPS接收器,因此可以为拍摄的图像加上“地理标签”。里面还有四个麦克风,每对麦克风仍置于同一个阵列,用于捕获“立体声”音频。眼镜框架的大部分都是金属,但是不防水了。眼镜盒看起来很“高级”。d4wednc

现在开始拆解!打开“高级”眼镜盒,盒子本身包含一个电池组,据Snap称,在眼镜电量耗尽之前,电池组可以为眼镜电池充电四次。眼镜内部有一排四个LED灯,用以指示电池的充电进度(图1)。d4wednc

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图1:Snap Spectacles 3眼镜盒内部的四个LED灯用来指示电池充电进度。d4wednc

你可能已经注意到,在眼镜盒的触点和眼镜之间有一块黄色透明塑料片(见图1)。取下黄色塑料片,即使外壳电池处于满电状态,LED状态灯也会重新开始,直到眼镜本身充满电。d4wednc

眼镜盒还有一个亮眼的功能:掀开盖子后,充电状态LED会自动亮几秒钟,而不需按下按钮来显示其充电状态。d4wednc

因此我认为在眼镜盒的前半部分有一个磁性开关,可以跟眼镜盒“翻盖”边缘的磁条相互作用(图2)。那么,眼镜盒中间究竟有什么呢?让我们往下拆。d4wednc

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图2:眼镜盒“翻盖”边缘的磁条。d4wednc

我很害怕产生刺鼻的烟及发热,加上粘合剂粘得很紧,所以眼镜盒我只拆了这么多。我怀疑眼镜盒的每一半都有一个可充电电池和充电电路,使眼镜盒的两半部分以及前面提到的LED和磁性开关互相连通。不好意思,朋友们,因为我不想让自己或房子着火,所以不打算进一步拆眼镜盒了。我们接下来看看眼镜吧。d4wednc

Snap Spectacles 3眼镜镜框尺寸为47×25×153mm,重量为56.5克。图3所示为眼镜与直径为19.1mm的1美分硬币进行尺寸比较。d4wednc

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图3:Snap Spectacles 3眼镜与直径为19.1mm的1美分硬币进行尺寸比较。d4wednc

必须承认,我并不是特别喜欢这种眼镜款式,也许是我不够前卫、没有创意吧!读者朋友,你喜欢这种款式吗?现在展开镜架,就像要把它们戴在头上一样,如图4所示。d4wednc

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图4:展开Snap Spectacles 3眼镜的镜架。d4wednc

两个镜架上靠近铰链的椭圆形塑料“壳体”里面是不是非常适合放电池?我认为是,稍后再给出答案。另外据Snap称,眼镜充满电大约需要75分钟,每次满电最多可以捕捉和同步70个视频。d4wednc

图5是从镜架外面看过去的样子,这时可以看到镜架顶部的开关,用于启动静态图像和视频图像的捕获。d4wednc

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图5:镜架顶部的开关。d4wednc

把眼镜倒过来,可以看到眼镜每一侧都有另外两样东西(图6):一样是多色LED,我最初以为它是一个麦克风,但如果是麦克风的话位置就有点奇怪;还有一颗螺钉,一开始我想着拧下这颗螺钉就可以拆开眼镜,结果却不能(稍后再看)。d4wednc

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图6:把眼镜倒过来,可以看到眼镜每一侧有另外两件东西。d4wednc

最后来看看眼镜横梁内的充电触点(图7)。d4wednc

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图7:眼镜横梁内的充电触点。d4wednc

图8显示了眼镜在用时(多种模式中的一种),从正前方看,右侧镜角的摄像头加LED组件的放大图(左侧镜角也有一个)。d4wednc

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图8:摄像头加LED组件放大图。d4wednc

图9显示了在眼镜捕捉图像时,里面的一个LED点亮。d4wednc

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图9:在眼镜捕捉图像时,里面的一个LED点亮。d4wednc

现在我们来看看两边眼镜架内侧的近椭圆塑料壳体,我在前面提到过塑料壳体中可能是可充电锂离子电池组。如果仔细看前面镜架和眼镜倒着放的图片,就会发现在塑料和镜架金属之间有小缝(在一端和下方),其他地方都是用粘胶紧紧地密封好的。我怀疑这些缝是“通风孔”,这也印证了我之前的猜测,即电池在里面,但只有一种方法可以找出答案。我试着将一个薄平头螺丝刀插入缝中,想借助螺丝刀将粘胶破开,但没有成功。我只好又拿出我的热风枪(先拆右边的镜架),如图10所示。d4wednc

