Блог компании droider.ru

Анонимность и конфиденциальность это прекрасные понятия. Но в последнее время создается ощущение, что в сети оба понятия стили недостижимыми. Поэтому даже я, совсем не параноик периодически задумываюсь об инструментах, таких какVPN, Proxy и Tor. Вы наверняка слышали эти слова, а может быть даже регулярно пользуйтесь пользуетесь этими технологиями для сохранения анонимности, обхода блокировок, просмотра американского Netflix или банально для доступа к корпоративной сети.


Но как именно работают эти технологии и чем они отличаются? И правда ли что бесплатный сыр только в мышеловке?Сегодня поговорим о том как защитить себя и свои данные в глобально сети.

Proxy

Среди троицы VPN, Proxy, Tor самая простая технология это именно Proxy. С неё и начнём.

Proxy переводится с английского, как представитель, уполномоченный, посредник. Иными словами, прокси-сервер это сервер-посредник.

Технология работает также просто как и звучит. Представьте, что ваш трафик в сети это чемодан. Вы хотите доставить этот чемодан по определенному адресу, но не хотели бы делать это сами, раскрывая свое местоположение и имя. Поэтому вы нанимаете посредника, который сам доставит чемодан по нужному адресу не раскрывая вашу личность и настоящий адрес.Просто и удобно. Более того такие посредники достаточно многофункциональны и пригодятся не только для банального обеспечения конфиденциальности в сети:

• Подменив свое местоположение при помощи Proxy, вы сможете обходить региональные блокировки. Например, именно прокси-серверы позволили Telegram так легко пережить несколько лет официальной блокировки.
• Или вы сможете получить доступ к контенту, доступному только в определенных странах. Например, к американской библиотеке Netflix, которая существенно более обширная, чем наша отечественная.
• Или сможете сэкономить на цене авиабилетов, воспользовавшись региональными ценовыми предложениями или скидками.
• Но может быть и обратная ситуация. Если нужно, при помощи прокси, администраторы сетей могут ограничить доступ к отдельным ресурсам.
• Есть и менее очевидные сценарии использования. Часто прокси-серверы кэшируют данные с популярных сайтов, поэтому загружая данные через прокси-сервер вы сможете ускорить доступ к этим ресурсам.
• Или сможете сэкономить трафик. Потому что прокси-серверы могут сжимать весь запрашиваемый контент. Именно так работают различные турбо- и экономные режимы в браузерах.

В общем, вариантов применения прокси-серверов масса. И это позитивная сторона технологии, но есть у прокси-серверов и существенные недостатки.

Типы Proxy

Во-первых, сама по себе технология очень ограниченная.Прокси-серверы узкоспециализированы, поэтому на каждый тип интернет-соединения нужен свой тип прокси-сервера.

Например, для FTP-соединения (File Transfer Protocol) нужен FTP-прокси. Для HTTP и HTTPS также два отдельных HTTP- и HTTPS-прокси сервера.

Это серьёзное ограничение, поэтому еще есть отдельный тип прокси-серверов SOCKS-прокси.

Эта вариация протокола умеет работать с разными типами трафика. Но она работает медленнее, поэтому также подходит не для всех.

Безопасность Proxy

Но это половина беды. Все виды прокси объединяет главная, ключевая проблема проблемы с безопасностью.

Потому как прокси-сервера дополнительно никак не шифруют трафик. То есть HTTP трафик вообще не будет никак шифроваться. А HTTPS будет зашифрован также как и при обычном интернет соединении: при помощи SSL-шифрования.А это огромная проблема. И чтобы представить масштаб трагедии, давайте вспомним аналогию с чемоданом.

Пользоваться прокси-сервером это всё равно что передавать данные посреднику в чемодане без пароля. Делать такое можно только в случае если 100% доверяете посреднику. И конечно же стоит остерегаться бесплатных прокси-серверов с сомнительной репутацией.Ведь воспользоваться непроверенным бесплатным прокси, это все равно, что доверить доставить мешок бесплатному курьеру по объявлению на автобусной остановке.

Как же здорово, что во время блокировки Telegram мы все дружно пользовались проверенными надежными прокси. Так ведь?

VPN

Но есть технология, которая обладает большинством достоинств прокси и лишена большинства недостатков это VPN или Virtual Private Network виртуальная частная сеть.

Изначально эта технология задумывалась не как средство анонимизации трафика. Ее задачей было удаленно объединять компьютеры в единую сеть. Например, для доступа к локальной сети головного офиса из регионального филиала или из дома.

Принцип работы VPN похож на прокси.Трафик точно также, прежде чем попасть в интернет, сначала попадает на промежуточный сервер. Это с одной стороны позволяет вам, например, получить доступ к заблокированным ресурсам. Потому как для интернет провайдера, вы направляете запрос на VPN сервер, а не на запрещенный сайт.

С другой стороны, это позволяет вам сохранить анонимность, так как сайт, на который вы попали думает, что запрос пришел с IP-адреса VPN-сервера, а не вашего.Но прокси-серверы, делают по сути тоже самое, так в чем же тогда разница?

Ключевое отличие VPN от Proxy это сквозное шифрование. Весь трафик проходящий через VPN-сервер защищен на всём пути от точки входа до точки выхода.А всё потому, что при включенном VPN между вашим устройством и VPN-сервером создается зашифрованный канал связи, который защищает все данные от хакерских атак.

Опять же если сравнивать с прокси, в первом случае мы передаем открытый чемодан с информацией посреднику, которого либо могут в любой момент обокрасть, либо он сам украдет данные. В случае VPN мы передаем данные по закрытому туннелю проникнуть в который крайне сложно.Более того VPN работает со всеми типами данных и шифрует вообще весь трафик со всех приложений, а не только трафик вашего браузера.

При этом в отличии от прокси, для работы VPN на вашем устройстве обязательно должен быть установлен VPN-клиент в виде отдельного приложения или расширения браузера.

Впрочем, поставить приложение для рядового пользователя куда проще, чем копаться в настройках прокси где-то в настройках браузера.

Бесплатные VPN-сервисы

Получается, что VPN во всем лучше прокси? Не всегда.

Дело в том, что не все VPN-сервисы одинаково полезны. Как и в случае с прокси, бесплатные VPN-сервисы не раз были пойманы в слежке за пользователями и продаже их данных.

Например, VPN-сервис Betternet, который насчитывал 38 миллионов пользователей использовал целых 14 библиотек для слежки за пользователями.

А сервис Hola продавал IP-адреса бесплатных пользователей злоумышленникам. То есть преступники могли использовать ваш IP-адрес для своих делишек.

SHADOWSOCKS

С другой стороны, не все прокси-сервисы плохие. Например, существует особый тип прокси, который называется Shadowsocks. По сути, это SOCKS-прокси на стероидах.

Тут есть и мощное шифрование, и скрытие трафика, и возможность обходить различные блокировки. Есть клиенты как для компьютера, так и для смартфона, позволяющие оставаться под защитой постоянно.А создана эта штука была нашим дружественным братским китайским народом с целью обхода великого китайского файерволла.

Отсюда и несколько приятных особенностей Shadowsocks. Например, для элегантного обхода блокировок, он умеет выборочно маскировать трафик. Вы сами выбираете что прятать, а что нет.

Например, находитесь вы в Китае и хотите проверь почту на Gmail, или свят-свят посмотреть YouTube. Благодаря Shadowsocks, вы сможете сможете сделать и это, и одновременно посещать сайты, доступные только из Китая.

В свою очередь, VPN-сервисы зашифровывают весь трафик, поэтому открыть сайты, доступные только в Китае, вы уже не сможете.

Но это не значит, что Shadowsocks лучше VPN.В отличие от VPN-сервисов, Shadowsocks не создан для защиты конфиденциальности и анонимности пользователя. При использовании Shadowsocks? пакеты данных остаются без шифрования. Это сделано специально, чтобы ваши данные были больше похожи на обычный HTTPS-трафик и не вызывали подозрений.Поэтому Shadowsocks подходит только для обхода блокировок? но никак не для безопасности или подключения к корпоративной сети.В этом плане VPN вне конкуренции. С поправкой на то, что пользоваться нужно только проверенными сервисами с хорошей репутацией.

Tor

И, наконец, самый хардкорный способ анонимизации в сети Tor. Что это и правда ли, что Tor такой безопасный?

Tor расшифровывается как The Onion Router и он использует так называемую луковую маршрутизацию. Твои данные это сердцевина луковицы, а их защита слои вокруг. Что это значит?

Для анонимизации Tor, также как прокси и VPN, пропускает трафик через промежуточные серверы. Но Только в случае с Tor их не один, а три, и называется они узлами.



А вот теперь смотрите, ваш трафик проходит через три узла:

1. входной или сторожевой,
2. промежуточный,
3. выходной.

Зачем это нужно?

Во-первых, чтобы скрыть ваш IP-адрес. Каждый узел знает IP-адрес только узла, который стоит в цепочке перед. Поэтому пока ваш трафик дойдет до третьего узла, исходный IP потеяется.

Во-вторых, ваш трафик обернут в три слоя защиты. Поэтому первый и второй узел не видят вашего трафика, они только снимают слои защиты как, как кожуру с луковицы, а вот достает сердцевину и отправляет запрос в интернет только третий выходной узел.

Эти узлы разворачивают сами пользователи сети на своих компах. Чем больше пользователей, тем безопасней и тем быстрее работает сеть.

А доступ к сети осуществляется через специальный браузер Tor Browser, основанный на Firefox. Его улучшили дополнениями, запрещающими сайтам следить за тобой. Например браузер умеет отличать все скрипты на сайтах, фактически запрещая собирать любые данные пользователя, или заставляет сайты принудительно использовать шифрование.Звучит очень безопасно, но на практике, это не так.

Во-первых, Tor очень не любят правоохранительные органы, а сам факт использования Tor легко отследить.Поэтому, просто используя Tor Browser, вы уже можете привлечь лишнее внимание. Иными словами лучше использовать Tor в связке с VPN.

Во-вторых, владельцы выходных узлов очень рискуют. Ведь именно они несут ответственность за все действия, которые совершают пользователи сети.

В-третьих, те же владельцы выходных узлов видят весь ваш трафик, а значит они могут отследить вас по косвенным признакам. Именно поэтому выходные узлы больше всего любят создавать сотрудники правоохранительных органов.

Более того, из-за многослойного шифрования сеть Tor работает очень медленно, половина сайтов прост отказывается корректно работать через Tor Browser.

Итоги

Что в сухом остатке? Если вы беспокоитесь за свою безопасность в сети, то самым оптимальным способом защиты будет VPN. Но не забывайте, что использовать надо только надежные VPN-сервисы с хорошей репутацией. Часто информацию о надёжности того или иного сервиса можно найти в интернете, в специальных статьях. Также помните, что хороший VPN может стоить денег, вернее его создатели могут брать за его использования какую-либо сумму. Ведь бесплатный сыр бывает только в мышеловке.

ШИМ, все вокруг говорят про ШИМ. Ну фиг знает я его не вижу. Что хотите сказать, если понижу яркость дисплея, это как-то будет меня утомлять? Кажется тут есть в чём разобраться!

Сегодня мы объясним как на самом деле работает ШИМ. Узнаем сколько FPS видит человек, а сколько муха. Проведём тесты ШИМ на осциллографе.И, конечно, расскажем как избавиться от ШИМа на Samsung и на iPhone.



OLED дисплеи фактически во всём превзошли IPS. Но некоторые люди просто физически не могут пользоваться OLED, ведь они чувствуют усталость глаз, сухость и даже головные боли.

Почему так? Дело в том, что в отличие от большинства IPS-экранов большинство OLED-матриц мерцают. Примерно как дешевые люминесцентные лампы. И это не очень хорошо сказывается на зрении.

Но стоп! Лично у меня нет никаких проблем с OLED-дисплеями, да и мои друзья ходят с OLED и не жалуются.

Действительно, по статистике большинство (примерно 90%) людей не ощущают мерцания OLED-дисплеев. Мы даже провели опрос:Устают ли у Вас глаза от OLED дисплеев? Устают ли у вас глаза от IPS дисплеев? Иполучили вот такие результаты: примерно четверть 27% сообщила, что у них глаза устают. Меньшинство, но всё же четверть!

Тем не менее есть люди, которые не просто чувствуют ШИМ, но даже отчетливо его видят. Как так получается?

ШИМ в кинопроекторах

Чтобы ответить на этот вопрос давайте поговорим про кино. В старых кинопроекторах, в которых еще были бобины с плёнкой, крутили кино со скоростью 24 кадра в секунду.

Так вот, для того чтобы при смене кадров изображение не смазывалось и вы не видели момент перемотки пленки, в этот момент поток света перекрывался. Это приводило к адскому мерцанию, так как изображение постоянно обрывал черный кадр.

Так как ускорить процесс смены кадров не было технической возможности киноделы придумали другой хак. Они стали перекрывать изображение дважды: не только во время смены кадра, но и когда на экране отображался статический кадр.Ммм. И какой в этом смысл?

Такое чередование изображения и дополнительных черных кадров позволяло искусственно увеличить частоту мерцания до 58 раз в секунду. Чего было достаточно, чтобы обмануть мозг. Видя постоянно мелькающую картинку, мозг просто отключает восприятия мерцания и мы видим плавную картинку.Кстати в немом кино, где использовалась частота 16 К/с, вообще перекрывали 3 раза и получилось мерцание 48 раз в секунду.

Сколько мы видим кадров?

Этот невероятный эффект человеческого зрения называется порогом слияния мерцаний и этот порог равен 60 Гц. Это значит, всё что мерцает чаще чем 60 раз в секунду человек будет воспринимать как непрерывное изображение.

Кстати, у собак и кошек этот порог выше в районе 70-80 Гц, а у мух так вообще 250-300 Гц.



Что же это получается, игровые мониторы 144 Гц и выше это всё маркетинг? Нет, 60 кадров в секунду это минимальный порог, при котором человек перестает видеть мерцание.
А люди с натренированным зрением, например, пилоты истребителей на тестированиях различают кадры, появившиеся на 4 мс. Что соответствует 250 кадрам в секунду. К хардкорным геймерам это тоже относится.

На самом деле есть исследования, где люди смогли различить и 480 к/с и даже больше в некоторых условиях.

Но в целом если верить ГОСТАм:Пульсация освещенности свыше 300 Гц не оказывает влияния на общую и зрительную работоспособность.ГОСТ Р 54945-2012

Зачем нужен ШИМ?

Итак, со зрением разобрались. Но зачем вообще мерцают OLED-дисплеи и на какой частоте?

Сначала ответим на вопрос Зачем?

Существует два способа регулировки яркости дисплея:

Первый и самый очевидный способ, при помощи понижения напряжения. Чем меньше мы подаем энергии на дисплей, тем меньше он светится.

Именно так регулируется яркость в большинстве IPS-дисплеев в наших смартфонах, ноутбуках и мониторах.



Но почему бы на OLED-дисплеях не делать также? На самом деле можно, и так даже делали раньше. Например в смартфоне LG G Flex 2 использовался именно такой подход. Но есть проблема! На OLED-дисплеях при уменьшении напряжения сильно страдает картинка. Возникает так называемый мура-эффект, более известный как эффект наждачной бумаги. Мы подробно рассказывали об этом в материале про OLED.



Поэтому чтобы избежать такой деградации изображения используется второй подход: регулировка яркости при помощи мерцания или ШИМ. ШИМ это широтно-импульсная модуляция, или PWM по-английски.Это буквально значит регулировка ширины, ну или длительности, импульса.

Так, стоп, что еще за импульс? Дело в том, что напряжение в дисплеях, использующих ШИМ, не постоянное, а прерывистое. Оно подаётся при помощи вот таких всплесков или импульсов.



Количество импульсов в секунду называется частотой и измеряется в Гц. А время, которое занимает каждый цикл пульсации, называется периодом.

К примеру, возьмем частоту 250 Гц, в этом случае период будет 4 мс. Частота и период это фиксированные значения, и с изменением яркости дисплея они не меняются. А вот ширина каждого импульса это как раз то, что мы можем регулировать. Это значение называется рабочим циклом, и он выражается в процентах.



Если рабочий цикл 100%, импульс будет длиться 100% своего периода, то есть 4 мс. Это соответствует 100% яркости дисплея. Если мы сократим ширину импульса до 50% или 2 мс, воспринимаемая яркость дисплея также упадет до 50%.А на яркости 1% фактически 99% будет отображаться просто черный экран, но наше зрение это интерпретирует как просто очень тусклую картинку. Получается, чем меньше яркость дисплея, тем более выражен эффект мерцания. И тем это вреднее для глаз.

Частота ШИМ в разных дисплеях

На самом деле ШИМ используется не только в OLED-дисплеях, но и в IPS. Но в отличие от OLED в IPS-экранах используют очень высокую частоту мерцания, свыше 2000 Гц. Естественно, столь быстрое мерцание не сможет заметить ни человек, ни муха. А значит и глазки уставать не будут.

Например, у Xiaomi Redmi Note 7 2336 Гц, а уrealme 6 Pro 2336 Гц.

А какая частота ШИМ в OLED?

Тут всё зависит от конкретной модели, но есть определенные закономерности. Во-первых, желательно чтобы частота ШИМ была кратной частоте обновления дисплея. Потому на 60 Гц или 120 Гц дисплеях, как правило частота ШИМ 240 Гц, а на 90 Гц дисплеях 360 Гц.

Мы решили убедиться в этом самостоятельно и отправились в Санкт-Петербург. Там ребята из компании ЛЛС подготовили для нас осциллограф с высокоскоростным фотодетектором.

Так мы проверили на ШИМ на iPhone 11 Pro и Pixel 4.

Тесты показали, что iPhone 11 Pro, вопреки общему мнению, немного мерцает даже на максимальной яркости, с частотой 240 Гц. При снижении яркости до 50%, мерцание становится менее выраженным, а значит до этого момента на iPhoneиспользуется уменьшение напряжения.Ну а дальше в бой вступает ШИМ. На осциллографе очень хорошо видно, как при снижении яркости уменьшается ширина импульса, а значит увеличивается мерцание.

В Pixel 4 вплоть до 70% яркости мы не обнаружили ШИМа совсем, видно только обновление экрана 90 Гц. А дальше начинается ШИМ с частотой 360 Гц. Но так как частота обновления экрана в Pixel 4 после 40% падает до 60 Гц, видно как каждыйчетвёртый импульс немного скачет. Это потому что частота обновления не совпадает с частотой модуляции.

Посмотреть частоту ШИМ в других моделях можно на портале notebookcheck.net.Впрочем, некоторые измерения там выглядят сомнительно. Либо на нашем родном IXBT.com, там всё ок с тестами.

• Galaxy S20 242.7 Гц
• Galaxy S20 Ultra 240.4 Гц
• Google Pixel 2 245.1 Гц
• Google Pixel 2 XL 242.7 Гц
• Google Pixel 3a 271.1 Гц
• Google Pixel 3a XL 242.7 Гц
• Google Pixel 4 367.6 Гц
• Google Pixel 4 XL 367.6 Гц
• Huawei P30 240.4 Гц
• Huawei P30 Pro 231.5 Гц
• Huawei P40 245 Гц
• Huawei P40 Pro 365 Гц
• iPhone 11 Pro 290.7 Гц
• iPhone 11 Pro Max 245.1 Гц
• iPhone XS 240.4 Гц
• iPhone XS Max 240.4 Гц
• OnePlus 5T 242.7 Гц
• OnePlus 6T 240 Гц
• OnePlus 7 200 Гц
• OnePlus 7 Pro 122 Гц
• OnePlus 7T Pro 294 Гц
• OnePlus 8 Pro 258 Гц
• Samsung Galaxy A50 119 Гц
• Samsung Galaxy A51 242.7 Гц
• Samsung Galaxy A71 247.5 Гц
• Samsung Galaxy S10e 232 Гц
• Xiaomi Mi 10 362.3 Гц
• Xiaomi Mi 8 238 Гц
• Xiaomi Mi 8 Explorer Edition 100 Гц

OnePlus 7 Pro:



Samsung Galaxy A50:



На самом деле, частоту мерцания OLED-дисплеев можно увеличить, пусть не до 2000 Гц, но хотя бы до 500 Гц. Кстати, именно такая частота ШИМ была в древнем Windows Phone Lumia 950. Но это удорожает производство, а так как страдающих людей мало, производители воровать у себя из кармана не готовы.



Кстати, практически все современные LCD-телевизоры тоже ШИМят на частоте 240 Гц. И в теликах этот эффект даже более заметен, чем в телефонах.

Разве что SONY не поскупились установить в свои LCD модели контроллеры управления яркостью либо совсем без мерцания, либо с мерцанием на частоте 720 Гц.

Как проверить ШИМ самому?

Но как проверить ШИМ на вашем телефоне, ноутбуке или телевизоре самостоятельно? Если у вас нет под рукой осциллографа с высокоскоростным кремниевым фотодетектором.

На самом деле очень просто! Вам нужно снять экран экран на видео в замедленной съемке 240 к/с или больше. Сейчас почти любой телефон так может. Если на всех значениях яркости вы не увидите мерцания в виде перемещающихся полос. Значит ШИМа нет.

Что такое DC Dimming?

Тем не менее проблема есть и первой её осознал Xiaomi, представив функцию DC Dimming в Black Shark 2 Pro. Эта тема настолько хорошо зашла, что очень быстро подсуетились OnePlus, OPPO и Huawei. И начиная с прошлого года во всех флагманах точно есть DC Dimming.

Само название расшифровывается как Direct Current Dimming, что переводится как затемнение постоянным током. Иными словами в этом случае яркость регулируется как и положено снижением напряжения.

СТОП! Но также нельзя! Картинка же убьется!На самое деле, так нельзя было делать раньше, потому как качество OLED-дисплеев оставляло желать лучшего. Но теперь всё иначе.

Уже давно многие производители стали использовать гибридный способ регулировки яркости. Например на iPhone до 50% яркости используется снижение напряжения, и только потом включается ШИМ.А телефоны с функцией DC Dimming пошли дальше и стали регулировать яркость исключительно снижением напряжения.

Да, включив DC Dimming на низких яркостях могут немного поплыть цвета и появиться шум. Но это совсем не критично.

И тесты показывают, что функция реально работает. Хотя колебания яркости и не сглаживаются полностью, всё равно такой подход позволяет многократно снизить нагрузку на наши с вами глаза.

По нашим замерам на Xiaomi Mi 10 ШИМ с включенным DC Dimming исчезает полностью! А значит ваши глазки смогут отдохнуть.

Убираем ШИМ для всех

Но что делать, если вам DC Dimming не завезли? Например у вас Samsung, который ШИМит даже на 100% яркости, или iPhone который начинает ШИМить на 50%?

На самом деле решение есть и оно программное.Имя ему экранные фильтры!

Android.Например, на любой Android можно поставить программу OLED Saver. Она умеет накладывать полупрозрачный серый фильтр поверх всего изображения. Регулируя прозрачность фильтра, регулируется яркость. Это программа умеет имитировать функциюавтояркости. Можно довольно быстро из шторки регулировать прозрачность фильтра и настроить автозапуск после перезагрузки.

Не могу сказать что это очень удобно. Но может быть очень полезно, если любите позалипать в телефон перед сном в темноте.

iPhone.А на iPhone вообще есть специальный режим встроенный в систему. Он называется понижение точки белого и прячется в разделе Универсальный Доступ. Путь такой: Настройки > Универсальный доступ > Дисплей и размер текста > Понижение точки белого

А чтобы постоянно не лезть в настройки можно назначить включение режима на тройное нажатие кнопки питания с помощью такого пути:Настройки > Универсальный доступ > Быстрая команда.

В iOS 14 можно даже назначить тоже самое на постукивание по задней крышке. Но я бы не рекомендовал так делать, будут ложные срабатывания.

Ну и напоследок можно вынести ярлык с этой функцией в пункт управления. Для этого идём в Настройки > Пункт управления и перетаскиваем иконку Команды для универсального доступа.

Итоги

Что в итоге? ШИМ, конечно, зло. Хоть я его и не вижу, и мои глаза не устают, эта шутка всё равно напрягает мозг. А с возрастом может появиться и усталость глаз.

С другой стороны, благодаря ШИМ вообще стал возможен прогресс в развитии технологии OLED. Если б его не было сидели бы мы IPS и о всех прелестях классных OLED-дисплеев даже бы и не знали.

