За последние два года команда SberDevices запустила серийное производство нескольких устройств: ТВ-приставки SberBox, смарт-экрана SberPortal, ТВ-медиацентра с умной камерой SberBox Top. Последний значительно расширил функциональность такого типа устройств за счёт камеры, микрофонной матрицы и акустики, а также виртуальных ассистентов на борту. С помощь SberBox Top можно смотреть фильмы и ТВ-каналы, видео в интернете, слушать музыку, заказывать доставку продуктов, управлять умным домом. АI-камера позволяет играть в игры с распознаванием жестов, устраивать AR-спектакли с детьми, проводить видеовстречи на большом экране, заниматься фитнесом. Устройство объединяет в себе возможности смарт-экрана и умной колонки. Взаимодействовать с ним можно с помощью голоса, жестов и пульта. Чтобы использовать девайс, нужно только подключить его к телевизору или монитору – любому устройству отображения с HDMI. (Многие функции при этом доступны и без использования экрана.) И, конечно, нужен интернет.
Все эти возможности нужно было уместить в довольно компактный корпус, обеспечив нужную производительность, и при этом не допустить перегрева.
Давайте разберём наш гаджет и посмотрим, как устроена его аппаратная часть.
Но для начала пара слов о том, как девайс выглядит снаружи.
Форм-фактор
Размер устройства – 178 х 66 х 25,6 мм. Вес – 300 г.
На фронтальной части расположена камера, а по бокам от неё – микрофоны и светодиоды. Они отображают, когда микрофоны и камера активированы (горит зелёным), а когда – нет (горит красным). На верхней панели находится ещё пара микрофонов и кнопка MUTE для их отключения.
Форм-фактор предусматривает установку девайса практически на любой телевизор или монитор (хотя его можно поставить и просто на стол – под экран).
В нижней части устройства для этого расположены специальные антискользящие крепления.
На задней части девайса расположены DC-Jack, HDMI и USB Type-C порты.
А по бокам – гриль-решётки. Кстати, в них выразилась преемственность дизайна от старшего брата устройства – SberPortal.
Также по краям фронтальной стороны устройства расположены светодиодные сегменты, функция которых отображать различные анимации и состояния виртуального ассистента. В каждом из сегментов заложено по 3 RGB-светодиода, что даёт возможность играть как цветом, так и шириной светового сегмента.
Заглянем же внутрь девайса.
Аппаратная часть
Снимаем нижнюю крышку и видим интегрированный радиатор с теплопроводной медной трубкой. Он предназначен для отвода тепла от процессора, памяти и других нагревающихся компонентов. Благодаря большой площади поверхности радиатора и медной трубке мы смогли распределить тепловыделение равномерно по всей поверхности корпуса, не допустив локальных, точечных очагов перегрева, а также добиться высокой плотности монтажа без риска перегрева компонентов.
Основная электронная часть устройства выполнена в многоплатном исполнении. На материнской плате расположены все ключевые элементы: высокопроизводительный SoC, DDR/eMMC-память, Wi-Fi/BT-модуль, цепи питания. Также есть несколько дополнительных плат – по периметру корпуса. На них установлены RGB-светодиоды, ИК-приемник и ИК-светодиоды, а также цифровые MEMS-микрофоны.
SoC, память и Wi-Fi-модуль закрыты металлическими экранами для защиты как от внешних электромагнитных помех, так и для уменьшения помех, излучаемых самим девайсом.
В центре на передней панели расположена широкоугольная камера с фиксированным фокусом, разрешением матрицы 3840 x 2160 и апертурным углом 140° по диагонали.
Оптическая система камеры разработана специально под устройства SberPortal и SberBox Top: в ней используется набор из 6 стеклянных и пластиковых линз, спроектированных таким образом, что при длительной работе камеры и ее неизбежном нагреве оптические параметры не “уплывают”. К примеру, обычная камера не рассчитана на непрерывную работу 24/7, поскольку в таком режиме оптическая картинка будет искажаться уже спустя несколько часов работы.
Объектив камеры можно закрыть физически с помощью “шторки”, после этого датчик Холла на системном уровне оповестит софт, что камера закрыта – и она отключится.
С правой стороны установлен широкополосный, компактный динамик специальной прямоугольной формы – для экономии места в корпусе. Он позволяет воспроизводить аудио, проигрывать будильники и общаться с виртуальными ассистентами даже при выключенном телевизоре.
Также в устройстве есть встроенный ИК-излучатель (IR-blaster), способный работать в широком спектре частот и стандартов ИК-модуляции и в оптическом диапазоне 940 нм. Он может обучаться командам от различных ИК-пультов, а затем транслировать их прямо на телевизоры большинства марок и моделей.
Для качественного распознавания речи в девайсе используется матрица из 6 цифровых MEMS-микрофонов. 4 из них расположены на лицевой панели устройства и направлены вперёд, а 2 – на верхней крышке. Такая конфигурация позволяет максимально равномерно охватить периметр акустической обстановки в комнате с учётом расположения устройства на телевизоре или под ним. А за счёт применения встроенных алгоритмов VQE – Voice Quality Enhancement – эффективно фокусироваться на речи пользователя и вычитать посторонние шумы.
Для обеспечения приватности реализована схема электронного отключения микрофонов (MIC MUTE). Она выполнена на аппаратном уровне и исключает возможность включить или выключить микрофоны с помощью софта. Кнопкой MUTE микрофоны не просто выключаются, а полностью блокируется тактовый сигнал PDM CLK, который тактирует цифровые микрофоны. При прерывании PDM CLK-сигнала устройство перестает “слышать”. На фрагменте схемы изображена реализация механизма аппаратного отключения микрофонов с использованием логического элемента и двустабильного триггера:
В устройстве мы использовали двухдиапазонный Wi-Fi-модуль Ampak 6398SV3 с раздельными радиочастотными трактами и антеннами для Wi-Fi и Bluetooth 5.0, в частности, для Wi-Fi применена технология MU-MIMO 2x2. Особое внимание уделено расположению антенн для максимальной скорости работы Wi-Fi без взаимных помех – как в 2.4ГГц, так и 5ГГц-диапазоне.
Сердце SberBox Top – флагманский мультимедиа SoC от Amlogic - A311D, в составе которого 6 ARM ядер (2x Cortex-A53, 4x Cortex-A73), мощный графический ускоритель Mali G52 и встроенный ускоритель обработки нейронных сетей (NPU – Neural Processing Unit). Чип работает в связке с высокоскоростной памятью DDR4L объёмом 2 Гигабайта. Такая комбинация позволяет воспроизводить 4К-видео и играть в достаточно требовательные игры, реализовать технологии распознавания жестов и лиц пользователей, а также слов-споттеров локально на девайсе, без непрерывной передачи данных в сеть.
А вот общий вид материнской платы с обеих сторон:
В итоге у нас получился компактный, технологичный и надёжный девайс.
Будем рады ответить на вопросы в комментариях.