Fundamentos de Sistemas EmbarcadosACERVO DE PROJETOS · UnB

Jogos e entretenimento · 2024/2

Meta Quest 3

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Trabalho 1 - 2024-2

Integrantes

Integrantes Matrícula
Thiago França Vale Oliveira 170114929
Victor de Souza Cabral 190038900
Wengel Rodrigues Farias 190118555

1. Descrição geral do produto (Meta Quest 3)

O Meta Quest 3 é um headset de realidade mista (MR) desenvolvido pela Meta e lançado em outubro de 2023, se tornando uma das opções mais poderosas e acessíveis entre os headsets VR até então. Realidade mista é uma tecnologia que combina realidade virtual (VR) e realidade aumentada (AR) afim de criar ambientes onde objetos virtuais interagem com objetos reais no espaço físico, abrindo um leque de utilidades para o Meta Quest 3.

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Imagem 1: Meta Quest 3 (Fonte: Meta, 2023.)

Apesar de ser inicialmente desenvolvido para sua utilização no Metaverso, a linha Quest possui inúmeras funcionalidades. O headset pode ser utilizado para acessar redes sociais e navegar na internet normalmente como um smartphone, porém, possui acesso a aplicativos pensados e arquitetados exclusivamente para tecnologias de realidade virtual, como por exemplo o youtube VR da Google. O Quest 3 também é muito utilizado para rodar jogos de realidade virtual ou aumentada, possuindo uma vasta biblioteca e até jogos exclusivos para o dispositivo. Outras funcionalidades paras quais o headset pode ser utilizado incluem, escutar música, fazer chamadas, aplicativos educativos e fitness de realidade aumentada, design de cenários e muitas outras.

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Imagem 2: Jogo de realidade aumentada no Meta Quest 3 (Fonte: Mashable, 2023.)

Além do headset, o Meta Quest 3 acompanha dois controles, uma para a mão direita e uma para mão esquerda. Os controles também possuem sensores e botões capacitivos que servem para interagir diretamente com o headset, porém, o Meta Quest 3 também consegue reconhecer as mãos do usuário e pode ser operado a partir de gestos e movimentos.

2. Listagem de características:

  1. Unidade de Processamento

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    Imagem 3: Snapdragon XR2 gen 2 e Meta Quest 3 (Fonte: XDA developers, 2023.)

    • Tipo: System-on-chip (SoC)
    • Fabricante: Qualcomm Technologies
    • Arquitetura: Baseado em AMR
    • Frequência de Clock: Até 2.4 GHz nos núcleos de desempenho e 2.0 GHz nos núcleos de eficiência

    Detalhes Técnicos

    O Meta Quest 3 utiliza um System-on-Chip (SoC) avançado, projetado para aplicações VR. Esse chip integra vários componentes essenciais, incluindo CPU, GPU e outros componentes específicos.

    O SoC utilizado é o Snapdragon XR2 Gen 2, na qual possui uma CPU Qualcomm Kryo.

    A CPU Qualcomm Kryo integrada utiliza uma configuração de núcleos híbrida, composta por:

    • 4 núcleos de alto desempenho: Operam a uma frequência máxima de 2.4 GHz
    • 2 núcleos de eficiência: Funcionam a até 2.0 GHz

    Referência Bibliográfica:

  1. Memória RAM (Memória Volátil)

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    Imagem 4: Retângulo laranja - Memória 8 GB LPDDR5 Likely SK hynix (Fonte: Ifixit, 2023.)

    • Tipo: LPDDR5 (Low Power Double Data Rate 5)
    • Capacidade: 8 GB
    • Velocidade: Até 3.2 GHz

    ROM / Flash (Memória Não-Volátil)

    Sem infomações encontradas.

    EEPROM (Separada ou Embutida)

    Sem infomações encontradas.

    Detalhes Técnicos

    Possuindo 8 GB de memória RAM do tipo LPDDR5, o Meta Quest 3 tem uma tecnologia de memória volátil projetada para oferecer alto desempenho com baixo consumo de energia, ideal para dispositivos móveis e sistemas embarcados avançados. Além da memória RAM, o Meta Quest 3 possui também com um cache de sistema de 8 MB (LLC), que melhora a velocidade de acesso aos dados e otimiza o desempenho.