Очень надеемся, что DC Dimming станет стандартом и мы забудем о ШИМ в смартфонах и телевизорах точно также, как забыли о нём в настольных мониторах с появлением Flicker Free мониторов от BenQ. Это, кстати, та же самая технология что и DC Dimming.

В основу ролика легла статья с портала deep-review.com и материал Олега Афонина для журнала Хакер. Ребята проделали отличную работу, а мы продолжаем их дело.

Спасибо компании ЛЛС за оборудование и теплый приём в Питере! Очень приятно вместе с вами делать крутой науч-поп контент.На этом сегодня всё!

Вы когда-нибудь задавались вопросом что за странная ситуация с ценой на HDMI-кабели?На Яндекс.Маркете за трехметровый HDMI-кабель цена стартует с 131 рубля, а заканчивается проводом почти за полмиллиона! Понятно, что кабель за пол ляма это какая-то единичная дичь.





Но есть масса вариантов за 10, 20, 30 тыс. И судя по описанию этих кабелей, каждый из них создан по космическим технологиям и обещается потрясающее качество изображения.

Так всё же. Влияет ли цена кабеля на качество изображения?Какие бывают стандарты HDMI кабелей?И какой HDMI-провод выбрать для 4K телевизора и консолей нового поколения?

Сегодня вместе с вами разбираемся в HDMI кабелях.

Давайте сразу расставим точки над i. HDMI это цифровой интерфейсHigh Definition Multimedia Interface.

А значит, в отличие от старых аналоговых интерфейсов типа компонентного видео, цифровой сигнал существенно менее чувствительный к помехам. Ведь задача цифрового сигнала просто передать нули и единицы, а не идеально чистый сигнал.



Поэтому если ваш HDMI-кабель исправно работает, покупать новый дорогущий, усыпанный позолотой и бриллиантами провод не стоит. От этого ваши Web-рипыBlu-Ray-ремуксами не станут.

Но в то же время это не значит, что HDMI-кабели не отличаются по качеству и возможностям. И хотя покупать провод за 500 тысяч рублей конечно же не стоит, но и покупка самого дешевого кабеля тоже может быть не лучшей идеей.Дешевый кабель может просто не стравиться с передачей сигнала из-за низкой пропускной способности. И этом случае на экране вы не увидите не только помех, но и вообще чего-либо.Поэтому для HDMI кабеля самое важное это пропускная способность. Но от чего она зависит? Давайте выясним.

Материалы

Начнем с материалов. Совсем уже дешевые кабели часто делают со стальной или алюминиевой проводкой внутри, а оба этих материала не лучшие проводники. Поэтому таких предложений стоит избегать.





Также бывают варианты с медным покрытием, которое также совершенно не помогает. Поэтому такие варианты тоже нам не подходят. Но какой же материал проводника нам нужен?Наверное, нам надо искать кабели из золота или какого-нибудь плутония?Нет! Простой проводник из меди идеальный вариант для передачи цифрового сигнала.

И это очень хорошие новости, потому как медь недорогой материал. Поэтому и медные HDMI стоят не дороже своих стальных и алюминиевых собратьев.



Но стоит ли раскошелится на медный провод с серебряным покрытием или даже чистое серебро внутри? Нет! Если только вы не собрались снять оплетку с кабеля и сделать себе классную серебряную цепочку. В других случаях серебряный проводник будет излишним.

Толщина

Но вот, что действительно важно так это толщина проводки, которая измеряется, как бы это пафосно не звучало, в калибрах. Система измерения американская, обозначается тремя буквами AWG American Wire Gauge или по-русскиАмериканский калибр проводов.





И, как бы это ни было контринтуитивно, чем меньше значение AWG тем толще провод. Например, вот значения AWG для одножильных проводников.

Одножильные проводники



Естественно, чем толще проводник тем меньше сопротивление. Поэтому более толстые провода можно делать длиннее не боясь потерь сигнала. И если производитель кабеля серьёзно настроен, он гордо укажет значение AWG в спецификациях.

Но, к сожалению, делать бесконечно толстые провода не можем из-за сложностей с пайкой, да и толстый кабель просто не будет сгибаться.Поэтому значения AWG для HDMI кабелей редко превышает 24-й калибр, который позволяет сделать кабель длиной до 8 метров не боясь различных помех. При этом 32 калибра хватит максимум на 1,5 м.

Помехи

Кстати, говоря о помехах. Часто на кабелях можно увидеть вот такие утолщения:



Обычно они встречаются на силовых проводах, но и на HDMI-кабелях такое встречается нередко.



Внутри этих утолщений находятся ферритовые кольца. Но зачем они нужны и нужны ли они вообще?Материал феррит помогает ослаблять шумовые помехи в кабеле, он захватывает магнитное поле и рассеивать его в виде тепла. Такая штука может быть полезной если рядом много силовых кабелей или любого других источников электромагнитных помех.

Но феррит не единственный способ экранирования от внешних шумов. Гораздо лучше с этим справляется качественная толстая оплетка.Поэтому наличие ферритовых колец это скорее признак кабеля с плохой оплеткой и брать такие провода скорее не стоит.

Тем более, при желании можно будет докупить внешний ферритовый фильтр и просто нацепить его на провод. Это поможет решить проблему с экранированием если у вас такая есть.

Золото

Но если феррит не помогает, то золотое покрытие контактов может быть очень даже полезным.



И, естественно, я говорю не о внешнем покрытии разъёма. Это не влияет вообще ни на что. Это всё равно, что покрыть золотом коннектор USB-C или интерьер школы в Екатеринбурге:

Выглядит эффектно, но:

• последствия для психики могут быть необратимыми.
• как там дети учатся, реально
• толку никакого.

А вот золотое покрытие для внутренних контактов, которых, кстати, 19 штук, позволит продлить срок службы кабеля, потому что золото отличный барьер от износа и окисления. Но это будет полезно только если вы часто носит кабель с собой или живёте в субтропиках.

Стандарты

Итак, с материалами разобрались, поэтому переходим к самому интересному сертификация!

Вопреки общему заблуждению сами кабели не делятся по известным нам спецификациям HDMI 1.4, 2.0, 2.1. Это всё стандарты разъемов и к кабелям они не имеют никакого отношения.



Всё что требуется от кабеля это иметь пропускную способность не ниже указанной в стандарте. Поэтому HDMI-кабели сертифицируются исключительно по пропускной способности.



Существует несколько версий сертификации. Если кратко сейчас актуальны:

• HDMI High Speed пропускная способность 8 Гбит/с, что соответствует стандарту HDMI 1.4, и такой кабель потянет 4К видео, 30 К/с
• HDMI Premium High Speed, тут уже 18 Гбит/с, HDMI 2.0 и 4К 60 К/с
• HDMI Ultra High Speed 48 Гбит/с, HDMI 2.1, 4К 120 К/с или даже 8К 60 К/с именно такой провод надо брать если вы планируете брать консоль нового поколения и гамать в 4К 120 FPS или вдруг у вас есть 8K телик.

Кстати, еще есть разновидности HDMI со встроенным Ethernet, то есть интернет-кабелем, но такой стандарт как-то не прижился.



Не спешите покупать новый кабель уже сейчас. Во-первых потому, что такой кабель точно будет в комплект с консолями нового поколения. А во-вторых, если у вас есть старый качественный кабель есть большая вероятность, что он тоже справится с потоком данных в 48 Гбит, даже если он не был сертифицирован под такие скорости.



Дело в том, что все кабели, начиная с давнишнего HDMI 1.3, конструктивно не отличаются между собой поэтому они, собственно, обратно совместимы.

Всё отличие в качестве изготовления.Например, переход с 18 ГБит/с до 48 Гбит/с получилось достичь только благодаря улучшенной технологии производства медной проволоки, которая позволила минимизировать микродефекты внутри.Поэтому, единственное, зачем вам может понадобиться новый кабель это особая форма коннектора, для телевизоров плотно стоящих к стене,или увеличенная длина.



В этом случае выбирайте кабели с толстыми проводами и оплеткой. Но стоит учитывать, что на текущий момент нет доступных кабелей HDMI 2.1 длиннее 3 метров. Точнее они есть, но то что они будут работать гарантий никаких.И если уж вам такой нужен такой длинный кабель, то придется раскошелится на оптоволоконный вариант за 20-50 тысяч рублей. Либо уже подвинуть приставку ближе к телевизору. Тут вам решать.



Но поддержка HDMI 2.1 того стоит:

• Тут вам и 4К 120 FPS
• И автоматически режим низкой задержки.
• И переменная частота кадров.
• И куча других фич.
• Впрочем, про HDMI 2.1 поговорим в отдельном материале.

Круглая земля, 5G, спутниковый интернет по всей планете, Wi-Fi из каждого утюга, вакцинирование от Билла Гейтса, а дальше что?Чипирование???

Ну все! С меня хватит! Держись, Илон Маск! Droider сейчас расскажет всем в интернете о твоем проекте!


Настоящее чипирование и киберпанк совсем не так далеко, как вы думаете!Что если я вам скажу, что скоро у нас будет возможность смотреть кино без экрана? Или слушать музыку прямо в голове, забыв про наушники?Управлять умным домом просто подумав, а искать информацию всего лишь закрыв глаза.

Помните Нео из Матрицы и как он обучался полету на вертолете за секунды? С нейронными мозговыми интерфейсами это абсолютно реально!

А что будет с играми даже страшно подумать.Слепые смогут видеть, глухие слышать, а немые говорить! Думаете я шучу? Сейчас я покажу вам, что это уже близко!

Надевайте свои шапочки из фольги, заваривайте чай, это подробный разбор еще одного проекта Илона Маска Neuralink.

История

Вот вы думаете, что чипирование это что-то новое? Ничего подобного!

Человечество очень давно поняло, что на мозг можно влиять непосредственно посылая те или иные сигналы снаружи. Вы не поверите, но в самой философии идеи мы можем отследить чипирование аж до времен Декарта, до 1641 года! Он говорил, что невозможно сказать все ли реальные впечатления человека происходят на самом деле или являются проделками злого демона, который стремится к обману.

Фактически это мозг в банке, которому создается иллюзия, что все хорошо, путем стимуляции.



А вообще сам факт возможности стимуляции мозга подтвердил Эдуард Гитциг в 1870 году, когда успешно смог простимулировать электрическими импульсами мозг собаки. С этого и началось активное изучение влияния мозговых сигналов на наши с вами движения.

Дальше было много различных исследований, как гуманных, так и не очень. База знаний человечества росла, мы все больше понимали о том, что и как происходит в нашей голове. Сейчас мы знаем, что мозг каждого человека состоит из более чем 80 миллиардов нейронов, которые посылают и принимают информацию друг другу через синапсы.

Мозг человека невероятный продукт эволюции!

Все, что делает наш организм так или иначе связано с нейронами и с тем как они разговаривают друг с другом! То что вы слышите и видите, как передвигаете ногами, как думаете, как хватаетесь за кружку чая, и даже ваши воспоминания!Понятно, что такая невероятно сложная система как наш мозг может давать сбои. Такие сбои называются когнитивными нарушениями. Вы все слышали о таком заболевании, как, например, болезнь Паркинсона или паралич конечностей, слепота, глухота и многие другие. Они могут как развиваться с возрастом, так и быть врожденными дефектами, и они являются нейродегенеративными заболеваниями, то есть это проблемы связи нейронов в организме.

В общем, это нарушение в слабых электрических сигналах, которые происходят у вас в головном и спинном мозгу.



Человечество давно выяснило, что эти электрические сигналы можно считывать и главное, что можно на них влиять. Кроме того каждая часть мозга отвечает за что-то свое движения, ощущения, настроение!Вот тут то и вступают в игру импланты или brainmachine interface (BMI). Много научных групп и компаний по всему миру занимаются изучением возможностей исправлять в головном мозгу то, что работает не так как надо. Например, парализованная женщина, используя имплант, может управлять роботизированной рукой, чтобы поднести себе бутылку воды.

Здесь используется так называемый массив электродов Юта, впервые испытанный в 1997 году учеными из США, и с помощью которого потом производилось множество исследований нейронной активности. Фактически это набор очень маленьких иголок, которые вставляются в мозг и считывают сигналы нейронов.







Но у таких имплантов есть несколько недостатков. Давайте по порядку:

Первое размер иголок. Хоть я и сказал, что иголки маленькие, к сожалению, они недостаточно крошечные. Наш мозг это очень нежная и чувствительная часть нашего тела, которая совсем не хочет, чтобы в нее тыкали сотнями иголок. И даже такие маленькие иголки, диаметром в одну десятую миллиметра это очень опасно. Велик риск повредить другие нейроны или нарушить приток крови.

Второй недостаток это связь и питание. Размеры коробки, которая прикреплена к голове женщины, да еще и связь по проводам! О нормальной жизни трудно говорить, когда за тобой тянется провод, да еще и компьютер нужен.

Ну и третий это количество самих контактов. Из-за своих больших размеров и жесткой конструкции сам чип очень ограничен в количестве контактов.



И вот в 2016 году Илон Маск регистрирует компанию Neuralink, а в 2017 году, в интервью на сайте Wait But Why, он декларирует что целью компании в ближайшем будущем является создание нейроинтерфейса для лечения серьезных заболеваний головного мозга, а в долгосрочной перспективе вообще усовершенствование людей. После этого в 2019 году выходит статья Илона Маска, а также проходит конференция, где демонстрируются достижения компании и разработки.

В чем же отличие от тех чипов, которые мы обсуждали выше:

Во-первых, размер электродов он уменьшился в 25 раз и стал всего 0.004 мм в диаметре. Кроме того они выполнены не из металлов, а из специальных гибких полимерных органических материалов. Гибкость позволяет дать большую защищенность мозгу, если электроды начинают двигаться, а размер настолько маленький, что не повреждает его.

Размер этих электродов такой крошечный, что никакой хирург уже не способен вручную ввести эти электроды. Поэтому Neuralink разработали специального хирургического робота, который сможет производить внедрение в автоматическом режиме. Этот робот и есть очень сильный козырь в рукаве компании. Он позволяет проводить операции с невероятной точностью и аккуратностью, минимизируя риск повреждения мозга. В презентации в 2020 году Маск уже заявил, что сама операция займет не более часа, а пациенты смогут покинуть больницу уже в течении дня после самой операции!



Второе преимущество это связь и питание. После первой презентации было представлено устройство с USB Type-C, а на презентации, которая прошла летом 2020 был продемонстрирован уже полностью беспроводной имплант, который может соединяться с внешними устройствами по Bluetooth. Батарейки хватает на сутки, а зарядка производится индуктивно.MagSafe в мозгу какой-то! Вся электроника размещена в чипе, размером 23x8 мм. Это сопоставимо с размером двухрублевой монетки. Чип получил название Link.





Ну и третье достоинство количество контактов. В чипе от Neuralink их 1024,что позволяет получать гораздо больше информации из мозга. Например, в чипе типа Юта, о котором мы говорили раньше, этих контактов только 100. И даже с ними уже человек способен управлять роботизированной рукой!

Сам чип Link построен на 7 нм техпроцессе и создан таким образом, чтобы мог служить надежно десятки лет. Ведь это очень важно, когда мы говорим об операциях на мозге.

Но давайте посмотрим на какой стадии это сейчас у Neuralink? Как скоро начнутся реальные испытания? Конечно, тут самой крутой демонстрацией является презентация, которая прошла летом этого года.

На ней публике были показаны три свинки: одна обычная свинья, вторая свинья, в которую был вживлен чип Neuralink, а потом удален и третья, главная звезда шоу, свинка со встроенным чипом Neuralink. И то, что они показали дальше просто поражает.

Благодаря регистрации мозговых сигналов, моделированию и компьютерной обработке сигнала, они смогли предугадать как и куда будет двигаться каждый сустав этой свиньи. Посмотрите на движение треугольных точек и круглых. Треугольные точки это предсказанные точки, а круглые это те, куда начал движение сустав в реальности!



То есть на основе данных они заранее знали, какое движение свинья хочет совершить. И как вы видите ошибка совсем небольшая, а это только начало! Только представьте какие возможности откроются для парализованных людей, которые смогут начать управлять экзоскелетами с помощью таких чипов.

И теперь важное. FDA американское агентство по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов, уже официально разрешило начать тестирование на пациентах.А это значит, что есть огромная вероятность, что в следующем году мы уже увидим первые результаты Neuralink в решении реальных проблем у пациентов.

Выводы

Безусловно такие вопросы очень щепетильны и требуют очень жесткого контроля и регулирования. Это уже настоящее чипирование с внедрением непосредственно в голову человека, с перспективной возможностью контролировать мысли, чувства, эмоции и, главное, действия человека.

Сам Маск говорил, что будет возможность проигрывать музыку прямо в мозг непосредственно, стимулируя определенные отделы мозга!

Не буду врать, что это немного пугает. Перспективы Cyberpunk 2077 или Призрака в Доспехах все ближе и реальнее.

Но возможности у этого просто невероятные, в особенности в медицине. Вы только подумайте возможность предугадывать инсульты и предотвращать, проблемы нарушения слуха, зрения, проблемы движения, рассеянный склероз, да и лечение сотен других болезней.Кстати, если вы думаете что проигрывание музыки в мозг это что-то невероятное, то буквально несколько дней назад ученые из Нидерландов и Испании успешно внедрили электроды в мозг макаки и сумели передать изображение прямо в мозг обезьяне. Если кому интересно вот ссылка на статью в журнале Science. Только подумайте данная технология поможет слепым людям вернуть себе зрение.



Хорошо, мы поняли что для медицины это невероятно важный этап, А что если говорить вне ее рамок?Уже совсем скоро, в течение нескольких лет, мы получим возможность транслировать напрямую в мозг музыку и изображение, передавать эмоции, впечатления, а кроме того вспомним, что с помощью нейроинтерфейса также можно управлять чем-то просто силой мысли. Какой же из этого можно сделать вывод?

Наверное, вы поняли куда я клоню вот он настоящий некстген в играх, VR тут и рядом не стоял! А если вы мне не верите, вот как эту историю прокомментировал Гейб Ньюэлл, основатель Valve.



В мозговых компьютерных интерфейсах, мы намного ближе к Матрице, чем люди думают. Это будет не Матрица [...] это фильм, в котором пропущены все интересные технические тонкости, а также то, как будет выглядеть мир пост-мозгового компьютерного взаимодействия. Он окажет огромное влияние на те ощущения, которые мы сможем создать для людей.

Ну и безусловно все то, о чем я говорил в самом начале управление интернетом вещей, полный контроль над вашим домом, автомобилем. Ведь даже на самой презентации Маска спросили, можно ли будет управлять автомобилем Tesla силой мысли и он не думая сказал Конечно.

А представьте что будет с индустрией кино и вообще развлечений? А как вам идея контакта с другими людьми просто с помощью силы мысли? Можно будет сказать До свидания всем мессенджерам.

Это будет следующим этапом в технологическом развитии человека, можно сказать, новая технологическая революция. А может быть и следующим эволюционным шагом человечества.

Но вот вам вопрос а вы бы поставили себе такой чип? То есть с одной стороны невероятные возможности, фактически доступ ко всем знаниям человечества, невероятным развлечениям и эмоциям, но с другой стороны все те риски, с которыми это связано!

И безусловно всего, что я описал выше, еще нет в реальности и нет никакой определенности, когда это станет общедоступным изобретением, и когда начнет повсеместно использоваться, но уже практически нет сомнений, что это возможно и будущее уже не за горами.

Наверное, вы слышали, что на этой неделе стартовало так называемое замедление Twitter.

С 10 марта 100% мобильного и 50% стационарного трафика Twitter в России официально замедлены. Все это стало возможным благодаря технологии DPI. Мы решили разобраться, как это работает и как устроен механизм замедления.

Почему это важно? Можно предположить, что Twitter это репетиция перед замедлением/блокировкой Facebook, а потом YouTube.

Поэтому сегодня разберемся, что такое DPI, как работает и какие у него возможности.

Будет ли у нас как в Китае? И как от этого защититься?



Начнем издалека, в ноябре 2019 года вступил в силу закон, по которому операторы связи должны были начать установку специальных технических средств противодействия угрозам (ТСПУ).

Позднее выяснилось, что за аббревиатурой ТСПУ скрывалась известная любому сисадмину технология DPI Deep Packet Inspection или Глубокий анализ пакетов. Не путать с плотностью пикселей на дюйм это тоже DPI, но Dots Per Inch.



И вот она дошла до тестирования в масштабах страны. На примере твиттера.

Я сразу скажу, что осуждаю подобное давление на соцсети, потому что это угроза свободе слова, которая у нас только в интернете и сохраняется.Но перейдем к технологиям.

Как работает DPI?

Сисадмины знают, что передача данных в сети разделена на уровни: от физического, где передаются биты, до уровня приложений, где упаковывается сообщение в мессенджере. На каждом уровне пакет данных пополняется своими метаданными, относящимися к нему. Получается своеобразная матрешка. Например, какое приложение отправляет информацию, на какой IP-адрес и так далее.

Так вот DPI умеет просматривать данные разного уровня и сами пакеты. И оно может понять не только откуда и куда идет трафик, но и что это за трафик конкретно: текстовое сообщение, картинки или видео, голосовой трафик Skype или может даже торрент.А дальше сделать с ним, то что хочется:

• Приоритизировать
• Ограничить по скорости
• Перенаправить
• Заблокировать
• Ну или, конечно, передать получателю.

Кстати насколько именно замедляется Twitter сейчас непонятно. Лично я проблем пока не наблюдаю. Но почему так мы еще поговорим.



Это сильно упрощает задачи по блокировке сайтов и сервисов. Почему?

Раньше блокировки делались по IP-адресам. А это означало, что сервис ограничивался полностью. А кроме этого страдали сайты, которые записаны на тот же IP-адрес.

Теперь можно внимательно рассматривать пакеты и заблокировать, к примеру только загрузку картинок.

Но как вся эта вундер-технология работает?

Есть две вещи, которые анализирует DPI: сами пакеты информации, причем как метаданные и заголовки, так и внутреннее содержимое. И второе это так сказать поведение пакетов данных.



Давайте посмотрим на пример. Вот так выглядит заголовок пакета при получении данных браузером и с ним все ясно. Сверху написан протокол HTTP, то есть скорее всего веб-страничка. Мы видим адрес запроса. И даже, какие именно данные отправляются.



В данном случае, это небольшая картинка. И ее размер в байтах тоже написан. Даже не нужно залезать внутрь самих данных, чтобы понять, что перед нами.





С зашифрованным трафиком сложнее.Тут инфы намного меньше. Система увидит, какой порт используется (это дает намек на тип приложения), IP-адреса, тип шифрования. А все остальное зашифровано, даже URL-адрес.

Есть и вторая часть алгоритмов DPI. DPI применяет так называемый эвристический анализ: из пакета извлекаются небольшие кусочки данных, так сказать образцы. А дальше система смотрит на что эти данные похожи. Сравнивая их с огромной базой известных образцов. Такие образцы данных называются сигнатурами трафика.



Это очень похоже на то как работает Shazam, который сравнивает небольшой кусочек песни, записанный вами на диктофон, с огромной базой сигнатур песен которые хранятся на сервере. То есть по большому счету DPI это Shazam для трафика.



Кстати, точно по такому же принципу работают антивирусы, они сравнивают сигнатуры новых вирусов с огромной базой известных вирусов.

Кроме этого DPI смотрит на частоту и размер пакетов, потому что разные приложения тоже имеют свои особенности. Например, торренты очень своеобразно отправляют пакеты.

И главное, что поскольку все происходит в реальном времени, такой подход позволяет не сильно замедлять интернет.

Как можно использовать DPI?

Классифицировав пакет, технология DPI позволяет много чего с ним сделать и в целом технология может быть полезна. С помощью DPI можно повышать качество и скорость соединения, приоритизируя один тип трафика над другим.Например, если в вашей локалке все качают торренты, то люди не смогут нормально созвониться по ZOOM по работе. Тогда DPI позволит трафику ZOOM поставить приоритет повыше.

Но если вы Роскомнадзор, у вас вероятно другие приоритеты.

Но вопрос в том, кто будет определять, какой трафик приоритетный а какой нет, остается открытым. Например, при помощи DPI вполне можно продвигать одни сервисы и замедлять другие: отдавая приоритеты отечественным аналогам. К примеру, можно замедлить YouTube и при этом ускорить Rutube.В общем, вариантов для фантазии масса.

Архитектура или почему все снова пошло не по плану?

