Hur XPS 13 fixade sitt webbkameraproblem utan att använda ett skåra

Vi älskar skärmar med tunn ram. Ju tunnare desto bättre. Ändå finns det ett problem som har plågat denna annars fantastiska designinnovation.

Webbkameran.

Dell, pionjären inom tunna ramar bärbara datorer, valde att placera webbkameran under skärmen. Resultatet var en föga smickrande "nos-cam" som kändes som en stopp för en riktig lösning på problemet. De senaste versionen av XPS 13 äntligen introducerar den fixen. Ingenjörerna och teknologerna på Dell har krympt kameran för att få den att passa i en liten ram.

Att göra det krävde år av arbete och tvingade Dell att överväga många lösningar, inklusive en smartphone-liknande skåra.

Arvet från nose-cam

Noskameran på XPS 13 var dess akilleshäl. Det var skämt från både andra tillverkare och PC-entusiaster.

"Vi har fått mycket bra feedback. Vi har också fått en hel del konkret feedback, vilket också är bra, sa Randall Heaton artigt till oss. Han har varit produktchef för XPS clamshells på Dell sedan innan InfinityEdge-ramarna först introducerades. – På så sätt vet vi vad vi ska jobba med. Jag ska erkänna att jag inte insåg att jag hade en dubbelhaka förrän den kameraplatsen. Så jag förstår feedbacken."

Dell tog kritiken väl eftersom den visste att en åtgärd krävdes. Att placera kameran under skärmen, riktad uppåt med näsborrarna, var aldrig en permanent lösning. Ändå ångrar inte Dell kompromissen.

"Vi har alltid vetat att vi måste lösa det", sa Heaton. "När vi gick till InfinityEdge fanns det mycket tvivel internt om det var rätt beslut. Uppenbarligen verkade tunna ramar vara det smarta att göra. Flytta kameran till botten? Det verkade inte vara en smart sak att göra. Jag tror att det var mer ångest för oss själva. Kommer alla andra att tycka att det här är den rätta avvägningen vi gjorde här?”

Given hur trenden med tunna ram har tagit fart, verkar svaret klart. Det finns inte en enda bärbar datortillverkare idag som inte itererar på smala ramar på något sätt. Till och med Apple har klippt ner sina MacBook-ramar som svar på trycket från allt tunna ramar.

"När vi fattade beslutet trodde vi att det var ett problem som vi skulle lösa med nästa iteration. Vad vi inte insåg hur mycket av en utmaning det skulle vara för våra ingenjörsteam och teknologer att faktiskt skapa en lösning […]”

Svårigheten med situationen blev tydlig när Dells konstruerade började arbeta med den första XPS 13:s efterföljare. Ingen enskild kamerakomponent var problemet. Varje komponent var ett problem. Sensorn var för stor, linsen var för stor, kretskorten var för stora och ännu mer hårdvara behövdes för att koppla ihop allt. Att klämma tillbaka en kamera i den övre ramen var inte en fråga om att ordna om delar. Det innebar att konstruera nya delar och förpacka dem på nya sätt.

Det var därför att krympa kameran inte var det första alternativet - och vi borde alla vara glada att Dell inte valde de alternativ som övervägdes.

Hacket som aldrig var

Att skära ut ett hack i displayen verkar vara den självklara lösningen vid första rodnad. iPhone gjorde det först, och nästan varje smartphone tillverkaren har följt efter. Det är bara en tidsfråga innan de kom till bärbara datorer, eller hur?

"Det fanns massor av andra idéer som flöt runt," berättade Maxwell Andrews, en managing engineer på Dell. "Vi övervägde faktiskt [ett snäpp] en hel del innan telefonmarknaden implementerade detta."

Mer täckning för Dell XPS 13

• Recension: Dell XPS 13 var redan den bästa bärbara datorn. Nu är det nästan perfekt.
• Huaweis Matebook 13 är chockerande bra, men kan den utmana Dell XPS 13?
• 2-i-1:or bleknar när premium bärbara datorer utkämpar striden om ramarna
• Allt nytt med 2019 Dell XPS 13

Om det gör dig nervös är du inte ensam. Att placera ett hack i en bärbar Windows-dator är inte riktigt som att göra det på en iPhone. Det första av många problem låg i själva användarupplevelsen.

"Vi gjorde några modeller," sa Andrews. "Att ha den här vackra, ostörda duken och sedan ha lite intrång i det är ganska iögonfallande. Vi ville inte påverka människors visningsupplevelse för en kamerafunktion som de flesta bara använder ibland. Displayen är något som kunderna använder varje dag. Det är produktens flaggskepp. Det är där all information, allt arbete, allt innehåll – det kommer genom den displayen.”

Andrews har rätt. Att ta en selfie på en smartphone är lite vanligare än att ta en på en PC. Och att göra plats för ett hack på Instagram eller WhatsApp är en sak. Men i Photoshop eller Google Chrome eller CAD? Det är annorlunda. Ett hack kan lätt skymma viktiga verktygsfält som användare behöver komma åt.