    Características da LPDDR5 no Meta Quest 3:

    • Baixo consumo de energia: Otimizada para reduzir o uso de energia, prolongando a autonomia da bateria em cenários de alta carga de trabalho, como execução de aplicações VR.
    • Taxas de transferência rápidas: A LPDDR5 proporciona alta largura de banda, sendo essencial para renderização gráfica em tempo real e processamento multitarefa eficiente.
    • Capacidade de 8 GB: Essa configuração suporta a execução simultânea de várias aplicações.

    Referência Bibliográfica:

  1. Sistema Operacional

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    Imagem 5: Logo Meta Horizon OS (Fonte: Meta, 2024.)

    • Tipo: GPOS (General-Purpose Operating System)
    • Exemplo de Sistema Operacional: Meta Horizon OS (baseado no Android)

    Detalhes Técnicos

    O sistema operacional do Meta Quest 3 é o Meta Horizon OS, uma versão customizada do Android desenvolvida pela Meta para dispositivos de realidade virtual (VR). Essa plataforma é otimizada para oferecer suporte a recursos específicos de VR.

    Algumas características do Meta Horizon OS são:

    • Personalizações para VR: Inclui otimizações específicas para lidar com o hardware do Meta Quest 3, como o chipset Snapdragon XR2 Gen 2.
    • OpenXR: Permite que desenvolvedores criem experiências XR personalizadas e de alto desempenho para o Meta Quest.
    • Integração com o ecossistema Meta: Oferece suporte nativo para aplicações e serviços da Meta, como a Meta Store, redes sociais integradas e o Meta Horizon Workrooms.
    • Gerenciamento multitarefa: Permite que usuários alternem entre aplicativos VR e ferramentas do sistema.

    Referência Bibliográfica:

  1. Sensores e Atuadores

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    Imagem 6: Sensores e Atuadores (Fonte: Gsmarena, 2023.)

    Sensores

    • Capacete

      • 6 cameras RGB de 4 megapixels.
      • Sensor ToF(Time of Flight).
      • Microfone
      • Giroscópio
      • Acelerômetro

    • Controles

      • Sensores capacitivos nos botões, joystick e touch pad.
      • Giroscópio
      • Acelerômetro

    Atuadores

    • Capacete

      • Auto-falante stereo integrado com suporte para áudio 3D.
      • 2 telas LCD RGB com resolução 2064x2208px cada e taxa de atualização de 120Hz.
      • 2 leds.
      • 2 relés.

    • Controles

      • 1 touchpad por controle.

    Detalhes Técnicos

    As cameras do capacete são organizadas em 3 pares, sendo os 2 pares laterais responsáveis pela leitura e captura dos movimentos dos controles direito e esquerdo, enquanto o par central é responsável pela visão 3D de realidade mista.

    Os leds presentes no capacete servem para diferentes funções. O led localizado na lateral indica o nível da bateria, podendo variar entre quatro cores, sendo elas: branco, verde, laranja ou vermelha. Já o led localizado na frente serve para avisar pessoas ao redor do usuário se elas estão dentro do campo de visão do aparelho, essa luz só possui a cor branca e pisca quando alguém está muito próximo.

    Referências Bibliográficas:

  1. Interfaces de Comunicação com fio:

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    Imagem 7: USB-C (Fonte: Gsmarena, 2023.)

    Tipos: USB-C

    Detalhes Técnicos

    O Meta Quest 3 usa USB-C para carregar e transferir dados, principalmente para conectar a um PC para experiências de RV.

    Referência Bibliográfica:

  1. Interfaces de Comunicação sem fio:

    Tipos: Wi-Fi e Bluetooth

    Detalhes Técnicos

    Suporta Wi-Fi 6E para desempenho aprimorado e latência reduzida, crucial para experiências de RV sem fio. Equipado com Bluetooth 5.2 para conectividade de controlador e dispositivos de áudio.