Но если существует такой мощный инструмент, почему же с Twitter по-прежнему все весьма неплохо?

Важным является вопрос архитектуры и внедрения: то есть, где именно устанавливать DPI-оборудование. Чтобы весь трафик страны проходил проверку, необходимо, чтобы операторы ставили DPI на всех своих пограничных шлюзах. Логично.

Вы обратили внимание, что анонсировано: Замедление для 100% мобильного трафика, а для стационарного только 50%? Распространять опасный по мнению РКН контент через компы не так опасно, что ли? Нет.

Просто внедрили технологию далеко не все. С тусовкой мобильных операторов удалось договориться. А маленьких местных провайдеров интернета огромное количество. Но это полбеды.

Во-вторых, как и в случае с Telegram, заблокировать Twitter не так уж и просто. Дело в том, что Twitter для обеспечения высокой скорости работы сервиса по всему миру пользуется услугами CDN-провайдера. Он называется Akamai.

CDN Content Delivery Network сеть доставки контента.

CDN-провайдер предоставляет Твиттеру распределенную по всему миру инфраструктуру. Как правило, это необходимо, чтобы пользователь при обращении к какому-либо сайту получал информацию не с его основного сервера, который может находиться на другом конце света, а с ближайшего к нему узла.

Такая распределенная система доставки контента заметно усложняет возможность блокировки или ограничения доступа к ресурсу. Потому что если приложение не получит данные по одному адресу, оно пойдет в другой. А там у оператора может быть не включен DPI.



Чтобы наверняка ограничить доступ к интернет-сервису, использующему CDN, требуется ограничить доступ практически ко всей сети CDN-провайдера, у которого могут быть десятки тысяч серверов по всему миру. Иными словами, чтобы заблокировать Twitter, надо заблокировать CDN-провайдера, а от этого снова ляжет половина интернета.

И я даже не буду останавливаться на курьезной ситуации, когда ограничивают полосу пропускания не только для домена twitter.com, но и для всех доменов, в названии которых есть сочетание t.co это короткий домен, принадлежащий твиттеру. Таким образом, ограничениям подвергались и другие сайты, к примеру: reddit.com, microsoft.com и даже сайт Russia Today rt.com. Предположительно по этой же причине прилегли сервера ростелекома.

Впрочем, со временем это вроде починили. Интересно другое.

Ограничения DPI. Что делать?

Но самое любопытное: поскольку это своего рода гадание, нет единого стандарта DPI. У каждого поставщика оборудования свои алгоритмы и технологии.

Качество и эффективность работы DPI очень сильно зависит, от качества базы сигнатур, которую должен на постоянной основе обновлять поставщик. Иными словами, если Twitter что-то поменяет в составе пакетов трафика, то не факт, что старые DPI смогут классифицировать трафик по старым сигнатурам.



Ну и наконец, DPI достаточно легко обойти при помощи VPN, так как VPN шифрует весь трафик и подменяет ваш IP-адрес, то и DPI для него не страшен.



Но ожидается и более простое решение. Протоколы шифрования тоже не стоят на месте. И с приходом TLS 1.3 и DNSSEC еще больше данных приложения и пользователя будут скрыты от DPI. И понять, что в системе за пакет будет еще сложнее. Такие дела.

Давайте сыграем в игру. У нас есть два ряда знакомых всем пользователям iOS-иконок. На первый взгляд иконки сверху и снизу одинаковые. Но это не так. В одном ряду вы видите настоящие иконки, а в другом подделку.





Можете ли вы определить, где какие? Не торопитесь, посмотрите внимательно? Ну что, выбрали?

Настоящие иконки находятся сверху. Думаю многие из вас заметили, что с нижними иконками что-то не так. По какой-то причине их форма выглядят не аккуратно, будто где-то был отрезан лишний пиксель. Почему так происходит?

Дело в том, что поддельные иконки по форме это квадраты с закруглёнными углами, ну и прямоугольник если говорить о серой подложке.

Но! В интерфейсе iOS нет ни одного квадрата с закруглёнными углами. Все элементы в iOS, это не квадраты и прямоугольники это суперэллипсы!

Сегодня мы поговорим про секреты в дизайнах продуктов Apple. Что такое суперэллипс? В чём магия формы иконок? И почему HomePod это суперяйцо.





Продукты Apple часто получаются противоречивыми и не лишенными недостатков. Но думаю никто не будет спорить, что в плане дизайна Apple заморачиваются наверное больше всех на рынке. И даже форма иконок в iOS взята не с потолка, а вычислена математически.

Она называется суперэллипсом или кривой Ламе, в честь математика Габриеля Ламе, который в 19 веке внёс большой вклад в теорию упругости, разработал общую теорию криволинейных координат, и придумал суперэллипсы. Что же это такое?

Это геометрическая кривая, которая строится при помощи уравнения вот такого вида:



Это уравнение задаёт замкнутую кривую, ограниченную прямоугольником. При этом меняя значение n мы можем регулировать степень выпуклости каждого угла (можно поиграться тут). При n меньше единицы, мы получаем вогнутые стороны, а форма напоминает звезду.



Увеличивая значение n, форма становится всё более выпуклой. При n=2 получается ровный круг. А при n равной 4 или 5 мы получаем привычную всем форму иконки.



У такой формы даже есть своё название сквиркл. И, нет, сквиркл это не ваш любимый раздел на PornHub. Это производное от слов square и circle. Т.е. по русски сквиркл это квадрокруг или квадратный круг.

Кстати, формула описывающая иконку iOS выглядит вот так:



Т.е. иконка в iOS это и не круг и не квадрат, а математически это что-то среднее между ними.

Кольцо и суперяйцо

Историческая справка. Популяризировал суперэллипсы и сквирклы датский ученый Пит Хейн. В 60-х годах он спроектировал транспортное кольцо в Стокгольме в виде суперэллипса со значениями n = 2.5, a/b = 6/5.



Форма развязки стала хитом. И он начал делать, столы, посуду, но вершиной его творчества стало суперяйцо. Как понимаете это трёхмерный суперэллипс, по форме похожий на яйцо.



Кстати, трехмерные суперэллипсы это суперэллипсоиды. А всякие неправильные суперэллипсоиды это суперквадрики.

Непрерывность кривизны

Но вернёмся к иконкам! Чем всё-таки квадрокруг отличается от скругленного квадрата? И чем он не угодил дизайнерами Apple? Давайте посмотрим!

Если сравнить настоящие иконки с фейковыми, мы увидим, что закругление у квадрокруга начинается раньше и степень закругления нарастает постепенно.








Лучше всего это можно визуализировать при помощи вот таких гребней кривизны.



Казалось бы, разница пара пикселей. Но плавные переходы, позволяют добиться так называемой непрерывности кривизны. И это даёт потрясающий эффект форма объекта из искусственной, как бы собранной из разных форм становится естественной и завершенной.

Именно поэтому Apple очень активно использует суперэллипсы не только в интерфейсе, но и в дизайне всех своих продуктов.

Mac Mini, Apple TV, iPhone, iPad, MacBook и конечно HomePod своего рода всё это суперэллипсы. Даже в их новом кампусе нет ни одной прямой стены.

Плавное перетекание форм и отсутствие резких переходов делает продукты Apple не только привлекательными внешне. На этот счёт есть отличная статья Николая Геллара, которую я процитирую:

Вместо того, чтобы напоминать нам о промышленных цепочках поставок, конвейерном производстве и химических лабораториях, эти более мягкие формы напоминают о красоте природы. Это кажется органичным и вызывает приятные ощущения.

Например если сравнить по дизайну HomePod и Яндекс.Станцию, становится понятно в почему станция выглядит менее привлекательно, её как будто только выпустили с завода. А HomePod будто нашел в своём саду японский мастер суйсэки искусства любования камнями.





Хотя сама Яндекс.Станция девайс отличный. А HomePod красивый, но туповатый (русского не знает).

Примеры

Но, конечно, Apple тоже не сразу к этому пришли. Например, иконки и другие элементы интерфейса стали суперэллипсами только в начиная с iOS 7.



Такая же история с Apple Watch. В Series 4 увеличили не только дисплей, но и обновили форму. Да-да, Apple Watch с четвёртой версии это тоже суперэллипс (как сам экран).

Другие компании

Естественно, не только Apple играется с суперэллипсами. Те же иконки в One UI на смартфонах Samsung, гораздо более явные квадрокруги, чем у Apple. Но, на мой взгляд, у Samsung выбранная форма не работает.

Во-первых, потому, что иконки закруглены уж очень сильно, из-за чего они выглядят неустойчиво, как будто в любой момент они могут укатиться с рабочего стола. Кстати, в физическом мире такой же ошибкой грешит колонка от Mail.ru, она просто неустойчивая.



Но это не самое главное. Основная проблема в интерфейсе Samsung. Я говорю про отсутствие единства. Плавные суперэллипсы тут соседствуют с грубоватыми скруглёнными. Как внутри интерфейса так и в дизайне самих девайсов.



А именно единство подхода начиная от самого простого элемента интерфейса, заканчивая дизайном всей линейки продуктов, делает устройства Apple такими привлекательными и доставляющими в использовании.Да, наверное, это звучит рекламно. Но, мне пофиг, просто хочется отдать должное дотошности подхода ребят из Купертино.

Эти чуваки показали миру, что красивыми могут быть не только автомобили и предметы роскоши, но обычные ноутбуки и и телефоны. Поэтому вся техника щас так круто выглядит.

Как думаете, сколько всего спутников человечество вывело на орбиту за всю свою историю?

Со времени запуска Спутника 4 октября 1957 года в космос были выведены более 9000 аппаратов, но только около 2000 из них функционируют в настоящее время. Остальные сгорели в атмосфере или сломались и стали космическим мусором на орбите.


А Илон Маск уже скоро собирается выпустить на орбиту земли 12 000 спутников по 260 кг каждый.И это только начало потом он планирует расширить сеть до 42 000 штук.Вы поняли Суммарно это существенно больше того, что было запущено за всю историю человечества! И главное он уже начал это делать!

Зачем? Как минимум спутниковый интернет это дорого и сложно и к тому же недостаточно быстро!

1 Мб- 5$

Поэтому он решил создать свой собственный интернет с блекджеком ну и как положено, покрывающий связью весь земной шар и доступный каждому и в чем-то он сможет быть лучше той же оптики!Сегодня мы выясним возможно ли такое и расскажем подробно о проекте Starlink. Как это работает при чем тут SpaceX!

История

Илон Маск анонсировал Starlink в январе 2015 года. Но почему мы говорим об этом сейчас, потому что кое-что произошло, но для начала немного о проекте и его истории

Сказать, что проект амбициозный ничего не сказать.Ведь Илон в своем выступлении пообещал, что новая спутниковая сеть будет способна покрыть практически всю территорию нашего голубого шарика и обеспечить до 50% пропускной способности всего мирового интернет-трафика тем самым произведя революцию в отрасли!

Правда с уточнением, что в густонаселенных местах, например в больших городах, до 10% трафика, но все равно это очень впечатляет.



Итак в чем же идея?

Для начала выясним какие сегодня есть проблемы у спутникового интернета!Например, одна из них это задержка. Она огромна и составляет порядка 500 мс.В CS:GO не погоняешь, да и вообще она сильно отстает от сегодняшних требований к интернету.

Чтобы понять, как она возникает, нам надо немного понять орбитальную механику!Вы знаете, что спутники летают на определенных расстояниях от земли, то есть по орбитам. Орбит этих много, они разные и служат для разных целей.Например, орбита Международной Космической Станции это около 400 километров, а орбита спутников GPS около 20 000 километров.

Такая орбита выбрана, чтобы каждый спутник покрывал определенную и большую область на планете ведь чем дальше ты от Земли, тем большую площадь можно увидеть.

С интернет-спутниками, да и с большинством телекоммуникационных спутников, все примерно также, только они летают еще дальше от Землина так называемой Геостационарной орбите на высоте около 35 000 километров от поверхности Земли.

У такой орбиты есть плюсы можно запустить всего несколько мощных спутников и они покроют всю поверхность планеты, но естественно есть и минусы, главные из которых задержка и относительно маленькая скорость передачи данных. Ведь сигналу нужно пройти путь туда-обратно, то есть 70000 километров. Именно это и рождает такую большую задержку.

Скажу по секрету, мы с Борей работали в спутниковом операторе я сам тестировал эту связь и помню это злосчастную задержку. А самый дорогой ресурс был та самая пропускная полоса на спутниках их же мало.

И что же предложили Starlink для решения этой проблемы?Смотрите! Вместо отправки нескольких спутников, на Геостационарную орбиту они решили вывести много маленьких спутников на Низкую Околоземную орбиту, то есть на высоту около 500 километров, которые будут постоянно находиться в связи друг с другом и с Землей. И мало того они не будут висеть в одной точке, а будут постоянно находиться в движении.

Ну и сколько же спутников надо вывести, чтобы создать такую живую паутину вокруг земли?

Мы уже ответили в начале, но это по-прежнему взрывает мозг. Янапомню для начала 12 000 штук, а потом еще 42 000. Число то какое, не иначе пасхалочка от Илона.

И пошло поехало...Первые тестовые спутники SpaceX запустили в 2018 году. В будущей сети они не будут принимать участие, однако они послужили для проверки систем связи.

Дальше уже в мае 2019 года, тоже в тестовом режиме, были запущены уже 60 первых предсерийных спутников версии 0.9, между собой они еще не умели общаться, но вот специальные антенны для связи с Землей уже были.

А вот уже с ноября 2019 года SpaceX уже начала выведение серийных спутников основной группировки версии 1.0. Это уже пригодные для использования спутники и на данный момент на орбите находится уже 844 спутника.

А каждый следующий запуск пополняет группировку примернона 60 спутников за раз.



Но как же это так, спросите вы? Тогда на выведение этих тысяч спутников им потребуются десятки лет, если за полгода запустили только около 500 штук.

Планы по запускам спутников Starlink уSpaceX просто грандиозные.Во-первых, они планируют выйти на запуск каждые 2 недели по 60 спутников к сентябрю. Во-вторых, это число явно не финальное, так как одна из целей SpaceX это возможность запусков одного и того же ракетоносителя с перерывами между запусками менее суток.

Вы ведь помните, что SpaceX научились сажать свои ускорители на Землю и использовать их повторно? Это значит, что запусков будет больше намного больше!



Ну и главное новая сверхтяжелая ракета Starship, разработка которой ведется очень активно, по расчетам она будет способна за раз выводить до 400 спутников Starlink!

Как это будет работать?

Скажем так это уже работает!

Для начала работы системы в полноценном режиме не нужно выводить десятки тысяч спутников. В принципе система уже позволяет себя тестировать и на сайте Starlink недавно можно было оформить заявку на бета-тест.

Сейчас на орбите уже 844 спутника и, по словам Маска, это обеспечивает значительный операционный потенциал. Фактически уже идет закрытое бета-тестирование, а с 27 октября начали рассылать приглашения на открытый бета-тест.

А вот, что произошло почти ровно год назад 22 октября:

Илон Маск отправил первый твит через систему Starlink!



Уже есть множество замеров скорости но о них позже.

Полноценное завершение первой фазы подразумевает выведение около 4 000 спутников, что уже обеспечит покрытие всей планеты.

Концепцию самой сети мы примерно поняли, теперь о поговорим о её устройствах.

О самих спутниках

Но о спутниках подробностей компания не дает, но вот информация из тех данных которые SpaceX подали в Федеральную комиссию по связи США.



Каждый спутник оснащен системой лазеров и 4 фазированными антеннами. Кроме того на спутниках есть ионные двигатели на основе криптона, которые нужны для изменения орбиты спутников, а также для того, чтобы натурально сжигать их в атмосфере Земли, когда их срок службы подходит к концу.

Лазеры нужны для того, чтобы спутники могли обмениваться информацией друг с другом и как бы передавать ее как эстафетную палочку.

Про саму систему лазерной передачи данных вообще ничего неизвестно кроме того, что спутники смогут одновременно общаться спятьюсоседями.

Представьте, что это будет как оптоволокно, только без самого волокна ведь в космосе оно не особо нужно!

Антенны же необходимы для связи со станциями пользователей на Земле. Они должны обеспечивать большую пропускную способность и иметь возможность работать с множеством пользователей одновременно. Известно, что они будут работать в Кей-Альфа и Кей-Ю диапазонах ( K u и K a ).

А что такое станция на земле?

По заявлениям самого Маска это антенна размером не больше коробки от пиццы. И для ее подключения необходимо будет лишь воткнуть ее в розетку и направить в небо!

То есть, чтобы вы понимали, процесс настройки антенны сегодня не такой простой я помню как сам это делал несколько лет назад!





Но давайте вспомним задержку мы помним, что она будет существенно ниже но на сколько? Приготовьтесь!

После реализации первой фазы задержка при связи со спутником составит около трех с половиной миллисекунд.

3 ms по спутнику вы только представьте и из любой точки мира!

Сравните с тем спутниковым интернетом, что есть сейчас. Тут задержка более чем в 100 раз меньше!

Мы поняли это будет существенно лучше текущего спутникого интернета, но мыслите дальше: Starlink будет быстрее оптоволоконного интернета на Земле!

Канал Real Engineering приводит очень классный пример.Для кого важны низкие задержки? Для геймеров? Ничего подобного для брокеров! У одних риски получить хедшот от пятиклассника, у других слить в трубу сделку надесятки миллионов долларов из-за грёбаного пинга!

Представьте, что вы сидите в Лондоне и вам надо срочно продать акции на Нью-Йоркской бирже. Конечно же ситуация абсолютно ежедневная для каждого из нас!

Через Starlink задержка составит 43 мс, а при использовании современного интернета это время составляет около 76 мс. То есть разница в 77%, а это огромное число? хоть мы и говорим о миллисекундах!

Главное, что за такое уменьшение задержки финансовые рынки мира готовы заплатить очень большие деньги. Если в прошлом, ради ускорения всего на 5 мс был проложен новый оптоволоконный кабель из Великобритании в США стоимостью в 300 миллионов долларов. Иэто только из Лондона в Нью-Йорк, а ведь есть ещё Гонконг, Сингапур, Токио. Тут уменьшение задержки будет еще больше!

При этом система надежна: если выходит из строя какой-то один спутник, то информация просто пойдет по другой цепи паутины.

То есть мало того, что система позволит надежнее и быстрее работать, так она еще и будет доступна из любой точки планеты. Неважно где в центре Тихого океана или в центре большого города!

В августе этого года уже появились первые данные пользовательских тестов. Даже обладая только маленькой частью того количества спутников, о которых идет речь, скорости уже отлично позволяют вам загружать видео в Instagram или смотреть видео на YouTube!



Давайте глянем что там предлагают тестировщикам: $499 терминал с антенной и встроенным Wi-Fi роутером, $99 месячная абонентская плата, Скорость: 50-150 Мбит, и задержку до 40 мс с улучшением до 20 мс уже в течении года! Для бета-теста вообще отлично. И понятно, что это еще совсем не финальная цена. Она легко может снизиться, когда проект наберет первичную большую пользовательскую базу! А приложение StarLink уже доступно в Apple Store и Google Play!



Более того нашлось уже первое применение:SpaceX предоставила пожарным из Вашингтона два наземных терминала системы Starlink, пишет The Verge. Он пригодились для тушения пожаров в лесах, где есть явная нехватка интернета

Также в будущем система будет полезна при других стихийных бедствиях, например, землетрясениях, когда наземная связь повреждена.



Но конечно не обходится без критики. Астрономическое сообщество выступило с опасением, что такое количество спутников будут очень сильно влиять на информацию получаемую телескопами на земле.

И действительно в 2019 году, после запуска первой партии спутников 19 из них в течение 5 минут мешали работе телескопа DECam (Dark Energy Survey), который предназначен для поисков следов темной энергии.В результате инженеры компании выкрутились придумали, что надо спутники покрывать специальным темным покрытием, которое сделает их как бы невидимыми для телескопов.

И пока что нет никакой информации о том, например, насколько сильно будет влиять окружение на сигнал, например кроны деревьев, горы, облака. Но по идее, чем больше спутников, тем меньше будут мешать помехи.

Что касается стоимости для абонентов. Есть только приблизительные цифры и звучат они так. Стоимость тарелки от 100 до 300 долларов и абонентская плата в 80 долларов в месяц.

Это уже сильно ближе к реальным ценам за интернет дорого, но явно не 5$ за Мб.

Но понятно, что с ростом числа абонентов и возможной будущей конкуренции с другими компаниями, эта стоимость явно будет снижаться! А другие компании есть например компания OneWeb!

Ну и конечно люди, которые бояться чипирования через 5G вышки, от этого проекта вообще сойдут с ума!

В общем, система будет улучшаться и совершенствоваться постоянно, но пока что вопросов еще много.

Давайте немного помечтаем о том, к чему нас приведет такой проект.Только представьте Интернет везде! В море на кораблях, в небе в самолетах, где угодно! Быстрое, стабильное и качественное соединение. А допустим, если вставлять антенны в крыши автомобилей. Все это делает нас все ближе к полноценной реализации Интернета Вещей!

А если помечтать и например уменьшить тарелку, до размеров антенны в телефоне: это интернет всегда и везде.



И ведь это не пустые примеры например, так случилось с GPS в свое время. Ведь первый GPS-приемник был совсем не маленький! А сейчас он уже есть в наручных часах!

Итого

Не знаю как вам, но мне очень нравится то, как развиваются современные технологии и без сомнений мы вошли в новую космическую эпоху!

Кроме того у Илона Маска есть еще один проект Neurolink, о котором мы тоже собираемся вам рассказать. Это конечно будет про то самое чипирование

Мы запускаем камеру на смартфоне, наводим на объект и видим маленькую иконку внизу. Смартфон понимает что именно мы снимаем. Вы когда-нибудь задумывались, как это работает?

Беспилотные автомобили спокойно объезжают машины и тормозят перед пешеходами, камеры видеонаблюдения на улицах распознают наши лица, а пылесосы отмечают на карте, где лежат тапочки всё это не чудеса. Это происходит прямо сейчас. И всё благодаря компьютерному зрению.


Поэтому сегодня разберем, как работает компьютерное зрение, чем оно отличается от человеческого и чем может быть полезно нам, людям?

Для того чтобы хорошо ориентироваться в пространстве человеку нужны глаза, чтобы видеть, мозг, чтобы эту информацию обрабатывать, и интеллект, чтобы понимать, что ты видишь.С компьютерным или, даже вернее сказать, машинным зрением, такая же история. Для того, чтобы компьютер понял, что он видит, нужно пройти 3 этапа:

1. Нам нужно как-то получить изображение
2. Нам нужно его обработать
3. И уже только потом проанализировать

Пройдёмся по всем этапам и проверим, как они реализованы. Сегодня мы будем разбираться, как роботы видят этот мир, и поможет нам в этом робот-пылесос, который напичкан современными технологиями компьютерного зрения.

Этап 1. Получение изображения

В начале компьютеру надо что-то увидеть. Для этого нужны разного рода датчики. Насколько много датчиков и насколько они должны быть сложные зависит от задачи. Для простых задач типа детектора движения или распознавания объектов в кадре достаточно простой камеры или даже инфракрасного сенсора.

В нашем пылесосе есть целых две камеры, они находятся спереди.А вот, например, для ориентации в трехмерном пространстве понадобятся дополнительные сенсоры. В частности 3D-сенсор. Тут он тоже есть и расположен сверху. Но что это за сенсор?

LiDAR

Вообще с названиями 3D-сенсоров есть небольшая путаница, одно и тоже часто называют разными словами.

Эта штука сверху называется LDS или лазерный датчик расстояния, по-английски Laser Distance Sensor. Подобные датчики вы наверняка могли заметить на крышах беспилотных беспилотных автомобилей. Это не мигалка, это лазерный датчик расстояния, такой же как на роботе пылесосе.

Вот только в мире беспилотников такой сенсор принято называть лидаром LIDAR Light Detection and Ranging. Да-да, как в новых iPhone и iPad Pro.





А вот в Android-смартфонах вместо лидаров используется термин ToF-камера: ToF Time-of-flight.

Но, как ни называй, все эти сенсоры работают по одному принципу. Они испускают свет и замеряет сколько ему понадобится времени, чтобы вернуться обратно. То есть прямо как радар, только вместо радиоволн используется свет.

Есть небольшие нюансы в типах таких сенсоров, но смысл технологии от этого не меняется. Поэтому мне, чисто из-за созвучия с радаром, больше всего нравится название LiDAR, так и будем называть этот сенсор.



