微软揭密HoloLens黑科技

　　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的开发人员版了。这款开发人员版HoloLens一发布，网路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体——这是第一次我们打算讨论硬体部份，”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个环境感测器、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 合感测器，可以从HoloLens上的一连串感测器撷取输入。同时，它还能加速演算法，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阵列设计，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特定指令集实现最佳化。

　　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记忆体单元组织，用于加速“需要特殊本地记忆体与独特记忆体架构的新型演算法，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式装置量打造的精简主板上

　　HoloLens 头戴式装置采用英特尔(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快闪记忆体与2 Gb外记忆体，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“看到一些可执行该演算法的新机会”。

　　该HPU也适用于Google上周为其资料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、更低功耗的晶片做好准备，从而协助其打造更轻巧、更低成本且搭载更多感测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——其首款笔记型电脑专用处理器。接着曾经在IBM设计Infiniband与 Power晶片，后来则协助微软与任天堂(Nintendo)为Xbox 360与Wii游戏机开发ASIC晶片。

　　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。

　　复杂的感测器阵列

　　如 上图中的HoloLens感测器阵列包括4颗环境感测器，用于追踪头部动作以及控制显示器的手势。深度感测器是缩小版的Kinect，可支援手势追踪约1 公尺范围的短距离模式，以及映射室内的长距离模式。200万画素(2MPixel)的高解析度视讯相机则用于投射使用者看到的影像。

　　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。光学元件使用由微软开发和生产的光栅技术，支援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显示器支援230万画素与精确度，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深度感测器和各种子组件，最终重新设计成封装大量材料成本(BOM;见下图)的简洁消费版)。