    Referência Bibliográfica:

  1. Unidades de Entrada/Saída (I/O):

    • GPIO

      Capacete

      • USB tipo-C

      Controles

    • ADC

      Capacete

      • Conversor de áudio AKM Semiconductor AK4333ECB 32-bit stereo audio
      • Conversor luz para digital Triad Semiconductor TS5231 IR analog front end

      Controles

    • DAC

      Capacete

      • Amplificador de áudio digital Analog Devices MAX98388 mono class-D audio amplifier

      Controles

      • Amplificador de áudio digita Analog Devices MAX98361AEWL+ 3.2 W audio amplifier

    • PWM

      Capacete

      • Entrada para fone 3.5mm
      • USB tipo-C

      Controles

    Detalhes Técnicos

    Além de possuir várias funções relacionadas a conectividade do Quest 3, a entrada para USB C também é compatível com fones que possuem essa ponta.

    Referências Bibliográficas:

  2. Fonte de Energia e Sistema de Alimentação:

    Tipos: Lítion-ion, para portáteis. Capacidade de 4879mAh (19.44 Wh).

    Detalhes Técnicos

    Gerenciamento de Energia (PMIC): O headset inclui um Power Management IC (PMIC), embora detalhes específicos sobre o PMIC não sejam divulgados publicamente. No entanto, isso é inferido da necessidade de gerenciar a distribuição de energia para componentes como a tela, processadores e sensores.

    Referência Bibliográfica:

  1. Firmware e Atualizações:

    Item
    Firmware Sem infomações encontradas
    Atualizações Over-the-Air (OTA) ✅

    Referência Bibliográfica:

  1. Unidade de Proteção e Segurança:

    Tipos: Criptografia em Nuvem

    Detalhes Técnicos

    O Meta Quest 3 oferece opções de criptografia para backups em nuvem, garantindo que os dados pessoais e o progresso em VR permaneçam seguros.

    Referência Bibliográfica:

  1. Armazenamento Externo:

    Detalhes Técnicos

    O meta quest 3 não possui nenhum tipo de armazenamento externo, sendo todo seu espaço de armazenamento definido a partir do modelo (128gb ou 512gb).

  1. Interface com o Usuário (UI):

    • Displays

      Capacete

      • 2 telas LCD RGB com resolução 2064x2208px cada e taxa de atualização de 120Hz.
      • 2 leds.

      Controles

    • Botões e Sensores de Toque

      Capacete

      • 4 botões.

      Controles

      • 5 botões por controle.
      • 1 joystick por controle.
      • 1 touchpad por controle.

    Detalhes Técnicos

    Os botões localizados no capacete são responsáveis por aumentar e dimnuir o volume (2), ligar e desligar o aparelho (1), e ajustar a distância da lente dos olhos (1).

    Os botões localizados nos controles possuem diferentes alocações a depender da mão daquele controle. Cada controle possui 3 botões e 2 gatilhos.

    Referências Bibliográficas:

3. Artigos acadêmicos relacionados

Nessa seção são identificados e analisados artigos científicos que possuem componentes relacionados ao Meta Quest 3, com foco em aspectos que envolvem sistemas embarcados. Para isso, será realizada uma revisão de literatura em bases acadêmicas.

A análise incluirá um resumo dos aspectos mais importantes de cada artigo, destacando suas contribuições científicas e aplicações práticas relacionadas a sistemas embarcados. Ao final é possível ter acesso aos links para os PDFs dos artigos originais citados.

Os elementos escolhidos do sistema embarcado em estudo foram:

  • Unidade de processamento (CPU Qualcomm Kryo)
  • Memória (LPDDR5)
  • Interfaces de Comunicação sem fio (Wi-Fi 6E)

Artigo 1

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Imagem 7: Plataforma de informação e entretenimento (Fonte: Et Auto, 2023.)

Título: Evaluation of Immersive Audio Technologies on In-Vehicle Infotainment Platforms

Autores: Nives Kaprocki, Jelena Kovačević e Milan Bjelica

Fonte: IEEE Xplore

Resumo e Relevância para Sistemas Embarcados

Nessa artigo é avaliado o impacto de tecnologias imersivas de áudio em plataformas de informação e entretenimento em veículos automotivos. Nele se observa o desempenho do SoC Qualcomm Snapdragon 820A nessa situação, assim como a atuação do processador Qualcomm Kryo e componente DSPs Hexagon (que atua no processamento em tempo real de fatores como voz, áudio, imagens e sensores).