Кстати, лидары использует не только в задачах навигации. Благодаря лидарам сейчас происходит настоящая революция в археологии. Археологи сканируют территорию с самолета при помощи лидара, после чего очищают данные ландшафта от деревьев. И это позволяет находить древние города, скрытые от глаз человека!





Также помимо статических лидаров, направленных в одну сторону, бывают вращающиеся лидары, которые позволяют сканировать пространство вокруг себя на 360 градусов. Такие лидары используется в беспилотных автомобилях, ну и в этом роботе-пылесосе.



Еще 8 лет назад такие сенсоры стоили каких-то невероятных денег, под 100 тысяч долларов. А теперь у вас по дому может спокойно ездить маленький беспилотник.

Лидар в пылесосе

Окей, тут лидар используется для построения карты помещения и это не новая история. Такую технологию мы видели еще года 3-4 назад.

Благодаря лидару и построенной карте, пылесос ездит не рандомно как скринсейвер в Windows, стукаясь об углы, а аккуратно проезжая всю площадь (модели без лидаров обычно катаются странно).

Но внутри пылесоса стоит, на секундочку, восьмиядерный Qualcomm Snapdragon 625 (Qualcomm APQ8053), поэтому у него хватает мозгов не только построить карту, но и ориентироваться по ней.

Более того пылесос может хранить в памяти до четырёх карт и распознаёт этажи. Это существенно ускоряет уборку. Потому при переносе с этажа на этаж пылесос это может понять и не тратит время, чтобы построить карту заново.



Также каждую из 4 карт можно поделить на 10 специальных зон. Для которых можно настроить свои параметры уборки: мощность всасывания (до 2500 Па), количество проходов и прочее. А куда-то можно вообще запретить ездить. Можно даже выбирать сухую и влажную уборку для разных зон. Правда для этого не нужно подключать/отключать отдельный резервуар с водой. И всё это стало возможно благодаря лидару.

Тем не менее у технологии есть некоторые недостатки очень разреженные данные.Пространство сканируется линиями. В больших автомобильных радарах разрешение от 64 до 128 линий. Плюс ко всему у лидар есть мертвая зона. Если лидар стоит на крыше то он не видит, что творится в достаточно большом радиусе вокруг него.

Также в роботе-пылесосе лидар тут сканирует пространство всего одним лучом. Поэтому, всё что он видит это тонкая линия на высоте где-то 9-10 сантиметров от пола. Это позволяет определять где стены и мебель, но он не видит того, что валяется на полу.

Две камеры

Поэтому, чтобы исправить этот недочет лидаров. как в автомобили, так и в пылесосы ставят дополнительные камеры.Тут камеры сразу две, и они обеспечивают стереоскопическое зрение. Да-да, у пылесоса всё как у людей два глаза.

Две камеры, во-первых, позволяют убрать мертвую зону впереди пылесоса. А во вторых позволяют достаточно точно определять расстояние до валяющихся на полу предметов.

Это позволяет пылесосу обнаруживать предметы размером не менее 5 см в ширину и 3 см в высоту и объезжать их.

Этап 2. Обработка

Итак, мы получили достаточно данных с различных сенсоров. Поэтому переходим ко второму этапу компьютерного зрения обработке.

Данные с лидара мы получаем в виде трехмерного облака точек, которые фактически не нуждаются в дополнительной обработке.

Как получить стерео с двух камер тоже понятно высчитывается разница между изображениями снятыми чуть под разным углом и так строится карта глубины. Это несложно.



Но вот совместить данные с разных сенсоров это нетривиальная задача.

Например, пылесос на полу обнаружил какой-то предмет. Дальше ему нужно понять где именно он находится на карте построенной при помощи лидара. А также нужно предположить какие у него габариты по проекции с одной стороны. То есть нам нужно поместить предмет в некий объёмный куб правильного размера.





Эту задачу можно решить разными способами. Один из способов называется усеченная пирамида.Сначала на камере обнаруживаются предметы. Потом эти предметы помещаются в конус, а объем этого конуса вычисляется нейросетью.



Поэтому даже, казалось бы, такая тривиальная задача требует серьёзных вычислений и решается при помощи нейросетей.



А раз мы заговорили про нейросети, значит мы уже немного зашли на 3-й этап компьютерного зрения анализ.

Этап 3. Анализ

За распознавание, сегментацию и классификацию объектов на изображении в современном мире в основном отвечают нейросети. Мы даже делали подробный ролик о том как это работает, посмотрите.



Если кратко, нейросеть это такое большое количество уравнений, связанных между собой. Загружая в нейросеть любые данные ты обязательно получишь какий-то ответ.
Но, например, если постоянно загружать в нейросеть фотографии кошечек, и указать ей, что ответ должен быть кошка. В какой-то момент, нейросеть перестает ошибаться на обучающей выборке. И тогда ей начинают показывать новые незнакомые изображения и если на них она тоже безошибочно определяет кошек нейросеть обучена.

Дальше нейросеть оптимизируется для того, чтобы она стала меньше, быстро работала и не жрала много ресурсов. После этого она готова к использованию.

Что-то похожее происходит с нейронными связями в человеческом мозге. Когда мы чему-то учимся или запоминаем, мы повторяем одно и то же действие несколько раз. Нейронные связи в мозге постепенно укрепляются и потом нам это легко даётся!

Например, в данном пылесосе за работу нейросети отвечает встроенный NPU-модуль. Всё-таки внутри Snapdragon, пылесос может себе такое позволить.

Нейронка предобучена определять различные предметы домашнего обихода: игрушки, тапочки, носки, всякие удлинители, зарядки и даже неожиданности от домашних животных.

Распознавание предметов происходит при помощи гугловской библиотеке Tensorflow. Алгоритм самообучается и умнеет от уборки к уборке.

Практика

В нашем роботе-пылесосе технология распознавания называется Reactive AI. Мы протестировали насколько она хорошо работает на практике.

Кайфовая штука, что все найденные предметы пылесос отмечает не карте. Поэтому теперь, я не обещаю, но такое возможно, вы всё-таки обнаружите логово пропавших носков.

Проследить за тем, что видит пылесос всегда можно через фирменное приложение или Mi Home от Xiaomi. Можно даже просто кататься по дому управляя пылесосом слать на него голосовые сообщения. Управлять пылесосом можно также через Google Ассистента или Алису.Всё на русском языке.

С недавних пор бренд начал официально продаётся в России, поэтому устройства полностью локализованные.

Внутри кстати стоит батарейка на 5200 мАч, которая способна выдержать до 3 часов уборки.

Итоги

Ребят, ну вы сами всё видели. Правда, стоит обратить внимание, что пока корректное распознавание предметов работает только если запускать пылесос через специальное приложение. И это нюанс, поскольку оно пока недоступно в Play Market Россия. Но в течение нескольких месяцев оно появится.

Если вы когда-нибудь подбирали себе музыкальную колонку, то сталкивались с тем, что сделать это не так-то просто, особенно если вы не специалист в звуковой аппаратуре. И еще ладно, если вы можете послушать акустику в магазине, но если такой возможности нет, то как понять?

Чем больше Ватт, тем громче, так? Но ведь громкость в децибелах


Громкость в децибелах или ваттах, частотный диапазон что это все означает? А если спросить про соотношение сигнал/шум? И это не говоря о том, что звучание это дело вкуса.

Насколько качественный у музыкальных колонок звук? Насколько мощный бас? Сможет ли колонка раскачать комнату, дачу или целый район? Почему и как мы слышим, и как производители это учитывают и превращают в лайфхаки.Сегодня разберемся в том, как подобрать себе оптимальную акустику.

Что такое звук?

Для начала давайте ненадолго вернемся на урок физики и вспомним, что вообще такое звук. Это механические колебания, распространяющиеся по воздуху, жидкости или даже по твердому телу в виде волн.Но для нас звук, это в большинстве случаев просто колебание давления в воздухе.



Давление меняется, наши барабанные перепонки улавливают эти изменения и мы слышим звук!

Соответственно, чем сильнее перепады давления? тем звук громче. Казалось бы, все просто. Но здесь физика начинает смешиваться с человеческими ощущениями и все становится сложнее.

Восприятие громкости

Сперва о том, что такое децибелы. Все думают, что это что-то там про громкость. На самом деле дБ это универсальная штука для обозначения величин в очень широких диапазонах. Потому что децибелы отображаются в логарифмической шкале, и формула у них соответствующая: логарифм отношения двух значений. То есть логарифм показывает не насколько громкий звук, а на сколько порядков этот звук мощнее базового уровня.

Например, утверждение громкость звука составляет 30 дБ означает, что интенсивность звука в 1000 раз превышает порог слышимости звука человеком.Но и в данном случае не все так просто. Изменения давления в воздухе измеряется в децибелах, но вот наше восприятие громкости в другой величине фонах!

Начнем с того, что все частоты мы слышим по-разному.Дело в том, чувствительность нашего уха к разным частотам сильно разная. Поэтому, громкость, это скорее про наши ощущения, чем про давление.

Что это такое?

Фон (др.-греч. звук)

Фоны это такие кривые громкости которые были построены по усредненным ощущениям людей с нормальным слухом в возрасте от 18 до 25 лет включительно. На этот счет даже есть ГОСТ, стандарт ISO 226. Поэтому не переживайте все официально. Люди были проверены с вымытыми ушами.



Шкала фонов отличается от шкалы децибелов тем, что в ней значения громкости коррелируют с чувствительностью человеческого слуха на разных частотах.

Например, тон с частотой 1000 Гц мы начинаем слышать при значении 0 децибел, то есть прямо на пороге слышимости. А тон с частотой 20 Гц мы начнем слышать только в районе 80 децибел.

Поэтому в басовитых колонках нужны большие и мощные динамики для низких частот. В JBL Partybox 310 таких динамиков целых два, по 176 мм каждый.Но и за высокие частоты тут отвечают два динамика, естественно, диаметром поменьше 65 мм.

Кстати, с этими кривыми есть интересный момент. Если нанести на график звуки разных языков, то окажется, что наша речь попадает как раз в провал на графике примерно от 250 до 5000 герц. То есть у нас от природы есть своеобразный аппаратный усилитель речи.А свистящие призвуки мы слышим громче всего. Именно поэтому они нас так бесят.



Во-вторых, мы воспринимаем громкость нелинейно. Тихие звуки мы различаем между собой гораздо лучше, чем громкие.



Именно поэтому и шкала громкости в фонах, которые мы привыкли называть децибелами тоже не линейная, а логарифмическая. Это значит, что при увеличении громкости в 10 раз мы получим +10 дБ, а в 100 раз +20 дБ.Это объясняет, почему разница между громкой музыкой 110 децибел и шумовым оружием (200 Дб) не выглядит такой уж большой в децибелах. Хотя мы же знаем, что и при 100 децибелах можно стать шумным оружием, всё зависит от выбора композиции.

Ватты

Окей, с тем, что такое громкость и её восприятием мы разобрались.Но как понять, с какой громкостью будут звучать акустика и хватит ли нам этой громкости, чтобы раскачать нужное помещение?

Этот вопрос не менее каверзный. Громкость в децибелах на колонках никогда не указывается. Зато указывается мощность в Ваттах.Например, в характеристиках JBL Partybox 310 можно найти значение полной выходной мощности 240 Вт RMS.

Что это значит? Оказывается, мощность тоже бывает разная.



Тут важно обратить на буковки RMS это значит предельная синусоидальная мощность или Rated Maximum Sinusoidal. Если по-простому, колонка может работать в течение одного часа с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения. То есть реально на пределе сил. В основном именно такой показатель указывают все приличные производители.

Но нам нужно чтобы музыкальная колонка могла работать более одного часа, поэтому вычислим другой показатель, который называется просто синусоидальная мощность. Это уже такая мощность, при которой колонка сможет бесконечно долго работать без повреждений. Она обычно процентов на 25 меньше RMS.

Итого получается, что наш монстр может выдавать примерно 180 Вт!Кстати, важный момент, часто на дешевых колонках указывают всякие запредельные мощности типа 1000 Вт, но не RMS а PMPO не путать с PIMP.

PMPO Peak Music Power Output. Это еще один способ указания мощности. Но проблема в том, что это такая мощность, которую динамик сможет выдержать в течение 1-2 секунд. Поэтому внимательно изучайте какого типа Ватты вам продают.

В JBL Partybox 310 240 RMS или примерно 180 Вт чистой мощности. Но много это или мало?

Смотрите, например, у маленькой, но громкой JBL Charge мощность: 30 Вт RMS. Такой колонки хватит, чтобы раскачать небольшое помещение до 20 квадратных метров.



240 Вт RMS хватит на целый спорт зал, а с учетом что тут Тут Bluetooth 5.1 и можно подрубить вторую вторую колонку, чтобы они работали в паре, то можно и концерт устроить.

Вообще эта колонка много чего умеет. Звук можно передать не только по Bluetooth, но и через AUX-вход, а также можно воткнуть USB-флешку и переключать треки прямо с колонки или через специальное приложение Partybox App.



Через это же приложение, можно стримить музыку и управлять светом: тут куча вариантов подсветки. Или даже можно настроить караоке для этого есть микрофонные входы. Микрофон у JBL тоже есть PBM100. Он довольно простой, зато его специально создавали под линейку Partybox.У него кардиоидная диаграмма направленности, поэтому слышно только голос, никаких посторонних шумов.



Также прямо в колонке есть целая панель звуковых эффектов.Получается настоящий передвижной караоке. Колонка тяжелая, конечно, но тут есть ручка, как в чемодане, и колесики очень удобно придумали. Что важно, есть защита от брызг IPX4. А значит и на природе можно устроить движ.

Кстати, ёмкость аккумулятора 72 Вт*ч. Его хватит на 5 часа работы, если врубать музыку на полную, в экстренных условиях, например, на улице с низкой температурой можно рассчитывать на 2-3 часа работы. А в негромком чилл-режиме колонка может проработать до 18 часов.

АЧХ

Ладно, с громкостью и мощностью понятно, а как же с качеством звука?

Тут есть два способа. Первый просто послушать разные колонки и подобрать себе по вкусу, потому что у каждого свои предпочтения, свои любимые жанры и в конце концов, свой слух.



Второй способ посмотреть на амплитудно-частотную характеристику звука колонки. Она показывает то, как громко динамики воспроизводят звуки разных частот, а если точнее, то насколько равномерно громкость распределена по частотам. Самому провести замер АЧХ не очень просто, но в интернете обычно можно найти тесты АЧХ на популярные гаджеты.

В идеальном случае АЧХ должна быть почти П-образной с резким возрастанием на самых низких частотах, горизонтальной линией к высоким частотам и падением где-нибудь в районе 20 килогерц. В реальности даже очень дорогие студийные или сценические акустические системы дают не идеальную АЧХ, а в доступных обычному покупателю устройствах она будет сильно отличаться от идеала. Здесь нужно смотреть на то, чтобы на графике не было сильных проседаний, чаще всего это заметно в басах, то есть самых низких частотах, которые расположены слева на графике.

Чтоб вы понимали масштаб явления. Если сравнить АЧХ этой колонки и iPhone 12 Pro, то будет наглядно видно, почему смартфоном комнату не раскачать и он будет звучать пискляво, хоть и громко.Но точных студийных замеров АЧХ для нашей колонки в интернетах, к сожалению, нет.

Соотношение сигнал/шум

Наконец, качество звука показывает соотношение сигнала к шуму. Это говорит нам о том, насколько полезный сигнал, то есть звуки песни или кино, превосходит шум, который неминуемо есть в любой акустике. Его можно заметить самому, если не подавать на колонку или усилитель никакой звук и выкрутить громкость на максимум. Соотношение сигнала к шуму измеряют в децибелах и чем оно больше, тем лучше. Условно можно сказать, что 80 децибел хороший уровень, 100 High End. В этой колонке соотношение 90 децибел, что очень даже хорошо.

Итоги

Сегодня мы узнали гораздо больше о звуке и о том, на что стоит обратить внимание при выборе музыкальных колонок в комнату, на дачу или для выездов на природу. В то же время мы узнали о JBL Partybox 310, которая является представителем мощных и универсальных колонок, которые подойдут для тусовки дома или на природе. Это своеобразный чемоданчик звука с подсветкой, встроенным аккумулятором, высокой громкостью и неплохим качеством. В общем, и для дома, и для пикника.

70% информации о мире человек получает через зрение. Фактически глаза наш главный орган чувств.Но можем ли мы доверять нашему зрению?

Давайте взглянем на картинку. Вроде ничего необычного. Но что если я вам скажу, что ячейки A и B совершенного одного цвета.





На самом деле мы не всегда можем отличить светлое от темного. Далеко за примерами ходить не надо: помните сине-черное / бело-золотое платье или появившиеся чуть позже кроссовки?





И все современные экраны пользуются этой особенностью человеческого зрения. Вместо настоящего света и тени нам показывают их имитацию. Мы настолько к этому привыкли, что даже не представляем что может быть как-то иначе. Но на самом деле может. Благодаря технологии HDR, которая намного сложнее и интереснее, чем вы думаете.Поэтому сегодня мы поговорим, что такое настоящее HDR-видео, поговорим про стандарты и сравним HDR10 и HDR10+ на самом продвинутом QLED телевизоре!



На самом деле первое, что надо знать про HDR: это не просто штука, которая правильно хранит видео. Чтобы увидеть HDR-контент нам нужно две составляющие: сам контент, и правильный экран, который его поддерживает. Поэтому смотреть мы сегодня будем на QLED-телевизоре Samsung.

6 стопов SDR

Ежедневно наши глаза сталкиваются с экстремальными перепадами яркости. Поэтому человеческое зрение в ходе эволюции научилось видеть достаточно широкий динамический диапазон (ДД), то есть разницу улавливать разницу между разными уровнями яркости. Фотографы и киноделы знают, что ДД измеряется в ступенях экспозиции или стопах (f-stop).

Так сколько стопов видит человеческий глаз? Скажу так по разному.

Если завязать вам глаза, вывести в незнакомое место и резко снять повязку, то в эту секунду вы увидите 14 стопов экспозиции. Это не мало. Вот камера, на которую я снимаю ролики, видит только 12 стопов. И это ничто по сравнению с человеческим зрением, потому что оно умеет адаптироваться.

Спустя пару секунд, когда ваши глаза привыкнут к яркости и обследуют пространство вокруг, настройки зрения подкрутятся и вы увидите потрясающую игру света и тени из 30 стопов экспозиции!





Ух! Красота! Но когда мы смотрим видео на ТВ или на экране смартфона, нам остаётся довольствоваться только 6 стопами экспозиции, потому как видео со стандартным динамическим диапазоном или SDR больше не поддерживает.

Яркость

Почему так мало? Вопрос исторический и связан он с двумя этапами.

Стандарты современного SDR видео зародились еще в середине 20-го века, когда появилось цветное телевидение. Тогда существовали только ЭЛТ телевизоры, и они были очень тусклые. Максимальная яркость была 100 нит или кандел на квадратный метр. Кстати, кандела это свеча. Поэтому 100 кандел на квадратный метр буквально означает уровень яркости 100 свечей, расположенных на площади в 1 метр. Но если вам не нравится измерять яркость в свечах, вместо кандел на квадратный метр можно просто говорить ниты. Кстати в нашем телевизоре Samsung Q950T 4000 нит.

Так вот, это ограничение яркости было заложено в стандарт SDR. Поэтому современные телевизоры показывая SDR-контент по сути игнорируют потрясающую адаптивность человеческого зрения подсовывают нам тусклую и плоскую картинку. И это несмотря на то, что с тех пор техника сильно продвинулись вперед.

Одной из особенностей технологии QLED является высокая пиковая яркость. Это самые яркие ТВ на рынке, они даже ярче OLED.

Современные QLED-телевизоры способны выдавать целых 4000 нит яркости, что в 40 раз больше, чем заложено в стандарт SDR. Потрясающе показывай, что хочешь. Но по-прежнему 99% контента, который мы видим это SDR, поэтому смотря YouTube на своём потрясающем AMOLED-дисплее, вы фактически смотрите эмуляцию кинескопа из гостиной времен разгара холодной войны. Такие дела.

Глубина цвета

Второе ограничение тоже происходит из глубокой древности 1990-х.

Тогда появился революционный стандарт цифровое телевидение высокой четкости HDTV, частью которого стала глубина цвета 8 бит.Это значит, что у каждого из базовых цветов красного, зеленого и синего может быть только 256 значений. Возводим 2 в 8-ю степень получается 256 это и есть 8 бит..

Итого на три канала, всего 16 777 216 миллионов оттенков.



Кажется, что это много. Но человек видит куда больше цветов. И все эти некрасивые ступенчатые переходы, которые часто можно заметить на видео и фотографиях и конечно в YouTube, спасибо его фирменному кодеку это как раз ограничения 8 бит.



Но самое интересное, что эти два ограничения: 6 стопов экспозиции и 8 бит на канал, не позволяли SD-видео сымитировать главную особенность человеческого зрения его нелинейность! Поэтому поговорим про восприятие яркости.

Восприятие яркости

Так уж эволюционно сложилось, что для человека всегда было важнее, что там находится в тени, чем на ярком солнце. Поэтому человеческий глаз гораздо лучше различает темные оттенки. И поэтому любое цифровое изображение кодируется не линейно, чтобы как можно больше бит информации отдать под темные участки изображения.



Иначе, для человеческого глаза в тенях перепады между уровнями яркости будут уж слишком большие, в светах, наоборот, совершенно незаметные, особенно если у вас в распоряжении всего 256 значений, которые есть в распоряжения SDR видео.



Но в отличие от SDR HDR видео кодируется с глубиной цвета, как минимум 10 бит. А это 1024 значения на канал и итоговые более миллиарда оттенков (1024 x 1024 x 1024 = 1 073 741 824)





А предельная яркость изображения в HDR видео стартует от 1000 нит и может достигать 10000 нит. Это в 100 раз ярче SDR!

Такое раздолье позволяет закодировать максимум информации в темных участках изображения и показать картинку куда более естественную для человеческого глаза.

Метаданные

Итак, мы с вами выяснили, что возможности HDR сильно превосходят SDR, и HDR показывает куда более страшную и всю из себя контрастную картинку, но! Какая разница, какой там у тебя формат видео, SDR или HDR, если качество изображения всё равно зависит от экрана, на котором ты смотришь. На некоторых экранах SDR выглядит так насыщенно и контрастно, что HDR даже и не снилось.Всё так!

Все дисплеи отличаются. Они по-разному откалиброваны, в них разный уровень яркости и прочие параметры.

Но HDR-видео в отличие от SDR не просто выводит изображение на экран, но еще и умеет сообщать телевизору, как именно нужно его показывать! Делается это при помощи так называемых метаданных.



Они бывают двух видов.

Статические метаданные. Содержат в себе настройки настройки яркости и контраста всего видео целиком. Например, человек, который мастерил какое-нибудь атмосферное, темное кино может указать, что максимальная яркость в этом фильме всего 400 нит. Поэтому телевизор с яркостью 4000 нит не будет задирать яркость и превращать ваш хоррор-фильм в детский утренник. Или наоборот фильм с яркостью 4000 нит по максимуму раскроется не только на телевизоре, который тянет такую яркость, но и на более тусклом экране, так как картинка правильно сожмётся до возможностей телевизора.

Но бывают такие фильмы, которые в целом темные, но в них есть сцены с яркими вспышками света. Или например фильм про космос, в котором ярко сияют звезды. В таких случаях необходимо настроить яркость каждой сцены отдельно.

Для это существуют динамические метаданные. Они содержат в себе настройки каждого пикселя в каждом кадре фильма. Более того, эти метаданные содержат информацию на каком дисплее мастерился контент. А значит ваш дисплей может взять эти настройки и адаптировать изображение так, чтобы вы получили максимально приближенную к задумке автора картинку.

HDR10 и HDR10+

Самый распространённый формат с поддержкой статический метаданных это HDR10.Более того это самый распространенный HDR формат в принципе. Если видите наклейку HDR на телевизоре знайте: он поддерживает HDR10. Это его плюс.

Но поддержка только статических метаданных не позволяют назвать его настоящим HDR.Поэтому компания Samsung, совместно с 20th Century Fox и Panasonic решили исправить это недоразумение и добавили к HDR10 поддержку динамических метаданных, назвав новый стандарт HDR10+.



Получился он царский 10 бит, 4000 нит, более миллиарда оттенков.Но видна ли разница между HDR10 и 10+ на практике.

