微软第一次揭密HoloLens增强实境眼镜硬件

　　微软（Microsoft）在日前于布鲁塞尔举办的IMEC技术论坛上揭密其HoloLens增强实境（AR）眼镜及其专用加速器——Holographic Processing Unit （HPU）处理单元。

　　在今年3月下旬，微软已经开始出货HoloLens的开发者版了。这款开发人员版HoloLens一发布，网络上随即充斥着各种拆解分析，但至今却未见来自这款头戴式显示器的设计者发表任何评论。

　　“我们已经发表HoloLens约18个月了，通常仅强调使用体验与软件——这是第一次我们打算讨论硬件部份，”微软HoloLens开发部门副总裁Ilan Spillinger表示。

　　

　　微软的HoloLens头戴式显示器包括4个环境传感器、Kinect微型深度相机以及惯性量测单元（IMU）。而在其核心部份的HPU基本上是一 款数据融合传感器，可以从HoloLens上的一连串传感器撷取输入。同时，它还能加速算法，以利于追踪用户的环境、运动与手势，以及显示全息影像。

　　这款28nm HPU基本上采用高度客制化的DSP数组设计，执行功耗还不到10W。它包括多颗Tensilica DSP核心，从而为执行数百个HoloLens特定指令集实现优化。

　　每个核心都针对一种特定功能与功能子集而客制化。在听起来像是范纽曼（Von Neumann）的架构中，每个核心通常都有其独特的内存单元组织，用于加速“需要特殊本地内存与独特内存架构的新型算法，而不是典型的1-2-3级快取，”Spillinger解释。

　　

　　该HoloLens HPU设计在一款专为其头戴设备量打造的精简主板上

　　HoloLens头戴设备采用英特尔（Intel） 14nm Cherry Trail SoC，以及执行于Windows 10的嵌入式绘图核心。在主板的两侧还搭载64 Gb闪存与2 Gb外内存，平均分布于其HPU与Cherry Trail SoC之间。

　　Spillinger并未透露这款HPU的开发蓝图，但表示他已经“看到一些可执行该算法的新机会”。

　　该HPU也适用于Google上周为其数据中心发布的新款加速器，以及一家新创公司正开发中的设计。

　　Spillinger呼吁半导体工程师尽快为开发更高性能、更低功耗的芯片做好准备，从而协助其打造更轻巧、更低成本且搭载更多传感器与功能的头载式显示器。

　　Ilan Spillinger的职业生涯一开始是先在英特尔开发Centrino——其首款笔记本电脑专用处理器。接着曾经在IBM设计Infiniband与 Power芯片，后来则协助微软与任天堂（Nintendo）为Xbox 360与Wii游戏机开发ASIC芯片。

　　Spillinger在2007年底加入微软，并开始开发Kinect。该计划后来与其他工程师的计划合并，共同开发扩增实境头戴式显示器，而HoloLens计划也随之诞生。

　　复杂的传感器数组

　　

　　如上图中的HoloLens传感器数组包括4颗环境传感器，用于追踪头部动作以及控制显示器的手势。深度传感器是缩小版的Kinect，可支持手势追踪约1公尺范围的短距离模式，以及映像室内的长距离模式。200万像素（2MPixel）的高分辨率视讯相机则用于投射用户看到的影像。

　　光学内部真相

　　

　　光学子组件（上图）包括合专用规格的惯性测量单元。光学组件使用由微软开发和生产的光栅技术，支持较宽广的瞳孔间距离，并可为配戴隐形眼镜或眼镜的用户进行调整。

　　LCoS显示器支持230万像素与精确度，让用户预测与读取Web浏览器上的精密文字。

　　从原型到成品

　　

　　早期的原型（上图）采用全尺寸的Kinect深度传感器和各种子组件，最终重新设计成封装大量材料成本（见下图）的简洁消费版。

　　

　　编译：Susan Hong

　（参考原文：Microsoft Shines Light on HoloLens，by Rick Merritt）