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图10:使用热风枪拆开右边镜架上的椭圆形塑料壳体。d4wednc

我猜对了!你也已经知道了,对吧?然后拆左侧。d4wednc

左侧也有一块电池!这里可以从内部看到镜架顶部的“快门”开关。请注意,两侧铰链附近有两颗六角头螺钉。我有一套iFixit 64合1板手,可以使用其中的六角板手来卸下这两颗螺钉,但是却拧不下来。它们涂了一层透明而坚固的材料,似乎可以抵抗我用热风枪加热,当然,我没有过度加热,因为担心会产生刺鼻的烟和过量的热。d4wednc

接下来,再使用热风枪将眼镜横梁的塑料与金属部分分开。我从中间开始(在充电触点附近),向外移动到镜角。图11是横梁塑料(背面)的中间,显示了两个摄像头组件之间的布线,其电源和其他功能很快就可以清楚地看到。d4wednc

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图11:两个镜摄像头组件之间的布线。d4wednc

图12是对应的横梁前半部分(金属)的背面,显示了鼻桥和镜片边框。d4wednc

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图12:横梁前半部分(金属)的背面,以及鼻桥和镜片边框。d4wednc

从图13可以看到,其中一个镜片在分离横梁的过程中已经弹出,上面有一个切口是配合摄像头的。d4wednc

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图13:镜片上的切口是配合摄像头的。d4wednc

这张图片还显示了之前提到的每侧镜角后面那颗螺钉的基本功能。Snap已与Lensabl合作提供带有度数镜片的Spectacles 3(价格高一些)。仔细一想,就会知道让镜片带度数的决定很可能是在眼镜制造的后期做出的。插入所需的镜片,拧紧螺钉,然后将它们送到零售商那里,如果镜片是有度数的,就直接交给客户。d4wednc

再回来看横梁的塑料部分:这是我们第一次看到左侧镜角的摄像头和其他组件(在这篇文章中,我提到的“右”和“左“都是从佩戴者的角度来看。换句话说,如果你从正面看眼镜,那么右侧的摄像头组件位于眼镜的左上角),如图14所示。d4wednc

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图14:左侧镜角的摄像头和其他组件。d4wednc

摄像头组件前面的防护罩很快就拆下来了,露出包围着摄像头的LED环(图15)。d4wednc

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图15:包围左侧摄像头的LED环。d4wednc

图16是拆开后的眼镜组件全图,其中右侧摄像头的防护罩还没有拆下。d4wednc

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图16:拆开后的眼镜组件全图。d4wednc

我们再来看金属的前半部分。图17是右侧镜角的特写。d4wednc

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图17:右侧镜角特写。d4wednc

拆下剩余的塑料和单独的金属部件后,没有留下任何实质性的东西,至少我是这样认为的,所以是时候把镜角模块拿出来仔细看看了。拆解是使用小平头螺丝刀完成的,最后看到右侧镜角模块含有三层PCB,每层都通过柔性PCB电缆互连(图18)。d4wednc

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图18:右侧镜角模块含有三层PCB,每层都通过柔性PCB电缆互连。d4wednc

还剩一项任务,至少对这个模块而言如此:把法拉第笼取下来看看下面是什么(图19)。d4wednc

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图19:拆下右侧镜角模块的法拉第笼。d4wednc

顺便提一下,图20是拆除右侧镜角模块后剩下的物件。d4wednc

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图20:拆除右侧镜角模块后剩下的物件。d4wednc

我手动将镜片重新插入金属框架中,使其方向接近正常(图21)。d4wednc

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图21:手动将镜片重新插入金属框架中,使其方向接近正常。d4wednc

至于左侧镜角模块,我最初打算跳过的,因为我觉得它与右侧镜角模块应该是一样的。幸亏我没有跳过,拆开后发现它完全不同(例如,左侧镜角模块只有两层PCB)。d4wednc

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图22:左侧镜角模块只有两层PCB。d4wednc

还有一个法拉第笼等着被拆呢(图23)。d4wednc

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图23:拆下另一个法拉第笼。d4wednc

在拍最后几张照片时,我把智能手机换成了专门的数码傻瓜相机。利用相机的近拍模式,我可以离得更近,但是结果却很难说是更好还是更坏。由于PCB上的许多元件都非常小,其中一些封装标记看不清甚至完全没有,这使问题变得复杂了。当然,我还是能够辨别出一些有趣的部分,你应该也能看出这些照片和之前那些照片的区别(要不然就相信我吧!)。图24是右侧模块。d4wednc