У нас есть QLED телевизор Samsung Q950T, который как раз поддерживает оба формата. Поэтому сравнение будет максимально корректным. Мы запустили кино, которые смастерили в HDR10 и HDR10+. И знаете, что я действительно увидел разницу.На этом телевизоре и HDR10 выглядит круто, а HDR10+ вообще разрывает шаблон. И дело не только в стандарте HDR10+.

Adaptive Picture

Дело в том, что HDR-контент существенно более придирчив к качеству дисплея, чем SDR. Например, яркость в HDR-видео указывается не в относительных значениях, то есть в процентах, а в абсолютных в нитах.Поэтому, хочешь не хочешь, но если в метаданных указано, что этот конкретный участок изображения должен светить 1000 нит нужно, чтобы телевизор сумел выдать такую яркость. Иначе, это уже будет не HDR.

А если, вдруг, вы смотрите видео днём, в ярко освещенной комнате, то нужно еще компенсировать окружающее освещение.Большинство устройств не справляются с этой задачей. Но, у QLED телевизоров Samsung, в этом плане есть, огромное преимущество.

Во-первых, в них используется технология Adaptive Picture, которая подстраивает яркость и контрастность изображения в зависимости от окружающего освещения.

Во-вторых, как я уже говорил, запас яркости в QLED 4000 нит. А этого с головой хватит для компенсации практически любого внешнего освещения.

В отличие от OLED-телевизоров, которые могут выдавать необходимый уровень контраста только при плотно зашторенных шторах.

Другие технологии

Естественно, это не единственная крутая технология внутри данного телевизора. Здесь установлен мощный нейропроцессор Quantum 8K, который в реальном времени умеет апскейлить 4K-контент до 8К. Причём он не просто повышает четкость изображения, он распознаёт разного типа текстуры и дополнительно их прорабатывает.Еще тут сверхширокие углы обзора, прекрасный объемный звук, который кстати тоже адаптируется под уровень шума в помещении в реальном времени. И масса других технологии, эксклюзивных для QLED-телевизоров Samsung.

Но главная технология сегодняшнего вечера HDR10+ и, что прекрасно это не эксклюзив.



HDR10+ это открытый и бесплатный стандарт, как и обычный HDR10. Всё это дает ему огромное преимущество перед, по сути, таким же, но платным Dolby Vision.Поэтому HDR10+ есть не только в телевизорах и смартфонах Samsung его поддерживают практически все производители телевизоров, смартфонов, камер, ну и, конечно, в этом формате снимаются и делаются фильмы. А значит у HDR10+ есть все шансы стать настоящим народным стандартом HDR, которым вы сможете насладиться на всех экранах страны, как больших, так и малых.

Из года в год Android-производители форсируют железную часть смартфонов: 108 МП, 8к-видеосъемка 12гб оперативной памяти Но подождите, у iPhone всего 4 ГБ ОЗУ. И это не мешает ему работать на уровне или даже быстрее своих конкурентов! И как же удалось компании Apple добиться такого результата?Обо всём этом в сегодняшнем ролике.



Для начала немного теории. Что такое оперативная память и для чего она нужна в смартфоне? Если говорить простым языком, то это память, в которой хранятся все запущенные приложения, их данные, и сама операционная система!

Естественно, чем больше у вашего девайса оперативной памяти, тем комфортнее и приятнее с ним взаимодействовать.

Большинство пользователей iPhone даже не знают сколько оперативной памяти у них в смартфоне. Это обусловлено тем, что пользователей устраивает работа многозадачности в их смартфонах, они просто пользуются и получают удовольствие от плавности и скорости работы. Так как же Apple все же удается хорошо работать с4 ГБ оперативной памяти?

Может быть дело в системе? На самом деле чудес не бывает, Android и iOS требуется примерно одинаково-большое количество ОЗУ.К примеру, пару лет назад, один зарубежный канал Android Authority провёл детальное сравнение. Автор взял два смартфона на iOS это iPhone 7 и на Android Nexus 5х, с одинаковым количеством оперативки 2 ГБ. iPhone 7 c момента запуска имеет МЕНЬШЕ свободной оперативной памяти чем смартфон на Android: около 750 МБ против 1,2 ГБ у Nexus. Но это до того момента пока вы не запустите какое-либо из ваших приложений.



Мы повторили тест на iPhone 11 и Pixel 3 с Pixel 4. Теперь получается, что цифры сопоставимы: в iPhone задействовано около 2 ГБ оперативки, а Pixel использует около 2,4 ГБ.

Окей, может быть дело в том, что приложения на Android занимают больше места в оперативке? Ведь Apple любит разработчиков, а они отвечают им взаимностью. Но тоже нет: во многих случаях размер занимаемого места в оперативной памяти на iOS и Androidпримерно равны, но в некоторых случаях приложения на iOS занимают почти в 1.5-2 раза меньше оперативной памяти! Скорее всего это связано с более оптимизированным исполняемым кодом приложения, ведь языки написания приложений очень разные

При подсчетах, Android-приложения в совокупности занимают всего на 6% больше места в оперативной памяти.

Но это только начало, как говорят многие пользователи яблочной продукции Оптимизация Решает!, как оказалось, в этом есть доля правды!

Оба аппарата работают с приложениями молниеносно, с андроидом все понятно, у него все хранится в ОЗУ, но как справляется iPhone с его жалкими 4 гигабайтами? Вся магия кроется как раз в работе iOS с оперативной памятью. Базово и iPhone, и Android имеют примерно одинаковый планировщик работы с памятью. Если в момент запуска нового приложения, у смартфона попросту нет свободной оперативной памяти, он выкинет одно из ранее запущенных и откроет то, которое тебе нужно в данный момент!

В мире компьютеров операционная система Windows имеет файл подкачки (pagefile.sys), еще его называют СВАП. Это такое пространство на вашем жестком диске, куда система переносит неиспользуемые данные из оперативной памяти. Чтобы не хранить их в ОЗУ, давно запущенные приложения попросту переносятся на жесткий диск, тем самым освобождая место для еще одной вкладки Chrome. ПК-бояре понимают о чем я.

На смартфонах все немного сложнее, многие смартфоны до сих пор имеют не самые быстрые флеш-накопители в постоянной памяти.К этому прибавляем то, что флеш-память имеет сравнительно небольшой ресурс чтения и записи, поэтому производители смартфонов прибегли к иной реализации!

Представим такую ситуацию, у нас 4Гб оперативной памяти, открыто 5 приложений, память вся уже заполнена, как же запустить еще одно приложение и при этом не закрывать одно из пяти, то есть которые уже открыты. Всё дело в том что и у iOS, и у Android тоже есть так называемый Сжатый СВАП с помощью сжатия, которое похоже на то, что делает архиватор. Приложение сжимается внутри оперативной памяти, система выбирает самые массивные приложения, будь тоодна большая или две мелких игры, происходит сжатие, тем самым освобождается до 50% больше места, и теперь можно запустить еще одно приложение.



Такая схема работает и на iPhone, и на Android, но Apple пошли куда дальше. Они придумали как делить пространство на отдельные страницы блоки размером 16 КБ, которые вмещают в себя любую информацию.Такую страницу можно пометить как грязную (dirty) или чистую (clean). Чистая память, которая больше не используется (то есть никакие объекты больше не ссылаются на неё и её можно спокойно выгрузить).В дальнейшем она может быть загружена с диска (page out), такая память содержит фреймворки, исполняемый код и файлы только для чтения.



К примеру, в таких страницах могут быть данные текстур игры, которые не используются приложением даже после повторного запуска из фонового режима, также в иных приложениях это могут быть разные AR-тикеры, маски и прочие блоки кода, которые не использует приложение пока пользователь повторно не запустит программу из фона.

Грязная память, которая ещё используется в приложении, выгрузить её невозможно поэтому при переходе приложения в фон, чистая просто выгружается, а грязная сжимается по двум методам сжатия:

• Сжатие буфера использует одношаговый метод сжатия файлов, этот метод используется для сжатия мелких файлов до 8 МБ.
• Сжатие потока использует несколько шагов для сжатия файлов, в том числе и повторное сжатие ранее сжатых файлов, что делает его идеальным для сжатия больших файлов.

Допустим у нас есть приложение Instagram, оно занимает 300 МБ в оперативной памяти, первым этапом будет очистка чистой памяти, которая была в запасе у приложения и больше не понадобится. Размер в ОЗУ уменьшается примерно до 170 МБ. Далее операционная система прибегнет к одному из двух методов сжатия грязной памяти. Благодаря продуманному алгоритму сжатия, грязная память из 170 мегабайт сжимается до внушительно маленького размера менее 10 МБ!



В свою очередь, производители смартфонов на базе Android вышли из ситуации более простым решением, увеличить размер оперативной памяти чтобы меньше использовать сжатый свап.

Итак, время теста. Мы взяли устройства разных поколений iPhone 11 и Pixel 3 зато оба с 4 Гб. Посмотрим, что произойдет.

Pixel держит в памяти три игры. Начал выгружать их из памяти при запуске четвёртой.

iPhone полноценно держит шесть игр. Начал потихоньку выгружать на седьмой, но не все. Все начали вылетать только на восьмой игре.

И здесь мы подходим к кульминации вопроса, нужно понять за счет чего iPhone так быстро производит сжатие данных в оперативной памяти?А дело все вот в чем. Чтобы быстро провернуть данную операцию потребуется мощный процессор с высокой производительностью Больших Ядер!





Если мы посмотрим на скриншоты из бенчмарка GeekBench 5, то увидим превосходство А13 Bionic перед Snapdragon 865 в 1.5 раза, а ведь А14 Bionic еще даже не вышел! Именно производительность на один поток данных всегда было главным козырем процессоров от компании Apple!Большой проблемой Android-смартфонов является то, что они все построены на очень разном железе, производители вынуждены оптимизировать систему для более слабых девайсов, у которых попросту нету столь внушительной мощности процессора или быстрой памяти.Хотя подвижки со стороны компании Qualcomm уже есть.

Так еще с презентации Snapdragon 855 было замечено, что компания сделала упор на одно высокопроизводительное ядро (prime core), которое имеет повышенную частоту и размер кэш-памяти, но этого все равно пока мало чтобы догнать чипы Apple.



Думаю теперь многим стало понятно, почему iPhone не нужно столь большое количество оперативной памяти. Размер не главное, лучше вложить больше денег в софтверную часть, и правильно распределять ресурсы своего железа за счет умных алгоритмов сжатия файлов в оперативке.

Как создаются современные процессоры? Насколько это сложный и интересный процесс и почему так важна некая Экстремальная УФ-литография? В этот раз мы копнули действительно глубоко и готовы рассказать вам об этой магии технологий. Располагайтесь поудобнее, будет интересно.

Вот вам затравочка 30-килоВаттный лазер в вакууме стреляет по капле олова и превращает ее в плазму скажете фантастика?

А мы разберемся как это работает и расскажем об одной компании из Европы, которая стоит тенью за всеми гигантами Apple, AMD, Intel, Qualcomm, Samsung и другими и без нее никаких новых процессоров бы и не было. И нет это, к сожалению не Чебоксарский завод электроники.



Чтобы понять процесс экстремальной ультрафиолетовой литографии нам надо для начала понять, что вообще такое фотолитография. Сам процесс по своей сути очень похож на то как печатаются фотографии с с пленочных негативов на фотобумагу! Не верите сейчас все объясним.

Фотолитография

Начнем с простого примера возьмем прозрачное стекло и нанесем на него какой-то геометрический рисунок, оставив при этом какие-то участки без краски. По сути, сделаем трафарет. Приложим этот кусок стекла к фонарику и включим его. Мы получим ровно тот же рисунок в виде тени, который мы нанесли на кусок стекла.



В производстве процессоров этот кусок стекла с рисунком называется маска. Маска позволяет получить на поверхности любого материала засвеченные и незасвеченные участки любой плоской формы.

Хорошо рисунок на поверхности мы получили, но это всего лишь тень. Теперь надо как-то его там сохранить. Для этого на поверхность кремниевой пластины наносится специальный светочувствительный слой, который называют Фоторезистом. Для простоты мы не будем тут говорить о позитивных и негативных фоторезистах, почему они так реагируют, все-таки мы не на уроке Физической химии. Просто скажем, что это такое вещество, которое меняет свои свойства, когда на него попадает свет на определенной частоте, то есть на определенной длине волны.

Опять же как и на фотопленке или фотобумаге специальные слои материалов реагируют на свет!



После того как нужные нам участки на кремнии мы засветили, именно их мы можем убрать, оставив при этом на месте остальные, то есть незасвеченные участки. В итоге мы получили тот рисунок, который и хотели. Это и есть фотолитография!

Конечно, кроме фотолитографии в производстве процессоров участвуют и другие процессы, такие как травление и осаждение, фактически комбинацией этих процессов вместе с фотолитографией транзисторы как-бы печатаются слой за слоем на кремнии.

Технология не новая, почти все процессоры начиная с 1960-х производятся при помощи фотолитографии. Именна эта технология открыла мир полевых транзисторов и путь ко всей современной микроэлектронике.

Но по-настоящему большой скачок в этой области произошел только недавно! С переходом на EUV. И всё из-за длинный волны 13.5 нм. Не переживайте, сейчас объясню!



Длина волны на которой светит наш фонарик это невероятно важный параметр. Именно она и определяет насколько маленьким вы можете получить элементы на кристалле.

Правило максимально простое: Меньше длина волны больше разрешение, и меньше техпроцесс!



Обратите внимание на картинку. Абсолютно все процессоры начиная с начала 90-х до 2019 года производились с использованием процесса Глубокой УФ-литографии, или DUV литографии. Это то, что было до Экстремальной.

Он основывался на использовании фторид-аргонового лазера, который испускает свет с длиной волны в 193 нанометра. Этот свет лежит в области глубокого ультрафиолета отсюда и название.

Он проходит через систему линз, маску и попадает на наш кристалл покрытый фоторезистом, создавая необходимый рисунок.





Но у этой технологии тоже были свои ограничения, завязанные на фундаментальных законах физики.

Какой же минимальный техпроцесс возможен? Смотрим на формулу (только не пугайтесь):



Здесь Лямбда это и есть наша длина волны, а CD это critical dimension, то есть минимальный размер получаемой структуры. То есть с использованием старой DUV литографии нельзя получить структуры не меньше примерно 50 нм. Но как же это так спросите вы? Ведь производители отлично делали и 14 и 10 нм, а кто-то даже и 7 нм с использованием DUV литографии.

Они пошли на хитрости. Вместо одного засвета через одну единую маску, они стали использовать несколько масок, с разными рисунками, которые дополняют друг-друга. Это процесс получил название множественное экспонирование. Назовем это принципом слоеного пирога!



Да производители обошли прямые физические ограничения, но физику не обманули!

Появилась серьезная проблема: эти дополнительные шаги сделали производство каждого чипа гораздо дороже, из-за них увеличивается количества брака, есть и другие проблемы.

То есть в теории можно продолжить работать со старой технологией и путем игры с масками и экспонированием (двойная, тройная, четверная экспозиция) уменьшать размеры и дальше, но это сделает процы золотыми. Ведь с каждым слоем процент брака возрастает все выше, а ошибка накапливается!

То есть можно сказать, что DUV это тупик! Что делать дальше, как уменьшать?

И тут на помощь приходит великая и ужасная технология Экстремальной УФ-литографии, или EUV-литографии!



Посмотрите на фото оно прекрасно демонстрирует различие двух технологий. Обе получены с использованием 7-нанометрового техпроцесса, но та что слева получена с использованием DUV-литографии и с теми самыми хитростями о которых мы говорили тройное экспонирование, то есть с поэтапным использованием 3 разных масок. Справа же технология EUV литографии на 13.5 нанометрах, с использованием одной единственной маски разница очевидна границы гораздо четче, лучший контроль геометрии, ну и сам процесс намного быстрее, меньше процент брака, то есть в конце концов дешевле. Вот она дорога в светлое будущее, почему бы сразу так не делать, в чем проблема?

Как работает EUV-литография

Все дело в том, что хоть EUV это та же литография, внутри в деталях все гораздо сложнее и тут ученые и инженеры столкнулись с новыми проблемами!

Сама технология экстремальной УФ-литографии начала разрабатываться в самом начале 2000 годов. В ней используется источник, который излучает свет с длинной волны в 13.5 нанометров то есть на нижней границе УФ-спектра, близко к рентгену!

В теории этим способом можно создавать структуры уже критических размеров настолько маленьких, что еще чуть-чуть и на них перестанут действовать законы обычной физики. То есть после 5 нм мы попадаем в квантовой мир!





Но даже эта проблема на данный момент решена. Есть источник возьми, да и делай себе сколь угодно маленькие процессоры.

Все совсем не так просто!

Проблема таких коротких длин волн в том, что они поглощаются почти всеми материалами, поэтому обычные линзы что были раньше уже не подходят. Что делать?

Для управления таким светом было принято решение создать специальные отражающие зеркальные линзы. И эти линзы должны быть гладкими! Очень гладкими!!! Практически идеально гладкими!

Вот вом аналогия растянем линзу до размеров, скажем, Германии, так вот ее площадь должна быть такой гладкой, что ничего не должно выпирать больше чем на 1 миллиметр. Этот параметр называется шероховатостью линзы и у нужной нам он должен быть меньше 0.5 нанометра. Это уже близко к размерам АТОМА! Кто же сможет подковать блоху?

Конечно, Zeiss только они на это способны! Да та самая компания Zeiss, чьи линзы стоят на моем фотике, были в Nokia или во флагманах Sony Xperia.



Одна проблема решена линзы есть!

Есть и вторая этот свет рассеивается даже в простом воздухе. Поэтому для того чтобы процесс прошел нормально его надо проводить в вакууме!

Про частички пыли и грязи я вообще молчу понятно что их там вообще не должно быть. Чистые комнаты на таком производстве на порядки чище, чем операционные в больницах! Люди буквально ходят в скафандрах. Любая, даже самая маленькая частичка грязи кожи воздуха может испортить и маску и зеркала!

А что же с источником? Просто поставили специальный лазер на более короткую длину волны и все? Проблема в том, что ни лампочек, ни лазеров, ни каких-либо других нормальных источников света, которые излучают на такой длине волны просто не существует в природе.

И как же тогда получают нужное излучение? Элементарно, Ватсон нам нужна плазма.

Надо нагреть оловянный пар до температур в 100 раз больших, чем температура поверхности солнца! Всего-то! И за этим стоит почти 2 десятилетия разработок.

В установке для производства процессоров по EUV-литографии, о которой мы поговорим отдельно установлен специальный углекислотный лазер, который опять же может производиться в тандеме всего двух компаний в мире немецкой фирмой Trumpf и американской Cymer. Этот монстр мощностью в 30 киловатт стреляет по 2 импульса с частотой 50 килогерц.

Лазер попадает в капли олова, первый выстрел фактически плющит и превращает каплю в блин, которая становится легкой мишенью для второго залпа, который ее поджигает. И происходит это 50 тысяч раз в секунду! А образовавшаяся плазма и излучает этот свет в экстремальном УФ спектре.





И естественно, это только самая база, но мы попробовали нарисовать вам картину того насколько это сложный и крутой процесс.

Компания, стоящая за производством всех процессоров

О технологии рассказали, значит ее кто-то придумал и реализовал, но ее разработка оказалась настолько дорогой, что даже крупные гиганты и воротилы не способны потянуть такие бюджеты!

В итоге, чтобы это стало реальностью всем пришлось скинуться Intel в 2012 году, а TSMC и Samsung где-то в 2015 году приняли участие в общем проекте. Суммарные инвестиции составили, по разным оценкам от 14 до 21 млрд долларов! Из которых почти 10 млрд были вложены в одну единственную нидерландскую компанию ASML. Именно она и стоит за всем производством процессоров в мире по методу EUV-литографии! Вау! Что за ASML и почему мы о ней ничего не слышали? Компания из Нидерландов что за темная лошадка?

Все дело в том, что ASML создали тот самый инструмент без которого Apple, Самсунг и Intel с AMD фактически как без рук! Речь идет об установке стоимостью более 120 миллионов долларов. Она огромная, 180-тонная, потребляет почти 1 мегаватт электроэнергии, и ей нужно почти 1.5 тонны воды в минуту для охлаждения! Но даже при такой цене очереди на них стоят годами ведь в год этих машин производится несколько десятков штук.



Тут же стоит упомянуть немалый вклад российских умов. Например, один из создателей этой технологии Банин Вадим Евгеньевич, сейчас директор по разработке в ASML. Также в компании работают и другие наши соотечественники!

Мы выяснили, что эта компания делает одни из самых технологичных девайсов, в котором собраны все знания человечества и на них производят процессоры все IT-гиганты сразу!



Но не только ASML стоит за спиной нам известных IT-гигантов. Их установки состоят из более чем 100 тысяч деталей, которые производятся более чем тысячей компаний по всему миру. Все эти компании связаны друг с другом!

Будущее

Но что же будет дальше! Вы что думали, что мы оставим вас оставим в дне сегодняшнем? Нет мы подглядели в будущее! Мы раздобыли информацию что будет после пяти или даже двух нм!

Во-первых, прямо сейчас, пока вы смотрите это видео TSMC уже штампует новые процессоры для HUAWEI, Apple и Samsung с использованием EUV-литографии, но не на 7 нм, как было с Apple A13 и Kirin 990, а на 5 нм техпроцессе! И этому есть множества потверждений! И о них мы услышим уже этой осенью. Как вам такое A14 Bionic будет 5нм! Так же ждем новые Exynos на 5 нм и процессоры Google, о которых мы рассказывали отдельно! Qualcomm наверняка тоже подтянется за ними, но тут мы не располагаем данными!

А во-вторых, и это вообще взрывает мозг, ASML уже заканчивает разработку установок, которые позволят производить процессоры на 2 нанометровом техпроцессе и даже меньше всего через 4-5 лет!

Для этого ребята из нидерландской компании совместно с немецкой Zeiss разработали новые зеркальные линзы, с высокими значениями апертуры. Это анаморфная оптика она и многое другое позволит увеличить разрешающую способность.

Сам процесс по сути тот же EUV, но с приставкой High-NA EUV. А сами агрегаты буду занимать еще большие размеры, посмотрите вот так для них делают оптику!



Этот год тяжелый для всех, но в тоже время посмотрите какими шагами начинают развиваться технологии, все шире и шире. Нас ждут новые процессоры с мощностями, которые нам и не снились.

Кроме этого развиваются совершенно новые типы процессоров такие как NPU для нейровычислений.

Все чаще мы видим в смартфонах так называемые 3D-сенсоры, или сенсоры глубины. Большинство из них также называют ToF-сенсорами аналогично одноименной технологии. По слухам, такой сенсор будет установлен и в новом iPhone (там он называется LiDAR, подробнее мы об этом рассказывали в другом материале). Эти сенсоры довольно дорого стоят, но зачем они нужны понятно не всем. Производители уверяют, что сенсоры позволяют делать лучше фото и портреты или добавляют фишки в дополненную реальность. Но так ли это на самом деле?



Сегодня обсудим, зачем нужны 3D-сенсоры в смартфонах, как это работает, ну и конечно, проведем несколько тестов и проверим заявления производителей.

Что такое 3D сенсор (сенсор глубины)

Для начала, давайте разберемся, а что такое 3D-сенсор? Фотокамеры захватывают проекцию окружающего мира на плоскость. По одной лишь фотографии не понять реальный размер объекта размером ли он с бутылку или с Пизанскую башню. И расстояние до него тоже не понять.



Для того, чтобы понимать реальные размеры объектов на фото, масштабы съемки, отличать, что ближе к камере, а что дальше, и нужны 3D-сенсоры.Они уже давно и активно применяются в робототехнике, автономном транспорте, играх, медицине и много где еще. Более того, наши глаза это тоже 3D сенсор. При этом, в отличие от LiDARа и ToF-сенсоров в смартфонах, глаза пассивный 3D-сенсор. То есть не излучающий никакого света, а работающий только на основе поступающего света. Только благодаря этому мы можем хоть как-то перемещаться в пространстве и взаимодействовать с окружающими объектами. Теперь 3D-сенсоры появились и в смартфонах.

Как работает ToF?