O artigo traz um detalhamento quanto a arquitetura do Qualcomm Kryo, na qual utiliza da tecnologia big.LITTLE (combina tipos diferentes de núcleos de CPU em um único SoC) como forma de gerenciador o consumo de energia e desempenho de maneira eficiente.

Conclui-se que as plataformas automotivas atuias recentes são capazes de suportar essa tecnologia, mas desafios presentes quanto aos requisitos de memória e tempo de processamento são uma parte importante a ser observada, assim como a concorrência de recursos por aplicações embarcadas.

Um ponto interessante de observasão quanto aplicações embarcadas no artigo é o de que arquiteturas de SoC (System-on-Chip) bem projetadas trazem um equilírio quanto a eficiência e desempenho.

Artigo 2

Título: Stitching impedance analysis of LPDDR power plane split and its impact to radio frequency interference (RFI) and signal integrity (SI)

Autores: Ying-Ern Ho, Hao-Han Hsu, Jun Liao e Xingjian Cai

Fonte: IEEE Xplore

Resumo e Relevância para Sistemas Embarcados

O artigo analisa como descontinuidades em planos de alimentação de LPDDR5 (Low Power Double Data Rate 5) podem impactar sobre RFI (Radio Frequency Interference) e a integridade de sinal. É demonstrado através de modelos 3D que os stitching (resistência que ocorre em componentes usados para conectar diferentes planos de alimentação ou terra dentro de um circuito eletrônico), podem mitigar interferências e melhorar a integridade do sinal.

Essas otimizações são um ponto importante para sistemas embarcados que dependem de uma baixa latência e alta frequência, como o Meta Quest 3.

Artigo 3

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Imagem 8: VR's na escola (Fonte: Forbes, 2024.)

Título: AR/VR Spectrum Requirement for Wi-Fi 6E and Beyond

Autores: Morteza Mehrnoush, Chunyu Hu e Carlos Aldana

Fonte: IEEE Xplore

Resumo e Relevância para Sistemas Embarcados

O artigo explora como o Wi-Fi 6E, em espectros de 500 MHz e 1200 MHz, atende demandas de largura de banda e latência em aplicações AR/VR em cenários de grande densidade (como escolas). Através de simulações em um cenário denso (com 14 salas e até 30 dispositivos por sala), 1200 MHz superam na questão de qualidade e capacidade os 500 MHz em aplicações AR/VR.

É possível observar pelo estudo que em cenários densos, uma baixa latência e boa estabilidade podem ser obtidas através de um espectro com configurações otimizadas. Esse ponto acaba sendo bem relevante para sistemas embarcados com o Wi-Fi 6E.

4. Produtos relacionados

O Snapdragon XR2 é uma plataforma de realidade estendida (XR) desenvolvida pela Qualcomm, projetada especificamente para dispositivos de realidade virtual (VR), aumentada (AR) e mista (MR). Além do Meta Quest 3, diversos outros produtos de mercado utilizam arquiteturas embarcadas semelhantes, baseadas no Snapdragon XR2. A seguir, são apresentados cinco desses dispositivos:

  • Exemplos com XR2

    • Exemplo: HTC XR Elite

    • Descrição: Oferecer experiências de realidade mista e virtual autônomas. Inclui um display 4K, conectividade sem fio e suporte para tracking avançado.

    • Exemplo: HTC Focus 3

    • Descrição: Focado no mercado corporativo, entrega alta performance, visualizações detalhadas e um ecossistema fechado para segurança empresarial.

    • Exemplo: Pico 4

    • Descrição: O Pico 4 oferece uma alternativa compacta e leve para experiências de VR, com design otimizado e interface intuitiva.

  • Outros que utilizam SoC

    • Exemplo: DJI Mavic Air 2 Drone

    • Descrição: Equipado com um controlador de voo personalizado desenvolvido pela DJI com base em um sistema em chip (SoC) ARM Cortex-M para processamento de dados em tempo real de vários sensores.

    • Exemplo: Amazon Echo Show

    • Descrição: Equipado com o MediaTek MT8163D SoC, que é um processador baseado em ARM, com suporte para exibição de tela, interação de voz e videochamada.

5. Bibliografia

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