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图24:用相机拍摄的右侧模块。d4wednc

最显眼的IC是三星4GB NAND闪存,位于左上象限的PCB上,用于存储本地图像。在写这部分时,我又仔细看了照片,注意到中间那块PCB上的泡沫块,用镊子把它夹走,下面只有一个柔性PCB连接器。我猜其中一块柔性PCB处理与摄像头本身相关的信号,另一个处理摄像头周围的LCD阵列。将整个模块整个翻过来,如图25所示。d4wednc

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图25:用相机拍摄的右侧模块的背面。d4wednc

右侧的PCB上有一颗引人注目的IC:显然这颗IC来自Intersil(现在是瑞萨电子的子公司),但IC上面的第二行和第三行标记让人一头雾水:d4wednc

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我通过Google搜索,没有找到任何与这两行标记对应的IC。读者朋友,你们知道这是什么吗?Intersil的核心技术是电源管理和精密模拟,所以我猜这颗IC(连同该模块中的其他IC和无源器件)是用于数字电源维护和/或电池充电的。d4wednc

现在来看左侧模块(图26)。d4wednc

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图26:用相机拍摄的左侧模块。d4wednc

右边PCB上、法拉第笼下方的大芯片(不出所料)是高通的QCA9377单芯片双频Wi-Fi和蓝牙(标准和低功耗)控制器。但旁边那块形状奇特的金属并不是Wi-Fi/蓝牙天线。通过查看FCC文档(ID:2AIRN-003),得知这块金属就是镜框的一部分——具体来说是左侧镜片周围的部分。聪明!d4wednc

那么,那块“形状奇特的金属”是做什么用的呢?把PCB翻过来寻找答案(图27)。d4wednc

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图27:用相机拍摄的左侧模块的背面。d4wednc

注意右边的大IC。多亏我有一个照明放大镜,虽然很便宜,但是很有用,IC上的标记有点模糊,但仍然可以辨识:d4wednc

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这颗IC是来自u-blox的GNSS(全球导航卫星系统)接收器。另一面的那块“形状奇特的金属”是什么?是相应的GPS天线!d4wednc

回到PCB这一面。GPS接收器旁边是另一个奇怪的设计,Nordic Semiconductor的N52832蓝牙5.2 SoC。这种零件组合我以前也遇到过,现在仍然感到困惑:为什么要采用两种不同的芯片(这颗和前面提到的高通那颗)来处理蓝牙任务?d4wednc

我能看清楚的就只有这些了,其他的都太小了,有一些字迹太淡,有些根本就没有标记。现在仍有几个问题悬而未决,令人烦恼:d4wednc

系统处理器在哪里?眼镜里面应该有器件用于响应用户的开关按压、控制LED、管理麦克风和摄像头(以及它们生成的数据)等。d4wednc

音频和图像数据是存储之前进行压缩和处理,还是其“原始数据”先存储到闪存中,等传输完成后再在移动设备中完成所有的后续处理?第一代Spectacles中有一颗Ambarella SoC用来执行眼镜原生处理任务,但这里我没有看到类似的IC,除非是我不小心漏掉了。如果Spectacles 3需要控制语音,就需要DSP Group或Syntiant等公司的集成音频处理器,但在这种比较简单的场景下……d4wednc

说到麦克风(应该是MEMS),它们到底在哪里?据说总共有四个,但我一个都找不到。我猜它们在摄像头周围(每侧模块两个),声音是通过摄像头组件和镜框之间的狭窄缝隙从外面渗入的(因此Spectacles 3不防水),不过对此我不能确定。其他还有什么新器件呢?d4wednc

好了,文章太长了,就到这里吧。读者朋友,你是否能解答我的疑惑?希望Snap的工程师能够读到这篇文章,补上缺失的部分,增加相关的描述……当然,可以匿名……就是随口一说……d4wednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Teardown: Dissecting Snap’s third-gen AR glasses,由Franklin Zhao编译。)d4wednc

本文为《电子技术设计》2021年12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d4wednc

本文为电子技术设计原创文章,未经授权禁止转载。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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