LiDAR в iPadе, а также все 3D-сенсоры в Android-смартфонах это time-of-flight или сокращенно ToF-сенсоры. Они определяют расстояния до объектов вокруг, напрямую измеряя сколько времени понадобится свету, чтобы долететь от камеры до объекта и вернуться обратно. Это очень похоже на эхо в пещере, оно тоже после отражения от стенок возвращается к нам с запаздыванием. Чтобы пролететь 1 метр свету нужно 3 наносекунды, для 1 см 30 пикосекунд. Вроде бы все понятно. Но есть проблема.

Это очень маленькие промежутки времени. Как камера может такое замерить? Не будет же она делать миллиард кадров в секунду, а потом их сравнивать? Есть 2 основных подхода для решения этой проблемы: dToF (direct ToF) и iToF (indirect ToF). И чтобы вас заинтриговать еще сильнее: абсолютное большинство Android-смартфонов используют как раз iToF сенсоры, тогда как LiDAR в Apple iPad и скорее всего в грядущих iPhone это редкий представитель семейства dToF сенсоров. Так чем же они отличаются?

iToF indirect ToF

Начнем с iToF. В таких сенсорах излучатель отправляет высокочастотный модулированный свет, то есть этот свет постоянно включается и выключается с частотой десятки миллионов раз в секунду. За счет того, что свету нужно время для полета до объекта и обратно, фаза, то есть вот это состояние где-то между включенностью и выключенностью, света, вернувшегося в камеру, немного отличается от фазы света в момент отправки. На сенсоре исходный и отраженный обратно от объекта сигналы накладываются друг на друга, и за счет этого определяется сдвиг фаз, который и позволяет понять расстояние до каждой точки объекта.

dToF direct ToF

dToF работает немного иначе. В таких сенсорах напрямую измеряется разница во времени между отправкой света и детектированием его отражения на сенсоре. Для этого используются так называемые SPAD: single photon avalanche diodes. Они могут детектировать крайне маленькие импульсы света, фактически даже ловить единичные фотоны. Такие SPAD расположены в каждом пикселе сенсора. А в качестве излучателя в таких сенсорах используются как правило так называемые VCSEL Vertical Cavity, Surface Emitting Laser. Это лазерный излучатель, подобный тем, что используются в лазерных мышках и много где еще. dToF сенсор в LiDAR разработан совместно с Sony и является первым массовым коммерческим dToF сенсором.

Можно лишь гадать, почему в iPad используется dToF сенсор, но давайте отметим преимущества такого сенсора. Во-первых, в отличие от iToF сенсора излучатель испускает не сплошную стену света, а лишь светит в отдельных направлениях, что позволяет экономить батарейку. Во-вторых, dToF сенсор меньше подвержен ошибкам в измерении глубины из-за так называемой multipath interference. Это типичная проблема iToF сенсоров. Она возникает из-за переотражения света между объектами перед попаданием обратно в сенсор и искажает измерения сенсора.

Как это работает, разобрались, давайте теперь посмотрим, а зачем вообще 3D-сенсоры используются в смартфонах.

Зачем это нужно в смартфонах

1. Безопасность

Первым массовым внедрением 3D-сенсоров в смартфонах мы обязаны Apple и технологии Face ID. Распознавание лиц при использованиитрёхмерных данных намного точнее и надежнее классического распознавания лиц по фото. Для Face ID Apple использует технологию структурированной подсветки, на ней мы остановимся подробнее как-нибудь в следующий раз.

2. AR

Большинство производителей заявляют, что именно более качественный и точный режим дополненной реальности является главной задачей 3D-сенсоров. Более того, это также поддерживается непосредственно компанией Google. Буквально недавно они представили грядущее обновление своей библиотеки дополненной реальности ARCore, позволяющее более реалистично размещать виртуальные объекты в реальности ивзаимодействовать с реальными объектами.

Для этой же задачи Apple встроили LiDAR в iPad Pro. Такое можно делать и без 3D-сенсора, но с ним все работает точнее и надежнее, плюс задача становится вычислительно сильно проще и разгружает процессор. 3D-сенсор выводит AR на другой уровень.

3. Улучшение фотографий

Ряд производителей, например, Samsung и HUAWEI заявляют, что 3D-сенсор используется в первую очередь для более качественного размытия фона и более точного автофокуса при съемке видео. Другими словами, он позволяет увеличить качество обычных фото и видео.

4. Прочее

Доступ к данным сенсоров у некоторых смартфонов открыт, поэтому появляется все больше приложений, предлагающих новые применения. Так, например, с помощью внешних приложений 3D-сенсор можно использовать для измерения объектов, трехмерного сканирования и motion tracking'а. Есть даже приложение, позволяющее сделать из своего смартфона прибор ночного видения.

Тесты

С тем как это работает в теории разобрались, давайте теперь посмотрим, как это работает на практике, и есть ли какой-то толк от этих дорогущих 3D-сенсоров в флагманах. Для тестов мы взялиRedmi Note 9S, у него есть ToF-сенсор и мы сделали несколько снимков в портретном режиме, но во втором случае просто закрыли 3D-камеру пальцем. И вот что получилось.



Всё просто размытие действительно больше и лучше, если ToF работает.



И для частоты эксперимента мы взяли Samsung Galaxy S20 Ultra, который также получил ToF-камеру.



И найдите хотя бы одно отличие?



Что получается? Дело в том, что в зависимости от производителя ToF-камера используется по-разному и в разной степени.

Можно сказать, что часть производителей смартфонов располагает ToF-датчики в своих смартфонов не для маркетинга, чтобы добавить ещё одну камеру, а скорее на всякий случай. А дальше уже алгоритмы решают использовать эту камеру или нет?



При этом на сегодняшний момент необходимости в LiDAR или ToF-камерах прямо нет. Так что это видимо чуть больше маркетинг.

Технологию mini-LED незаслуженно обделили вниманием, ведь этом году она станет особенно актуальной. Вы наверное уже слышали, что такие дисплеи ждут в новых iPad Pro и MacBook! А телевизоры с mini-LED-матрицами уже появляются в продаже. Лучше ли они чем всеми любимый OLED?

Но что же такое mini-LED по своей сути? Главное не путайте ее с microLED и чуть позже поймете почему!


Название дословно говорит нам мини-светодиоды, но о чём конкретно идёт речь и какие именно светодиоды уменьшили, а также почему это важно надо разобраться...

Вот вам первый сюрприз! mini-LED уходит корнями в традиционную технологию жидкокристаллических дисплеев Liquid Crystal Display с подсветкой. Эти самые мини-светодиоды работают так же, как и обычные светодиоды подсветки на LED-экранах.

Они состоят из кристалла на подложке, излучающей свет, корпуса с линзой, анодом и катодом с двух разных сторон для проведения электрического тока. И тут все как в учебниках светодиоды преобразуют электрический ток непосредственно в световое излучение.Подаешь больше тока и получаешь больше света, но конечно это работает не до бесконечности.



Первое, что провернули технологи с mini-LED они в разы уменьшили сами элементы. Так, при диаметре всего около 200 микрон или 0,008 дюйма мини-светодиоды составляют пятую часть размера стандартных светодиодов, используемых в обычных ЖК-дисплеях.То есть мы поняли что уменьшение произошло в пять раз, закрепили!

Поскольку сами диоды меньше, на экране их можно разместить больше. Они также как и в LED-матрицах разделены на зоны подсветки, как раз за счет меньших размеров сами зоны тоже можно уменьшить и их количество возросло, что как раз очень важно для HDR контента.

Мы рассказывали об HDR и не раз, но я немного напомню, что самое важное скрывается в названии High Dynamic Range, то есть расширенный динамический диапазон.

Если совсем по-простому, отбросив битность цветов, скажу о свете. Тот самый диапазон оттенков от абсолютного черного до яркого чистого белого, именно яркого настолько, чтобы можно было передать на экран например свет фар или даже солнца приблизив картинку к реальной жизни.


Но, к сожалению, на ЖК-панелях достичь этого самого расширенного диапазона сложно из-за свойств самой технологии.Так как жидкокристаллические дисплеи идут с подсвечивающейся подложкой, по-настоящему, чёрного как на OLED там нет. Вам ли не знать, у кого смартфон с IPS-дисплеем. Поэтому производители идут на ухищрения, разбивая подсветку на зоны: чем больше зон подсветки, тем меньше ореолов на черном.

В чем же принципиальная разница mini-LED?В нём, этих зон существенно больше чем на LED-экранах как раз за счет мини-светодиодов. Каждая зона включается отдельно только там, где требуется. Получается прямо как волна на стадионе, когда нужно встать и включиться в неё, вы встаёте, а затем ждёте когда вновь до вас дойдёт очередь.

Полотно со светодиодами mini-LED может иметь более тысячи зон полного локального затемнения. К примеру, у LED таких зон может быть всего несколько десятков. А их отключение, в зависимости от качества дисплея, приводит к эффекту гало вокруг ярко освещённых объектов на тёмном фоне.

Такая система подсветки называется Local Dimming: те области, что не нужны для воспроизведения картинки просто отключаются и там как раз и возникает идеальный черный. И, вместе с запасом яркости, мы получаем тот самый диапазон по свету в итоге технология mini-LED готова к воспроизведению HDR-контента гораздо лучше обычного LCD.

Главные достоинства mini-LED

Подытожим главные достоинства по пунктам и немного сравним с OLED:

1. В последних разработках mini-LED используется неорганический нитрид галлия (GaN), который не выцветает со временем, как OLED, и не становится жёлтым в местах, с часто используемыми светодиодами отличие от органических,
2. Максимальная яркость составляет 4000 нит, что опять же выше чем у OLED.

Mini-LED умеет отображать HDR-контент, благодаря прокачанной системе Local Dimming по сравнению с обычными LED экранами, где зон подсветки существенно меньше, но тут он скорее проигрывает OLED-матрицам.

Производство mini-LED дешевле, чем производство OLED-матриц; то есть и цена готового продукта должна быть ниже.

Светодиоды сами по себе маленького размера, а значит позволяют сделать экран и само устройство тоньше.

Получается, все звезды сошлись: mini-LED это дешево, надежно, а еще мы получаем больший запас яркости и глубокий чёрный цвет (и это всё ещё технология на основе ЖК).

Но все ли так хорошо и стоит ли переставать копить на OLED и бежать в магазин за mini-LED телевизорами?

Главные проблемы mini-LED

Не торопитесь, ведь главная проблема, заключается в том, что даже за счет большого количества зон подсветки вокруг объектов на экране все равно могут образовываться серые участки вместо чисто чёрного цвета, то есть все равно идеально черный как у OLED-телевизоров вы не получите.

Поэтому все сводится к тому, что mini-LED это некий компромисс он уже гораздо лучше LED и LCD, но ещё не OLED.

В конечном итоге всё сводится к тому что mini-LED дает превосходное качество изображения без больших затрат и рисков выгорания. Таким образом, все получили правильный баланс цена/качество/надёжность.

Так было бы в идеальном мире, но с ценой все тоже не так гладко, мы еще к этому перейдем!

Важный момент сравнения с OLED: последний далеко не всегда является предпочтительным вариантом для дисплеев ноутбуков и планшетов с высокой плотностью пикселей, особенно если необходимо добиться максимально возможной яркости.

Сравнение mini-LED и microLED

Существует утверждение, что mini-LED это некая переходная технология между LCD и microLED, однако если вы смотрели наш разбор microLED, то понимаете, что это не совсем так!

Mini-LED и MicroLED разные по своей природе. Первый основан на ЖК-технологии с использованием диодов меньшего размера для подсветки. Второй является эволюционным развитием OLED, в котором используются неорганические ещё более мелкие и яркие отдельные светодиоды красного, зеленого и синего цветов для прямого излучения света.

Другими словами, каждый пиксель излучает свой собственный свет в microLED, в то время как Mini-LED по-прежнему использует ЖК-матрицу для фильтрации подсветки, но подсветка предлагает больше контроля, чем традиционный ЖК-дисплей.То есть, если заглянуть в ближайшее будущее, то LED-дисплеи эволюционируют в mini-LED, а OLED в MicroLED. Немного обидно, что названия такие похожие но, по сути, мы опять получим две основные технологии, как и сейчас.

Будущие продукты на mini-LED

Как начнётся переход на mini-LED и в каких именно продуктах?

По сообщениям издания DigiTimes тайваньская компания Ennostar начала производство mini-LED дисплеев для будущего 12,9-дюймового iPad Pro, который выйдет уже совсем скоро, в конце первого или второго квартала этого года.

Джон Проссер также делал анонсы в Твиттере, которые напрямую связаны с mini-LED. Он подтвердил, что iPad Pro (2021) станет первым планшетом Apple с mini-LED дисплеем.Он даже назвал месяц: новый iPad выйдет уже в апреле!Но я бы не стал верить этому на 100%.

Помимо нового iPad Минг-Чи Куо предрекает выход новых моделей MacBook, которые будут представлены во второй половине этого года, также с новым типом дисплеев. Аналитик ожидает, что экраны новых 14-дюймовых и 16-дюймовых MacBook будут также выполнены по технологии mini-LED.

Из того, что уже представили на mini-LED, можно сделать список:

• TCL представила на CES 2021 новую серию телевизоров с mini-LED;
• Philips также показала два новый телевизора MiniLED 9636 и 9506;
• LG показала линейку светодиодных телевизоров QNED Mini LED;
• Samsung представила телевизоры линейки 2021 4K и 8K Neo QLED. В них Samsung будет использовать Quantum Mini LED собственная форма технологии, которая в сочетании с технологией квантовой матрицы и процессором Neo Quantum делает черные области экрана полностью чёрными (в них почти не будет серых зон от подсветки работающих областей), а яркость теоретически может быть выше, чем у конкурирующих самосветящихся OLED панелей.

И тут стоит вернуться к вопросу цен



Модели от Samsung с 8K-дисплеями Mini-LED будут стоить от $3500 до $9000 (от ~260 000 рублей до ~670 000 рублей) в зависимости от диагонали (65, 75 и 85 дюймов). Модели с 4K соответственно $1599,99, $2199,99, $2999,99 и $4499,99 за диагонали 55", 65", 75" и 85". LG и Philips пока ещё не объявили официальных цен на свои mini-LED телевизоры, но что-то подсказывает, что цена будет в том же диапазоне.

А теперь ради интереса давайте сравним народный 4K mini-LED телевизор от Samsung с диагональю 55" с аналогичной моделью от LG, но только с технологией OLED. За пример возьмём модель OLED55BXRLB 2020-го года выпуска, которая максимально схожа по характеристикам.



Вес, размер и разрешение безрамочного экрана (3840 2160), поддержка HDR то, что идентично в обоих моделях. Вплоть до того размеры телевизоров отличаются всего на пару миллиметров в ширину и на десять в глубину. Да, у модели Samsung целых четыре разъёма HDMI, тогда как у LG их всего два. Но зато у LG на борту Bluetooth 5.0, а у Samsung старый протокол версии 4.2. Но это всё мелочи, стоит лишь перейти к цене.

OLED-модель LG продаётся в России за 119 990 рублей, в то время как Samsung только-только начала продавать mini-LED модели за границей, где ту самую народную модель с диагональю 55" можно приобрести за те же 119 000 рублей в пересчёте на наши деньги. И это цена по курсу, наверняка, в России она будет дороже за счет дополнительных затрат на доставку, налоги и так далее.

Итоги

Вот тебе и более дешевая технология, понятно что она еще новая и Samsung будет держать планку.Хотя уже сейчас понятно, что производство mini-LED панелей должно быть дешевле, чем производство OLED, даже сейчас.

Другое дело, что пройдёт несколько лет, и Samsung уже нужно будет следить за предложениями своих конкурентов, да и технологию mini-LED точно обкатают и наладят массовое производство. Остаётся лишь ждать

Уже не первый год утечки кричат, что Apple инвестирует много миллионов долларов в компании по разработке дисплеев на основе microLED.

Многие аналитики, в том числе анонимный китайский инсайдер @L0vetodream, заявляли в Твиттере, что в Apple Watch Series 6 будет совершенно новый дисплей, но этого не произошло.

Возможно виноват COVID-19, который затормозил процессы в технологической сфере и уже по новым данным нам известно, что новый тип дисплеев, microLED, мир увидит в гаджетах от яблочной компании не раньше 2023 года и, возможно, в совершенно новом гаджете!


Прошу не путать с miniLED, хоть названия и похожи разница колоссальная. Сегодня мы заглянем в настоящее будущее дисплеев и разберемся во всём, как вы любите.

Почему не развивать дальше OLED?

Прежде чем отправиться в будущее давайте разберемся с проблемами настоящего. Сейчас идет эпоха OLED, но мы по-прежнему миримся с некоторыми болячками данных экранов: выгорание, время отклика, яркость, да и энергопотребление неплохо было бы понизить! И часть из этих проблем ушла бы в прошлое с уменьшением числа светодиодов!

Вы спросите, а почему нельзя было дальше развивать OLED просто уменьшая светодиоды?Дело в том, что если уменьшить размер элемента снизится количество производимого света. А если повысить мощность, чтобы компенсировать уменьшение света увеличится энергопотребление и нагрев, что в разы снизит срок службы органических соединений, который на фоне неорганических и так слишком мал.

Получается, что OLED в тупике но почему же microLED видится как единственная правильная альтернатива и какие же продукты с этими экранами стоит ждать в первую очередь?

Что такое microLED?

Хоть о технологии мы услышали недавно microLED начали создавать ещё в далёком 2000-ом году, два профессора в Канзасском государственном университете Хунсин Цзян и Цзинюй Линь. Всеэти 20 лет технология совершенствовалась. Если всё начиналось с простых несенсорных панелей с буквально несколькими субпикселями, крошечными огоньками красного, зелёного и синих цветов, то теперь это уже настоящее поле из миллионов таких огоньков.



К слову, только в 2011 году группа учёных наконец преодолела планку разрешения 640 на 480 пикселей в формате Video Graphics Array или VGA, где были хромовые синие и зеленые микродисплеи, способные передавать видео.Основная сложность в процессе создания таких дисплеев заключается в том, что. microLED использует очень маленькие светодиоды субпикселей, тех самых: RGB.Их размеры составляют порядка 5 микрон, у OLED размеры выше в разы красный 64 на 46 мкм, зелёный 95 на 15 мкм, синий 95 на 49 мкм. (порядка 5 микрон в сравнении с миллиметровыми пикселями LED).

Кроме того время их отклика вместе с тем в разы меньше. И это один из первых бонусов, о котором мы еще поговорим подробнее.

Копнем глубже, и разберемся из чего же делаются и те, и другие светодиоды ведь именно материалы стали ключом к уменьшению размера.

MicroLED в отличие от OLED в качестве пикселей использует не органические светодиоды, а диоды на основе нитрида галлия, который широко используется для создания светодиодов полупроводниковых лазеров и сверхвысокочастотных транзисторов, в общем, для всего того, где нужна высокая точность и резкость.Такие диоды очень малы около одной десятой толщины человеческого волоса!

В чём главный плюс в microLED от того, что используется неорганический светодиод?

Да в том, что он просто не выцветает в процессе использования, как его органический конкурент OLED.

Чтобы было проще понять, представьте: на солнце лежат две футболки одна из 100% хлопка, а вторая синтетическая. Так вот та, что выполнена из натурального хлопка, выцветет или выгорит, а синтетическая продолжит лежать как ни в чём не бывало.Примерно то же происходит и с дисплеями у OLED при длительном использовании будет постепенно проявляться те самые выцветшие пиксели, вы их заметите по жёлтому оттенку на дисплее.

microLED придёт на смену OLED?

А теперь посмотрим что же мы получим при переходе от OLED к MicroLED. Внимание на табличку.



В итоге мы получаем: более высокую яркость, эффективность, скорость, высокую термостабильность и контрастность.

Так, например, компания LuxVue, купленная Apple, в какой-то момент сообщила, что разработанная ею технология в девять раз ярче, чем OLED и LCD!

Да-да, вы не ослышались, Apple уже купила компанию по производству microLED! То есть уже с 2023 года в гаджетах изКупертино могут стоять собственные microLED-матрицы.

Продукты на microLED

Но если не заглядывать в будущее, что мы имеем сегодня на microLED?

Первым, кто попытался (именно попытался) представить технологию microLED свету, была компания Sony и их телевизор Crystal LED Display в 2012 году. В нём компания использовала всего 6,22 миллиона микросветодиодов, но исходя из тех показателей, что были заложены в модели, контрастность изображения по сравнению с ЖК-дисплеями стала в 3,5 раза выше, цветовой диапазон в 1,4 раза выше, углы обзора составляли более 180 градусов, а также вышло более низкое энергопотребление (менее 70 Вт) по сравнению с моделями на LCD.

Лёд тронулся благодаря Sony, но у телевизора безусловно присутствовали детские болезни, а главное, дисплей был целиком воспроизведён из одного куска microLED-панели, а не был модульным, какэто предусматривается изначально.



Но прошло 5 лет, и Samsung ответила Sony, выпустив 146-дюймовый дисплей под названием Стена. И здесь корейская компания уже продемонстрировала возможность собирать экран под свои нужды и по необходимым размерам.



Хочешь небольшой телевизор с microLED на кухню? Да запросто! А, хочешь из тех же частей дособрать огромный телевизор в гостиную? Легко! Похоже, что использование модульного подхода становится промышленным стандартом для производства больших экранов.

Но увы, даже такой подход слишком дорого обходится потенциальному массовому покупателю чего уж говорить, Стена выставлялась на продажу исключительно под заказ и ценник на них составлял от 490 000 долларов, а заканчивался на отметке в 1,68 млн долларов! И это без учёта налогов.

Почему же так дорого и где другие гаджеты с microLED-ом?

Трудности microLED

Технология хоть и новая, но трудности с выходом на массовый рынок всё те же, что и когда-то были и с OLED-ом. Всё дело в том, что производить в огромных количествах на первых порах и под каждого конкретного производителя (той же Apple) и его гаджеты, очень трудно!

Заводов ещё слишком мало, производство не такое масштабное, отсюда и цена! Сейчас, когда OLED-дисплеи стали массовыми цена постепенно опускается всё ниже и ниже, а сами дисплеи проверены временем, производителям проще сделать выбор в пользу имеющихся технологий.

Но уже сейчас сами создатели технологии microLED заявляют: В связи с быстрым прогрессом, достигнутым в последнее время в этой области, вопрос уже не в том, сможет ли microLED, а в том, когда данные дисплеи проникнут на массовые рынки для различных применений. Получается, это уже вопрос времени!

Будущее с microLEDКакие же устройства будут первыми массовыми юзерамиmicroLED-а?

Еще раз упоминая доклад по этой технологии, процитирую: Внастоящее время microLED находится под пристальным вниманием почти всех крупных компаний в области технологий для умных часов, смартфонов,умных очков, приборных панелей и пико-проекторов и 3D/AR/VR дисплеев.

Почему именно эти области?Говоря о часах или Apple Watch, которые часто всплывали в слухах там важнейшими параметрами являются энергопотребление и яркость microLED даст прирост по обоим пунктам.

iPhone само собой перейдет на microLED, но тут нужно будет обеспечить огромные объемы производства.Что действительно интересно загадочные Apple Glass могут также стать носителем microLED, на это даже намекает схематичное изображение в том самом докладе, оно перед вами.



Другое подтверждение далее по тексту: microLED был исследован в качестве источника света для применения в оптогенетике и для связи с видимым светом.

Если оптогенетика это перспективное направление в медицине, то вот последняя фраза про связь с видимым светом намекает нам, что эти дисплеи, из-за своих конструктивных особенностей, будут использоваться не только в наших смартфонах, но и в умных очках, будь-то VR или AR.

Говоря другими словами, глаз находится в непосредственной близости от экрана и он способен разглядеть рисунок, в то время как расположение диодов OLED бы мешало погружению. У ЖК-дисплеев такой проблемы нет, но там по-прежнему нет и идеального черного.У microLED маленькие диоды, рисунок будет замечен меньше и черный также идеальный еще и время отклика выше одни бонусы.

Выводы

Подведём итог. microLED исправляет проблемы OLED, такие как выгорание, у него более высокая яркость и контрастность, а также возможность уменьшать или увеличивать дисплей под свои задачи модульность.Осталось удешевить производство, чем сейчас и занимаются Apple и Samsung, инвестировав в данную технологию уже несколько заводов переквалифицировались в производство microLED-дисплеев.

Но это не единственный тип дисплея неизученный нами: еще же есть какой-то miniLED.

Наверняка вы подумали, что это какой-то очередной кликбейт. Что это за самый большой процессор в мире? Похоже сейчас нам будут рассказывать о процессоре, который на 5 процентов больше других, и то если рассматривать этот процессор только с определенной стороны.И да просмотры и прочтения мы хотим собрать, но

Сегодня мы расскажем вам о процессоре компании Церебро, под названием Cerebras CS-1.И он действительно огромный!


Например, GPU, который считался самым большим раньше это процессор Nvidia V100, а вот новый процессор Церебро. Он почти в 57 раз больше!Площадь самого чипа 462 квадратных сантиметра это почти столько же сколько площадь всей Nvidia 3090, вместе с системой охлаждения и разъемами.







А что вы скажете на то, что этот монстр способен симулировать некоторые физические модели быстрее самих законов физики?Заинтриговали? Что ж тогда присаживайтесь, наливайте чаек. Сегодня будет разбор по-настоящему огромного однокристального процессора!

Итак, что же это за монстр такой и зачем он нужен?Давайте сразу ответим на второй вопрос этот процессор создан для машинного обучения и искусственного интеллекта. Кроме того он сильно расширит возможности для различного сложного моделирования и сможет заглядывать в будущее. Вообще, искусственный интеллект это невероятно интересная и актуальная тема, а ее главные ограничения это слабые вычислительные мощности.А если хотите узнать о реальных проектах с использованием искусственного интеллекта у Илона Маска есть такой в запасе Open UI.

Если вы думали, что закон Мура со своим увеличением количества транзисторов в процессоре каждые 1,5 года это быстро, то посмотрите на потребности в области ИИ, ведь спрос на эти вычисления удваивается каждые 3,5 месяца!

Классический подход это напихать кучу процессоров в серверные стойки, к каждому подвести систему охлаждения и питания, при этом каждый отдельный процессор еще надо связать друг с другом, а это, кстати, неизбежно вызывает задержки.

Скажем так если вы возьмете двигатель от Ferrari и запихнете ее в старые Жигули, то машина конечно поедет быстрее, но как Ferrari все равно не поедет.Поэтому тут нужен принципиально иной подход,ведь для того? чтобы получить настоящий гиперкар надо взять хорошие тормоза, подвеску, рассчитать аэродинамику; с компьютерами точно также.

Компания Церебро это и сделала они решили разработать свою систему с нуля, то есть вообще все от архитектуры самих процессоров, до системы охлаждения и питания.









Это огромная машина, потребляющая 20 килоВатт, и занимающая треть стандартной серверной стойки, то есть можно размещать по три таких компьютера в одной стойке! А сам чип, по своей сути и предназначению, напоминает серверные GPU от NVIDIA, так что давайте их и сравним. Возьмем Nvidia Tesla V100.





Цифр много, приготовьтесь! Кроме размеров самого кристалла, процессор Церебро обладает четырьмя сотнями тысяч ядер, что в 78 раз больше, чем число ядер на NVIDIA Tesla V100! Количество транзисторов взрывает мозг 1,2 триллиона, против 21 миллиарда у NVIDIA.

А сколько там памяти? 18 гигабайт l2 cache memory прямо на чипе! Это в три тысячи раз больше, чем у V100. Кстати у 3090 от той же NVIDIA, памяти на чипе тоже 6 мегабайт, прямо как у V100. Ну а про ширину полосы пропускания даже говорить страшно у V100 это 300 Гигабит в секунду, а у Церебро 100 ПЕТАбит в секунду. То есть разница в 33 тысячи раз!



А чтобы достичь схожей вычислительной мощности они заявляют, что нужна тысяча 100 карт NVIDIA, что суммарно будет потреблять в 50 раз больше мощности и занимать в 40 раз больше места это очень значительная экономия электроэнергии и свободного пространства.





Это конечно прекрасно цифры поражают. Но как удалось их достичь?

Суть в размере. Чип большой, нет, даже огромный. Именно это позволяет разместить столько всего на одном кристалле. И главное, что связь между элементами мгновенная, потому что не нужно заниматься сбором данных с разных чипов.

Однако, размер это одновременно и главный недостаток Церебро.

Давайте по-порядку. Первое и главное нагрев.Разработчики этого монстра прекрасно понимали, что они создают и какая система охлаждения нужна, поэтому она, как и сам процессор, были разработаны с нуля. Она представляет из себя комбинацию жидкостного охлаждения, которое направляется к охлаждаемым медным блокам! Охлаждающая жидкость проходя через мощный насос попадает в радиатор, где с помощью вентилятора происходит ее охлаждение, а горячий воздух уже выдувается наружу четырьмя дополнительными вентиляторами.









При потреблении 20 кВт, которые подаются через двенадцать разъемов питания, четыре уходит только на питание вентиляторов и насосов для системы охлаждения. Но в результате они достигли того, что чип работает при вдвое меньших температурах, чем стандартные GPU, что в конце концов повышает надежность всей системы.

Ну и конечно отдельно хочется сказать, что инженеры создали систему так, что она позволяет быстро менять почти любой компонент, что очень круто, так как в случае поломки это уменьшает время возможного простоя.

Сам же чип собирает TSMC по, вы не поверите, 16 нанометровому техпроцессу. И тут вы можете справедливо возмутится. Как же так? Все уже делают чипы на 5 нм, какой смысл делать на древних 16 нм?

Тут то и скрывается вторая проблема.При производстве классических чипов, неизбежно бывает брак, который приводит к тому, что несколько чипов оказываются негодными и выкидываются или используются для других задач, и чем мельче тех процесс, тем выше процент брака. Но когда у тебя вся кремниевая подложка это один чип, то любая ошибка в производстве приводит к тому, что всю пластину можно выкидывать.А при условии что одна пластина может изготавливаться несколько месяцев и стоит около миллиона долларов, что ж.

Суть в том, что ребята решили, как бы, подстраховаться. Ведь 16 нм техпроцессу уже почти семь лет: детали и тонкости при его производстве отлично изучены. Так сказать уменьшают риски! Но стоит сказать, что уже ведется разработка и тестирование такого чипа на 7 нм, но его выход конечно будет зависеть от спроса на первое поколение! И там цифры просто огромные, только посмотрите на таблицу.





И тут вы можете справедливо заметить, что мы пока что ни слова не сказали о результатах, которых можно достичь с помощью этого монстра.Тут сложно, так как информация, в основном, закрытая, однако какие-то детали все равно просачиваются в медийное пространство.

Национальная лаборатория энергетических технологий Министерства энергетики США заявила, что CS-1 первая система, которая смоделировала работу более миллиона топливных ячеек быстрее, чем в режиме реального времени.

Это означает, что когда CS-1 используется для моделирования, например, электростанции на основе данных о ее текущем состоянии, она может сказать, что произойдет в будущем быстрее, чем законы физики дадут такой же результат.Вы поняли? С помощью этого ПК можно заглянуть в будущее с высокой точностью, и если нужно подкорректировать и изменить его.И еще, например, в симуляции с 500 миллионами переменных Cerebras CS-1 уже обогнал суперкомпьютер Joule, занимающий 69-е место в рейтинге самых мощных суперкомпьютеров мира. Так что похоже со спросом проблем не ожидается.



Церебро планируется использовать для прогнозирования погоды или температуры внутри ядерного реактора или, например, проектирования крыльев самолета. Несомненно, лаборатории и различные исследовательские центры по всему миру найдут для Церебро области применения.Как вы понимаете, компьютер будет дорогим, но точная цена неизвестна.

Из открытых источников мы нашли только что в 2020 году в суперкомпьютерном центре Питтсбурга было куплено 2 компьютера Cerebras CS-1 за 5 миллионов долларов. Но система делается только под заказ и под каждого конкретного клиента, так что цена может варьироваться.

Выводы



Это явно уникальная система. И такого раньше никто не делал! Большинство производителей считают, что гораздо выгоднее и эффективнее наштамповать кучу маленьких процессоров, так как вероятность брака или поломки сильно падает и каждая ошибка сильно дешевле.Разработчики Церебро же решили пойти рискованным путем и, судя по тому, что процессор Cerebras CS-2 уже тестируют, их путь успешен.

И если все что они заявили сбудется, то нас ждет абсолютно новая эра серверных вычислений, невероятные возможности для создания компьютерных моделей, новые мощности искусственного интеллекта. Нет сомнений, что и гиганты рынка, такие как Nvidia, Intel, Google, посмотрев на удачный опыт Церебро займутся разработкой своих огромных однокристальных систем.А вы только представьте, что будет если совместить это с квантовыми вычислениями, о которых мы недавно делали разбор? Ух!

Будем следить за развитием технологий, и продолжим дальше делать для вас такие интересные обзорные материалы про самые современные достижения!



PS. Кстати, лайк если поняли пасхалку в Церебро ведь решетка радиатора выполнена в форме специальной сетки, которая используется в компьютерном моделировании для расчетов. Отсылка к предназначению Церебро!

Всех ПК-геймеров планеты Земля объединяет одна проблема вертикальные разрывы изображения.И вроде бы есть куча технологий которые решают эту проблему:

• V-Sync,
• G-Sync,
• FreeSync
• А ведь еще есть Adaptive Sync
• А в HDMI 2.1 недавно добавили VRR.

Но легче от этого не становится. Только больше путаешься.Чем все эти технологии отличаются? Какую выбрать видеокарту и монитор? И будет ли это всё работать на телевизоре?

Давайте сегодня раз и навсегда разберемся в технологиях адаптивной синхронизации изображения.



Для тех кто не в курсе. А в чём собственно проблема?

Чтобы изображение появилось на экране, должно произойти, как минимум, две вещи:

1. графический процессор должен подготовить кадр и передать его на монитор,
2. ваш монитор должен показать этот кадр.

Вроде бы всё просто! Но тут кроется небольшой конфликт.Монитор работает по строгому расписанию. Нужно обновлять изображение на экране через равные промежутки времени, строго определённое количество раз в секунду. Этот параметр называется частотой обновления и измеряется он в герцах.

Обычные мониторы работают на частоте 60 Гц,то есть способны выводить 60 кадров в секунду, а игровые на 144 Гц и выше.



А вот графический процессор живет в совершенно ином мире. В играх постоянно всё меняется: колышется листва, журчит ручеёк, враги выпрыгивают из-за угла. Каждый кадр отличается по своей сложности, поэтому на их просчет уходит разное количество времени.

Иными словами, у монитора частота кадров постоянная, а у видеокарты переменная.

Вот и выходит, что за один цикл обновления монитора видеокарта может подготовить больше одного кадра или меньше.

Из-за этого мало того что страдает плавность картинки, так еще и появляются артефакты в виде вертикальных разрывов изображения.Кстати, при просмотре фильмов тоже могут появляться такие артефакты, потому что кино снимают в 24 к/с.

V-Sync

Очевидно проблема требовала решения, и еще на заре компьютерных игр оно появилось! Название у этого решения вертикальная синхронизация или V-Sync. Наверняка вы встречали такую опцию как в настройках видеокарты, так и в играх.



Работает эта штука достаточно топорно. Фактически она просто принуждает видеокарту выводить кадры с частотой кратной частоте обновления экрана. Например, если у вас монитор 60 Гц, то максимальное количество кадров в секунду тоже будет 60, даже если ваша видеокарта способна на большее. И в общем-то часто такое ограничение вполне уместно, если у видеокарты хватает мощи и нет просадок ниже 60 к/с, но если они есть начинаются проблемы.

При включенной вертикальной синхронизации, следующее кратное значение это 30 к/с. Поэтому даже если ваш фреймрейт просел фактически всего на пару кадров, вы всё равно увидите падение до 30 к/с. Такой перепад мало того, что большой и очень визуально ощутимый, так ещё и будет происходить с небольшим лагом. Поэтому если стабильного FPS в 60 к/с или 30 не достичь, то включать V-Sync вообще нет никакого смысла.

Справедливости ради, чем выше герцовка монитора, тем больше мы имеем кратных значений, на которых может работать синхронизация. Поэтому на игровых мониторах V-Sync работает куда лучше.



Но история с кратными значениями не самая главная проблема технологии. Есть другой не очевидный недостаток: вертикальная синхронизация увеличивает задержку ввода, то есть Input Lag.

Игра медленнее реагирует на ваши действия, всё происходит с задержками и как-то плывёт в молоке, поэтому прицелиться становится гораздо сложнее. Почему так происходит?

Это интересно, смотрите!Каждый кадр рассчитывается и выводится на экран через один и тот же конвейер. Упростим его до трёх этапов.

1. Каждое ваше действие, например щелчок мышки надо как-то интерпретировать и обновить состояние игры. За это отвечает центральный процессор (синяя полоса на картинке). Центральный процессорподготавливает кадры для графического процессора и помещает их в очередь рендеринга графического процессора.
2. Затем графический процессор (зелёная полоса) берет эти подготовленные кадры из очереди и рендерит их.
3. Только потом эти кадры выводятся на дисплей (серая полосочка на картинке).

Ну и в чём проблема, спросите вы? Дело в том, что ЦП не берется за подготовку следующего кадра, пока предыдущий не будет выведен на экран. Поэтому ограничивая количество выводимых кадров в угоду синхронизации с дисплеем, мы фактически увеличиваем задержки с которыми обновляется состояние игры! И если в каких-то простеньких играх типа пасьянса такие вещи допустимы, то в соревновательных играх вертикальная синхронизация может стать серьёзной помехой.

G-Sync

Но переживать не стоит,так как решение появилось еще в 2013 году. Именно тогда компания NVIDIA представила свою технологию адаптивной синхронизации G-Sync. В отличие от старой технологии, G-Sync позволяет подстраивать не видеокарту под частоту обновления монитора, а наоборот заставляет монитор менять свою частоту под видеокарту!

Представляете? Так тоже можно было!

В результате мы получаем потрясающе плавную картинку без вертикальных разрывов и задержки ввода! Просто сказка! G-Sync также работает в огромном диапазоне частот. Изначально это было от 30 до 144 Гц, а сейчас уже есть поддержка до 360 Гц и может даже выше, тут скорее всё зависит от монитора.

А если фреймрейт падает ниже 60 Гц G-Sync умеет дублировать пропущенные кадры.



Получаются сплошные плюсы и проблема решена еще в 2013 году? Так почему же мы до сих пор об этом говорим?

Ну как сказать. Во-первых, эта технология закрытая, соответственно, G-Sync работает только с карточками NVIDIA, но это пол беды.



Все волшебные функции G-Sync стали возможны благодаря специальному чипу, который необходимо встроить в монитор.Естественно, эти чипы производит тоже NVIDIA и стоят они недешево. Поэтому мониторы с поддержкой G-sync в среднем стоят на 250-300$ дороже и таких моделей очень мало. То естьполучилась классная, и для 2013 года революционная технология, но не универсальная и дорогая.

VESA Adaptive Sync

Поэтому уже спустя год, в 2014, Ассоциация стандартизации Video Electronics Standards Association или VESA представила открытую технологию Adaptive Sync, которая умеет, в принципе, всё то же самое, что и G-Sync, но без дорогостоящих чипов и работает на частотах от 9 до 240 Гц! Неплохо да?



Но для внедрения технологии нужно, чтобы её поддержку внедрили в прошивку и драйвер монитора, драйвер видеокарты, операционной системы и в игры!

А также необходимо наличие DisplayPort версии не ниже 1.2a, так как технология стала частью именно Display Port. Как видите, чтобы технология взлетела, нужно было проделать много работы. И этой работой занималась компания AMD.

AMD FreeSync

В 2015 году AMD внедрили Adaptive Sync в драйвера своих видеокарт и назвали технологию FreeSync.Реализация от AMD быстро получила очень широкое распространение. Добавить поддержку FreeSync в монитор оказалось настолько дешево, что сейчас сложнее найти игровой монитор без этой фичи, чем с ней.

Но AMD не остановились на просто внедрении стандарта от VESA.Также они добавили поддержку HDMI, начиная с версии 1.4.А в 2017 выпустили FreeSync 2, вкоторый добавилась поддержка HDR икомпенсацию низкой частоты кадров, как в G-SYNC.



Кстати, чуть позже, FreeSync 2 переименовали в в более элитное FreeSync Premium Pro, а обычный FreeSync для мониторов с частотой 120 Гц и выше стали называть FreeSync Premium. Хотя такие маркетинговые финты я не одобряю, но в остальном сплошной респект AMD за популяризацию стандарта.



Кстати, NVIDIA также в 2017 году добавила поддержку HDR и назвала это всё G-Sync Ultimate.



И вроде бы всё классно, в команде у красных и у зеленых есть по своей шикарной технологии. Но что делать, если у тебя видеокарта от NVIDIA, ты хочешь нормальную поддержку G-Sync, но покупать дорогущий монитор с этой технологией совсем не хочется?Или наоборот не покупать же Radeon только потому что у тебя монитор с FreeSync?

До недавнего времени выбора не было никакого. Хочешь подешевле и побольше выбор мониторов -покупай Radeon. В другом случае, придется раскошелиться.

G-Sync Compatible

Но в 2019 году NVIDIA пошли навстречу покупателям и добавили поддержку стандарта VESA Adaptive Sync в драйвера для своих видеокарт серии RTX, а также для карточки GTX 1080. А значит теперь можно легко насладиться лучшим из двух миров: взять себе карточку от NVIDIAи монитор с FreeSync по вкусу.Вот только есть проблема. Если на FreeSync мониторе не написано G-Sync Compatible значит он не был протестирован NVIDIAна совместимость и никаких гарантий, что всё будет работать нормально, вам никто не даёт. А NVIDIAтестируетдалеко не все, и далеко не самые доступные модели.



Поэтому инициативу по тестированию в свои руки взяло интернет-сообщество. Они составили табличку с огромным списком протестированных пользователями мониторов.

VRR

С мониторами, кажется, разобрались. Но как быть, если хочется поиграть на большом экране телевизора через консоль или ПК. Будет ли работать адаптивная синхронизация?Спешу вас порадовать будет! При условии что ваш ТВ оснащен портом HDMI версии 2.1, в который добавили технологию переменной частоты обновления VRR -Variable Refresh Rate.

Причём всё будет работать и с видеокартами от NVIDIA и с Radeon. Всё потому, что VRR это та же самая технология VESA Adaptive Sync, но теперь она стала ещё и частью стандарта HDMI 2.1.Именно таким образом адаптивная синхронизация реализована в консолях нового поколения. А также, вы удивитесь, в Xbox One S и One X. Да, в коробки текущего поколения от Microsoft VRR завезли даже раньше, чем HDMI 2.1.

Итоги

Что, в итоге спустя 6 лет после своего появления, технология Adaptive Sync стала фактически отраслевым стандартом.Захватив видеокарты от AMD и NVIDIA, телевизоры и даже интегрированная графика от Intel в 11-м поколении процессоров теперь поддерживает эту технологию.А это значит, что в светлом будущем мы будем жить без единого разрыва, по крайней мере, вертикального!

Три закона робототехники Айзека Азимова:

1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред.
2. Робот должен повиноваться всем приказам, которые даёт человек, кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому Закону.
3. Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой это не противоречит Первому или Второму Законам.

Признайтесь, что с таким быстрым развитием технологий, разработкой квантовых компьютеров и повсеместным использованием нейронных сетей, то вы и мы в последние годы ждем уже появления SkyNet?

А может быть вы наоборот считаете, что до реального искусственного интеллекта еще так далеко и что нам, на нашем веку, можно вообще не беспокоиться.Ведь для реальной интеллектуальной деятельности машин нужны гораздо большие вычислительные мощности!


Сегодня, на примере еще одного стартапа Илона Маска, под названием OpenAI, мы с вами посмотрим насколько далеко от нас реальный SkyNet и расскажем вам о том, в каком состоянии находится разработка ИИ в принципе прямо сейчас.

Сегодня мы с вами узнаем может ли робот написать симфонию или нарисовать шедевр?

Что такое ИИ?

Для начала давайте поймем, что такое искусственный интеллект?

Согласно одному из определений это искусственно созданная система, которая может решать творческие задачи, способна к саморазвитию, самопостроению и самоулучшению себя и себе подобных.

В принципе само понятие ИИ это скорее философское понятие. Мы никогда не увидим громких заголовков, вроде Изобретён Искусственный Интеллект!, человечество будет идти к нему медленно, но уверенно.



К сожалению, нет абсолютно точного определения, что такое искусственный интеллект, но есть тест. Знаменитый тест Алана Тьюринга, который он описал в 1950 году в философском журнале Mind. Суть теста заключается в том, что человеку и компьютеру задаются различные вопросы, а третий человек слушает их ответы. Главное, что человек слушающий ответы не знает, кто именно отвечает и, если у компьютера получилось обмануть человека, то считается, что компьютер победил и прошел тест Тьюринга.

Этот тест был впервые пройден компьютером в 2014 году. Специальная программа Eugene, или Женя Густман, с использованием пяти суперкомпьютеров, смогла обмануть 33% собеседников, что превысило необходимые 30% для прохождение порога.



Кстати, тест Тьюринга работает в две стороны. Есть и обратный тест, тест на человека, и его наверняка проходил каждый смотрящий это видео это знаменитая Captcha Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart или по-русски полностью автоматизированный публичный тест Тьюринга для различения компьютеров и людей.

И казалось бы, тест пройден, вот он искусственный интеллект, но на самом деле все гораздо сложнее.

В общем, есть два подхода к созданию ИИ:

Первый нисходящий, считайте сверху-вниз, то есть создание, баз знаний и систем, имитирующих реальные психические процессы человека, такие как мышление, рассуждение, эмоции, творчество и так далее.

Второй, который, опять же, знаком большинству из вас: восходящий или снизу-вверх, когда изучаются нейронные сети и так называемые эволюционные вычисления. Создаются простейшие нейронные модели, сочетание которых в итоге моделирует интеллектуальное поведение.

Это и есть те самые нейронки, о которых мы уже вам раньше рассказывали! Это именно те самые нейронки, которые занимаются улучшением ваших фотографий и подбором видео в TikTok.

Основная идея в том, что в будущем, объединив множество нейронных сетей, предназначенных для разных целей, можно построить фактически самостоятельно думающий компьютер, уровень самообучаемости и знаний которого будет такой, что он будет саморазвиваться! Это и есть ИИ.

Что сейчас?

О современном состоянии ИИ сказать не просто. Ведь есть множество областей, где нейронные сети и ИИ применяются очень активно. Хорошим примером является автопилот машин Tesla!

А есть области, где только планируется начать активное внедрение, и тут можно вспомнить о медицине. Только подумайте нейронная сеть, которая может в автоматическом режиме производить анализ результатов и давать советы по лечению, например, обработка рентгеновских снимков или анализы крови!

Вообще за последние пять лет интерес к области искусственного интеллекта вырос более чем в 3 раза, а количество стартапов только в период с 2015 до 2018 год выросло на 113 процентов.



А поскольку это очень активно развивающаяся область, то и количество ежегодных научных публикаций за последние 20 лет выросло раз в 8!



Огромным скачком стало и развитие нейронных модулей в процессорах, и рост инвестиций в эту область огромный!



В общем, вы поняли развитие области не просто идет, оно летит вверх!

И знаете, что самое интересное? На вопрос героя Уилла Смита о том может ли робот написать симфонию, уже можно ответить Да, может!

OpenAI

Илон Маск и еще 5 инвесторов в 2015 году организовали стартап под названием OpenAI, основная суть которого была в том, чтобы увеличить контроль над развитием и созданием ИИ.

Основатели OpenAI говорили о ней именно как о некоммерческой организации, которая не связана финансовыми обязательствами акционеров, чтобы исследователи могли сосредоточить свои силы на создании положительного воздействия ИИ на человека.

Сам Маск говорил, что считает ИИ одной из главных угроз человечества и для его лучшего контроля он активно поучаствовал в создании стартапа, который как раз занимается исследованиями в области ИИ.

Если не можешь победить что-то возглавь!, судя по всему именно этим они и руководствовались! И их результаты удивляют.

Вы наверное помните новость о том, что нейронная сеть обыграла команду OG, чемпионов International 2018 и 2019 годов в DOTA 2! Так вот эта нейронная сеть была создана командой OpenAI. Билл Гейтс тогда написал, что это очень важное событие, так как игра требует сложного командного взаимодействия.



Всего за время разработки OpenAI представили несколько нейронных сетей. Например, Jukebox специальная программа, обученная на более чем 1 миллионе песен всех жанров, которая способна самостоятельно писать музыку, осмысленный текст, и даже синтезировать вокал! Так что да и симфония, написанная машиной, уже возможна!

Только послушайте примеры! В принципе, большинство современных рэп-исполнителей больше не нужны.

А как вам нейросеть DALLE, которая способна просто по текстовому описанию, рисовать картинки? Она способна сама понимать контекст написанного, например человек задает a collection of glasses sitting on the table и давайте посмотрим, что выдает нейронная сеть?

Если переводить с английского, то изначальное описание можно сформулировать двумя вариантами первый это набор очков на столе, и мы видим, что нейронка рисует различные картинки, при этом есть и совсем нереалистичные. Но так же это описание можно перевести и как набор бокалов на столе, соответственно нейронная сеть рисует варианты и с бокалами!





Но как это стало возможным? Все благодаря специальному обучению алгоритма обработки естественного языка, под названием GPT-3.Это третья версия алгоритма представленная в 2020 году. Первая была анонсирована в 2018, для обучения которой была использована текстовая база в 5 Гигабайт, вторая версия спустя год уже изучила 40 гигабайт, а третья использовала базу в 500 ГБ текстов, данных, и 175 миллиардов различных параметров.

И такое количество данных позволяет ей делать уникальные вещи, например, понимать смысл прочитанного, писать большие структурированные тексты или, например, стихи!

Как же это работает?

На входе мы спрашиваем у программы вопрос! То есть мы фактически просим робота понять, что мы только что у него спросили и выдать нам ответ.

Алгоритму мы подаем один пример, где указываем лишь признаки и просим его предсказать, что будет дальше.

В процессе обучения будут ошибки, но внутренние алгоритмы рассчитывают ошибку в предсказании и обновляют нейронку до тех пор, пока ответ не улучшится.

hsto.org/webt/32/w2/bu/32w2bu4fmycoja-kapw6juep9oa.gif

И так несколько миллионов раз.Теперь представим, что наша нейронка уже обучена, то есть она уже скушала эти 500 ГБ текстов, которые взяла из книг и статей в интернете



Далее, после задания вопроса сети, начинаются сложнейшие многоуровневые преобразования. Заданные слова преобразуются в набор цифр и попадают в специальный 96-уровневый декодер, на каждом уровне этот набор чисел проходит через 1,8 миллиарда параметров для вычислений.

Чтобы было чуть более понятно это авторегрессионная модель, то есть такая модель, которая учитывает результаты предыдущих вычислений и основывается на них на следующем кругу расчетов.И вот пройдя все эти круги в конце выдается ответ, который имеет наименьшую вероятность ошибки на основе предыдущего обучения! Далее выдается ответ.



И вы спросите а какие перспективы? Они огромные. Фактически GPT-3 способна решать любые задачи на английском языке уже сейчас. И не только

Стоит сказать, что все совсем не так гладко с этой открытостью и светлым будущим ИИ. Дело в том, что Илон Маск покинул проект в 2019 году так как мог возникнуть конфликт интересов. И уже в 2020 году он открыто критиковал подход руководства организации в закрытости и непрозрачности, что, как мы помним, напрямую противоречит принципам заложенным в основе стартапа, да и даже в самом его названии!

А в середине 2020 года произошло что-то совсем странное. Microsoft выкупила эксклюзивные права на тот алгоритм GPT-3, что также подверглось жесткой критике со стороны Маска и сообщества.



Конечно, в самой компании заявили, что это никак не повлияет на доступ независимых разработчиков к GPT-3 через API компании, но определенно все эти новости вызывают недоверие и опасения.

Вывод

В любом случае все это развитие впечатляет. Еще пять лет назад никто и подумать не мог, что телефоны, со своими маленькими матрицами будут способны снимать астрофотографии, так как это делают современные смартфоны Pixel.

А скажите 15 лет назад кому-то, что автомобили самосто смогут самостоятельно безопасно ездить по улицам городов, на вас бы вообще как на сумасшедшего посмотрели!

Сегодня все это уже реальность с развитием нейронных технологий и искусственного интеллекта! И это только начало пути нейронных сетей.

Нам лишь остается верить, что все эти системы будут хорошо контролируемы и защищены от возможных внешних воздействий. Ведь в таких важных вопросах, которые уже непосредственно касаются жизни людей, безопасность и надежность важнее всего.

А как мы с вами знаем даже всесильные три закона робототехники, легко обходятся!

Как на на маленькой карте памяти microSD размером буквально с ноготок помещается 1 терабайт данных? Такой вопрос нам задали в комментариях к видео про шифрование данных. Звучит интересно! Сегодня мы узнаем что находится внутри SD-карты и SSD-диска.Что объединяет современные чипы памяти со слоёным пирогом?И какой емкости будут наши диски и карты памяти через несколько лет?

Олды, кто помнит 2004 год? Тогда в продаже впервые появилась SD-карточка с рекордной на тот момент ёмкостью 1 гигабайт. Это было событием и карточку оценили в солидную сумму 500 долларов США.



А спустя 15 лет представили карты памяти microSD объёмом 1 терабайт.



Но как за 15 лет мы научились размещать в тысячу раз больше информации на вдвое меньшем пространстве?

Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно понять:

Как устроены SD карточки?

Начнем с физической архитектуры. Если заглянуть под слой пластика SD или microSD карточки, мы увидим один небольшой чип это контроллер памяти. И один или два больших чипа это NAND флеш-память: самый распространенный на сегодня тип памяти. Такие же чипы можно встретить в флешках, SSD-дисках и внутри наших гаджетов. Короче, везде!

NAND И NOR

Но почему NAND флеш-память такая популярная? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте немного разберемся в том как флеш-память работает.Мы уже как-то рассказывали, что базовая единица современной флэш-памяти это CTF-ячейка (CTF Charge Trap Flash memory cell), то есть Ячейка с Ловушкой Заряда.

Это не образное выражение. Ячейка, действительно способна запирать внутри себя заряд и хранить его годами! Соответственно, если в ячейке есть заряд это 1, если нет заряда это 0.

Все ячейки организованы в структуру NAND. NAND это такой логический элемент NOT-AND, то есть НЕ-И. Вот таблица его значений.



Фактически, это перевернутый вентиль И. По таблице истинности на выходе вентиля И мы получаем единицу только в случае если на оба входа тоже приходит единица. В NAND всё наоборот.



Кстати, NAND обладает интересным свойством любая логическая функция может быть реализована с помощью комбинации NAND-вентилей. Это свойство NAND называется функциональной полнотой.

Например CMOS-матрицы или КМОП-матрицы, которые используются в большинстве современных цифровых камер, в том числе во всех мобильных телефонах могут быть полностью реализованы только на вентилях NAND.

• КМОП комплементарная структура металл-оксид-полупроводник
• CMOS complementary metal-oxide-semiconductor

Свойство функциональной полноты NAND также разделяет с вентилями NOR, то есть НЕ-ИЛИ. К слову, NOR флеш-память тоже существует. Но почему всюду ставят именно NAND память, а не NOR?

NAND-память интересная штука. Её можно сравнить с оптовыми закупками в супермаркете. Считывать и подавать напряжение в NAND ты можешь только на целую упаковку ячеек. Поэтому мы не можем считать или записать данные в какую-то конкретную ячейку.

В NOR памяти всё наоборот, у нас есть доступ каждой ячейке.

Вроде бы как очевидно превосходство NOR, но почему же тогда мы используем NAND?



Дело в том, что в NOR-памяти каждую ячейку нам на подключить отдельно. Всё это делает размер ячеек большим, а конструкцию массивной.

В NAND наоборот: ячейки подключаются последовательно друг за другом и это позволяет сделать ячейки маленькими и расположить их плотно друг к другу. Поэтому на NAND-чипе может поместиться в 16 раз больше данных чем на NOR-чипе.





Также это позволяет быстро считывать и записывать большие массивы данных,так как мы всегда одновременно оперируем группой ячеек.


Структура одного столбца NAND flash с 8 ячейками


Компоновка шести ячеек NOR flash

Более того NOR-память не оптимальна для считывания и записи больших объёмов информации, но она выигрывает тогда, когда нужно считывать много мелких данных случайным образом.Поэтому NOR-память используют только в специфических задачах, например, для хранения и исполнения микропрограмм. Например BIOS вполне может быть записан в NOR-память, или даже прошивка в телефоне. По крайней мере раньше так точно делали.

А NAND-память идеально подходит для SSD, карт памяти и прочего.

2D NAND

Окей, NAND-память плотная, это выяснили. Но как её сделать еще плотнее?

Долгое время ячейки NAND укладывались столбцами горизонтально и получалась однослойная плоская структура. И производство памяти было похожим на производство процессоров при помощи методов литографии.Такая память называлась 2D NAND или планарный NAND.


Структура 2D PLANAR NAND



Соответственно, единственным способом уплотнения информации былоиспользования более тонких техпроцессов, что и делали производители.

Но к 2016 году производители достигли техпроцесса в 14-15 нанометров. Да-да, крутость памяти тоже можно мерить нанометрами. Но тем не менее это оказалось потолком для 2D NAND-памяти.





Получается, что в2016 году прогресс остановился? Совсем нет.

Решение нашла компания Samsung. Понимая, что планарная,то есть плоская NAND находится на последнем издыхании, еще в 2013 году Samsung обогнала своих конкурентов и представила первое в отрасли устройство с 3D NAND-памятью.



Они взяли столбец с горизонтальными NAND ячейками и поставили его вертикально, поэтому 3D NAND ещё называют V-NAND или вертикальной NAND. Вы только посмотрите на эту красоту!



Вот эти красные штуки сверху это битлайны (bit line),то есть каналы данных. А зелёные шутки это слои ячеек памяти. И если раньше данные считывались с одного слоя и поступали в битлайн, то теперь данные со всех слоев стали поступать в канал одновременно!

Поэтому новая архитектура позволила не только существенно увеличить плотность информации, но и вдвараза повысить чтения и записи, а также снизить энергопотребление на 50%!

Первый 3D NAND-чип состоял из 24 вертикальных слоёв. Сейчас норма составляет 128 слоев.Но уже в 2021 году производители перейдут на 256 слоев, а к 2023 году на 512, что позволит на одном флеш-чипе разместить до 12 терабайт данных.





Кхм-кхм. Минуточку! Внимательный читатель, мог заметить, что в приведенной табличке написано 12 терабит, откуда же тогда я взял терабайты?Дело в том, что 12 терабит помещается на одном кристалле флеш памяти, а в одном чипе можно разместить до 8 кристаллов друг над другом. Вот и получается 12 терабайт.

Но наращивать всё больше и больше этажей памяти невозможно бесконечно. Даже сейчас с производством возникает масса проблем.В отличии от 2D-памяти, которая производилась методом литографии, 3D NAND, по большей части, опирается на методы напыления и травления. Производство стало похожим на изготовление самого высокого в мире торта. Нужно было буквально наращивать идеально ровные слои памяти друг над другом, чтобы ничего не поплыло и не осело. Жуть!



Более того в этом слоёном пироге, нужно как-то проделать 2,5 миллиона идеально ровных каналов идущих сверху до низу. И если если когда было 32 слоя, производители с этим легко справлялись. То с увеличим количество слоев возникли проблемы. Всё как в жизни!



Поэтому производители стали использовать разные хаки: например, делать по 32 слоя и накладывать их друг на друга через изолятор. Но такие методы дороже в производстве и чреваты браком.Кстати, для любознательных, на текущий момент эти каналы проделываются не сверлом, в методом реактивного ионного травления (RIE). Проще говоря, бомбардировкой поверхности ионами.

SLC, MLC, TLC, QLC

Так что же мы снова уперлись в потолок? Теперь уже в буквальном смысле.Нет! Ведь на самом деле, можно не только увеличивать количество ячеек. Можно увеличивать количество данных внутри ячейки!

Те кто интересуется темой, или выбирал себе SSD диск наверняка знают, что бываетчетыретипа ячеек памяти SLC, MLC, TLC, QLC.

SLC-ячейка (Single Layer Cell) может хранить всего 1 бит информации, то есть лишь нолик или единичку.Соответственно MLC-ячейка хранит уже 2 бита, TLC 3, QLC -4.



Вроде бы круто! Но чем больше бит мы можем поместить в ячейку, тем медленнее будет происходить чтение, и главное запись информации. А заодно тем менее надежной будет память.

Сейчас не будем на этом подробно останавливаться, но в двух словах в потребительских продуктах сейчас золотой стандарт это TLC-память, то естьтри бита. Это оптимальный вариант, по скорости, надежности и стоимости.

SLC и MLC это крутые профессиональные решения.

А QLC это бюджетный вариант, который подойдет для сценариев, в которыхне надо часто перезаписывать данные.

Кстати, Intel уже готовит, преемника QLC пятибитную PLC-память (Penta Level Cell).

Ответ на вопрос

Это, конечно, всё очень интересно, но может, вернёмся к изначальному вопросу: Как в уже сейчас в простой microSD-карточке помещается 1 терабайт?

Ну что ж, теперь когда мы всё знаем, отвечаем на вопрос.



Внутри карточки Micron (и скорее всего карточки SanDisk) используется одинаковый чип памяти. Это 96-слойная 3D NAND QLC-память. На одном кристалле такой памяти помещается 128 гигабайт данных. Но откуда же тогда 1 терабайт?

Как мы уже говорили раньше, в одном флеш-чипе помещается 8 кристаллов. Вот вам и 1 терабайт. Вот так всё просто!

Что нас ждёт в будущем?

Что ж, технологии производства флеш-памяти развиваются очень быстро. Уже через 2-3 года нам обещают чипы на 12 терабайт.А еще лет через 10, ну может 20, и за сотню терабайт перескочим. Тем более SD-карточки нового формата SD Ultra Capacity поддерживают емкость до 128терабайт.



Непонятно одно -будут ли нам нужны SD-карточки через столько лет.

У VR есть такая особенность. Все, кто попробовал нормальный VR обязательно хотят подсадить на эту тему всех своих друзей и близких. Всё дело в том, что VR это потрясающие ощущения, о которых невозможно рассказать. Это обязательно надо пробовать самому.

Но VR это не только крутой опыт. Это еще и крутые технологи, которые какие-то 10 лет назад назвали бы фантастикой, а теперь они доступны нам в домашних условиях.


Сегодня мы расскажем вам про все крутые технологические фишки в современных VR-девайсах.А поможет мне в этом первая в мире модульная VR система HTC Vive Cosmos Elite.

Трекинг

Как понимаете, подменить нашу реальность на виртуальную задача непростая. Поэтому в мире VR применяются очень хитрые технологии. И первый интересный набор технологий, который используется в VR шлемах это трекинг.

К трекингу в современных VR шлемах есть два кардинально разных подхода. Первый называется inside-out tracking или внутренний трекинг. Он работает незамысловато.

На шлеме размещаются несколько камер с широким углом обзора, которые отслеживают ваши контроллеры и положение шлема относительно предметов окружающей среды.А чтобы контроллеры точно были видны они подсвечиваются.Плюс такого подхода, в том что он дешевый и простой в настройке и использовании.

Минус такой трекинг не самый точный, а также камеры не могут фиксировать положение рук когда они вне обозрения например, за спиной. А руки за спиной в VR-играх это не редкость. Например, когда вы машете лазерным мечами like-a-pro в Beat Saber. Также там часто прячут инвентарь и тяжелое оружие.

Такая система трекинга используется в Oculus Rift S и Quest, а также у младшего HTC Vive Cosmos.



Другая система называется Lighthouse, что переводится на русский как маяк. Но проще всего систему назвать внешний трекинг. В ней маяки или базовые станции ставятся друг напротив друга очерчивая вашу игровую зону и поехали.

Сначала первая базовая станция мигает инфракрасным светом. Сразу за ним испускается широкий падающий лазерный луч. Каждое ИК-мигание это начало отсчета. И так 60 раз в секунду.

С момента получения первого мигания шлем и контроллеры начинают отсчет 1,2,3 и так далее. Затем их датчики улавливают лазерный луч. Но из-за смещения датчиков в пространстве один датчик уловит луч на отсчете 3, другой на 5, третий, например, на 11.И как раз базируясь на этой задержке в отсчете от датчиков и рассчитывается положение шлема и контроллеров в пространстве.



Внешний треккинг куда более точный и надежный. Но в начале немного времени придется потратить на установку маяков я их поставил на штативы, но можно положить на полку или прикрепить к стене.

Такая система используется в Oculus Rift, Valve Index, HTC Vive первой волны, и в текущем HTC Vive Cosmos Elite.Но конкретно с Vive Cosmos есть нюансы.

В самом начале я вам сказал, что Vive Cosmos это целая модульная экосистема. Которая состоит на данный момент состоит из двух предложений:

• Обычный Cosmos
• Премиальный Cosmos Elite

В обеих версиях используется один и тот же шлем, но в них используются разные модули. Так в базовой комплектации в шлеме установлена передняя панель с внутренним трекингом. На ней целых шесть камер с широким обзором на 310 градусов. Также в комплекте нет маяков и контроллеры соответственно там для внутреннего трекинга светящиеся.



А в Elite в комплекте идут все модули для внешнего трекинга.Но весь прикол в том, что меняя модули одну модель можно превратить в другую.



Например, можно проапгрейдиться с младшей модели на старшую.А можно пойти дальше и подключить к старшей модели самые продвинутые контроллеры с трекингом всех пальцев Knuckles от Valve Index. Представляете, они прекрасно будут работать, если вы конечно где-то их найдёте.

Экраны

Следующая важная технология это экраны.Критичным для экрана в VR является время задержки отображения. OLED-экраны самые быстрые, поэтому с них и началось освоение. Но с ними возникла другая проблема.

Дело в том, что когда вы используете VR шлем, ваши глаза находятся очень близко к дисплеям и крайне важно иметь очень высокое разрешение и плотность пикселей. Поэтому OLED-дисплеи для VR сегодня не лучший выбор. В OLED диоды находятся на почтенном расстоянии друг от друга и используется PenTile-раскладка. Поэтому такие дисплеи выглядят зернистыми и появляется эффект москитной сетки.В будущем эти проблемы скорее всего решит microLED.

А пока лучший выбор для VR это именно Super-Fast LCD. По сути, это тот же IPS только быстрый. Именно такой стоит в HTC Vive Cosmos Elite.



Второй важный параметр это частота обновления она должна быть минимум 80 Гц, а лучше 90 или выше. Сейчас самая высокая частота у шлема Valve Index 144 Гц, но на практике вряд ли вы найдет компьютер, который может выдавать такой FPS, ведь в VR нужно рендерить две разные картинки одновременно, для левого и правого глаза.

Что мы имеем в Vive Cosmos Elite? Те самые Super-Fast LCD дисплеи, частота обновления 90 Гц и самое высокое на потребительском рынке разрешение 1440 1700 пикселей для каждого дисплея, в итоге получается 2880 x 1700 пикселей.

В Valve Index и HTC Vive Pro разрешение немногим меньше 1440 1600, то есть разница всего 100 пикселей в высоту. И кажется что это немного, но в VR-шлеме эта разница ощущается и в том числе играет в пользу угла обзора.

Это третий важный параметр в VR. Тут он 110 градусов благодаря линзам, которые наложены на экран для придания изображению сферической картины, привычной нашему глазу.

Чем больше угол обзора, тем меньше выражается эффект экранного окна и мы больше приближаемся к полному охвату человеческого зрения.Более того в HTC Vive Pro был OLED-экран, поэтому переход на IPS (Super Fast LCD) и увеличение разрешения тут очень заметны.

Еще одна крутая технология, о которой хотелось бы рассказать, сейчас есть в профессиональных решениях от HTC. Это система трекинга глаз Vive Pro Eye и она позволяет реализовать технологию фовеального рендеринга.



Дело в том, что наш глаз видит четко только ту область куда он сфокусирован, все что вокруг он воспринимает чуть размыто. Зная, куда направлен взгляд в тот или иной момент, можно отображать эту область с максимально возможным качеством.А остальную область на экране можно не рендерить в полном качестве.В итоге такой лайфхак дает серьезной серьезное улучшение картинки при одинаковом железе. Это очень крутая технология. Сейчас даже научились отслеживать саккады.

Беспроводные технологии

Окей идём, дальше. Как вы считаете, что больше всего мешает погружению в виртуальную реальность. Думаете невысокое разрешение? Нет, это не так. Самое большое ограничение сегодня провода!



И вот у HTC есть огромный козырь в рукаве. Существует беспроводной набор VIVE Cosmos Wireless Adapter Attachment Kit.Эта штука работает на особенном стандарте Wi-Fi 802.11ad. Это не Wi-Fi 6 и не Wi-Fi 5. Стандарт называется WiGig и работает он на частоте 60 ГГц, поэтому скорость фантастическая и нет задержек.



Правда батарейки хватает всего на 2 -2 ,5 часа игры, и в компьютер нужно вставить отдельную плату PCI express. Но в любом случае на сегодня это самое передовое решение, чтобы играть без проводов. И хоть конструкция кажется немного громоздкой, это дает совершенно новый опыт -полноценный VR без проводов.

Игры

Но самая главная VR-технология это игры!Поэтому подрубаем всё и играем!

Один из Мифов VR, что не во что играть, а это вообще не так.У HTC есть свой сервис подписки Viveport. Cейчас там 1168 тайтлов, совместимых с Cosmos Elite. При этом 2 месяца подписки вам сразу дают в подарок.Но если сразу с головой пустить в VR, то это безусловно Half Life Alyx!

Поверьте мне, только ради этого одного стоит попробовать VR. Когда я впервые включил Alyx, я минут сорок стоял в первой локации на балконе кидал вниз банки разглядывал все вокруг и просто восторгался.

Многих волнует вопрос укачивания в шлемах виртуальной реальности. Проблема может возникать от нескольких параметров низкая точность трекинга или например высокая задержка тут с этим проблем нет. В играх, где вы стоите на месте, например, в том же Beat Saber, я сразу чувствовал себя комфортно!

Но при этом, если вы хотите чувствовать себя как рыба в воде в любом VR мире, вестибулярку придется подучить. Это больше касается моментов, когда ваш персонаж в игре перемещается, а вы стоите или сидите на месте. Именно от этого и возникает конфликт: мозг не понимает, как такое может быть. Поэтому для плавного погружения лучше выбирать режим перемещения телепорт, а потом плавно пробовать полное перемещение, мне хватило недели, играя час в день, чтобы весь дискомфорт прошел.Потом остается только кайфовать и это того стоит!



Half Life Alyx отлично подходит для такого обучения но это всего один проект, который при этом безусловно лучший. Я уверен, что будут появляться проекты еще круче, они уже в разработке.

Другой отличный пример Walking Dead: Sins and Sinners. Но этот проект я не рекомендую людям со слабыми нервами. Ещё есть вирусный Beat Saber, в котором я провел немало часов. В общем и целом, игр хватит не на один месяц игры.

Кстати, чего не хватает во многих шлемах, это связи с внешним миром. В HTC Vive Cosmos можно открыть забрало откинуть экран и посмотреть, что происходит вокруг.

Будущее VR

Но давайте заглянем, куда же будет двигаться в VR в ближайшие годы.Естественно, мы хотим полного погружения в виртуальные миры как в фильме Get Ready Player One или в русском переводе Первому игроку приготовиться. Поэтому уже сейчас начали появляться VR-костюмы с отдачей, либо их можно собрать самому.



Экосистема Vive Cosmos подразумевает подключение дополнительных модулей, которые можно закрепить на ногах или других частях тела. Это даст вашему аватару еще больше живости. Уже сейчас некоторые энтузиасты используют такие модули для VR-чата и в других социальных VR-платформах. История с Covid только подталкивает это развитие вперед.

Лично я уже посетил несколько VR-ивентов, презентаций, концертов, даже ходил в кино с друзьями. Это целый мир, который появляется и быстро развивается при нас. Мир с безграничными возможностями не только в играх.

Кроме общения вы можете творить в VR, создавая 3D-модели, как скульпторы, архитекторы, аниматоры.



Говоря о кино, Джон Фавро при съемках Маугли активно использовал VR для погружения актеров в мир будущего фильма. И с каждым днем появляется все больше профессионального софта для разных областей. Уверен, что скоро появятся профессии, которые будут существовать только в VR.

Понятно что сейчас VR это дорогое удовольствие. Шлем HTC Vive Cosmos Elite в России стоит 100 тысяч рублей. При этом можно докупить беспроводной адаптер. Не стоит забывать, что для игр в VR понадобится и еще и мощный ПК.

Порог входа высокий, но за билет в будущее иногда стоит заплатить, особенно когда хочется попасть туда раньше остальных.