Windows tillåter inte heller samma grad av anpassning som iOS eller Android gör. Apple kontrollerar helt iOS, medan Google har väldigt lite kontroll över Android. Microsoft har dock en åsikt om grundupplevelsen som alla Windows-användare borde ha, och även om Dell är en av de större PC-tillverkare, även om den inte har tillräckligt med inflytande, be om en helt ny Windows-funktion som bara gynnar en bärbar dator.

Det var det. Naget var ute. Men det var inte det enda alternativet på bordet. Det är här saker och ting blir konstiga.

Ett koncept satte kameran bakom skärmen, vilket skulle ha löst problemet helt och hållet. Detta, liksom hacket, är inte ett helt nytt koncept. Olika företag har drivit idén på olika sätt, dock med liten framgång. Dell var inget undantag. Företaget kunde inte köpa den OLED-panel det behövde, och tidiga tekniska tester gav inte bra resultat.

"Det finns många artefakter som skapas eftersom du i princip fortfarande fotograferar genom ett rutnät av ledningar, så bildkvaliteten är hemsk. Även om vi hade en OLED-panel att arbeta med, så uppfyllde den helt enkelt inte kvalitetskraven."

En annan lösning var att döda ett par pixlar i mitten av skärmen och ställa in kameran bakom den. Det hade dock ett uppenbart problem – döda pixlar i mitten av skärmen.

Desperata tvingades Dells ingenjörer överväga ovanliga lösningar. Det märkligaste var en periskopkamera. Andrews beskrev en kamera som viks till en "L"-form, böjd i en 90-graders vinkel så att sensorn kunde vara i linje med linsen. Det var en spännande idé som hjälpte till att hålla ramen liten, men den resulterade i egna utsprång från chassit.

I slutändan var Dell tvungen att komma tillbaka till den uppenbara men svåra lösningen. Kameran måste vara mindre. Med målet uppenbart gick företagets ingenjörer till jobbet, även om de inte hade någon aning om om framgång var möjlig.

En flisa här, en flisa där

De flesta komponenter som utgör en webbkamera placerad i din dator tillverkas av olika företag. Sensorn, linsen, strukturen runt linsen - till och med processen att lägga ihop den. Mycket av det ligger utanför Dells inflytandesfär.

"Vi var tvungna att göra många djupgående undersökningar med våra leverantörer för att se vad vi gjorde skulle kunna göra framsteg”, berättade Andrews för oss. "Till slut såg vi en väg där om vi kunde få det mindre objektivet, några optimeringar från vår sensorleverantör och ett bättre sätt att paketera dessa två komponenter tillsammans som tar bort några av de onödiga mekaniska delarna av kameran, kan vi komma till något väldigt, väldigt små."

Det började med sensorn. Denna centrala komponent är en varudel som är avsedd att säljas som standard till många leverantörer. Att övertyga en leverantör att göra en liten anpassad sensor för Dell var inte på väg att hända. Dell kan vara en av de största PC-tillverkarna, men jämfört med den typ av siffror som smartphoneföretag pressar, har den inte mycket inflytande.

Istället fick företaget göra något mycket mer utmanande. Den var tvungen att övertyga sina partners om att det var på väg mot något stort. Något större än bara Dell.

"På den tiden tror jag inte att de hade lika stort intresse av att lösa problemet eftersom vi var de enda som gjorde en tunn ram," sa Randall Heaton till oss. "Men nu när fler och fler bärbara datorer kommer ut med tunnare ramar, tänkte tillverkaren, "Okej, det är vettigt för mig att utveckla en ny tillverkningsprocess för detta och göra det på ett effektivt sätt sätt.'"

Dell startade trenden med tunna ramar, och till slut såg dess leverantörspartner fördelen. Dell var en av de första köparna som ryckte upp sensorerna varma från löpande band.

Med den mindre sensorn i handen behövde Dell en mindre lins och plasthölje för att få ihop allt. Det här var också svårare än man kan tro. Att bygga den nya kameran var inte bara en fråga om att be företaget som monterade den att skruva ihop delarna tätare. Det behövdes helt andra tekniker för att raka bort de sista millimetrarna.

"Eftersom de faktiskt sätter ihop kameran, arbetar vi med dem för att ta med några av de riktigt avancerade monteringsmaskineriet från deras produktionslinje för mobiltelefonkamera över till PC-sidan, vilket är något de inte hade gjort förut”, sa Andrews. "Vi pressade dem verkligen att modernisera sin PC-kameraenhet så att vi kunde uppnå detta extremt lilla paket."

Hur avancerat? Jo, det involverar robotar och lasrar. Tråden som normalt håller linsen direkt i linje med sensorn var en del av den vertikala stapeln som inte fick plats i ramen. Så den togs bort. Nu placeras linsen av en robot för att säkerställa en perfekt inriktning och limmas sedan på plats. Överflödigt lim putsas sedan bort med laser. Det här är tekniker som används för smartphonekameror, men det är ett nytt territorium för datorer.

Genom att krympa varje del och sedan skära bort varje bit av en millimeter av vertikal höjd från monteringen, förvandlade Dell slutligen en 7 mm kamera till en 2,25 mm kamera. Den är precis tillräckligt liten för att klämmas in i vad Dell kallar en "InfinityEdge"-skärm.

Men med en mindre sensor och lins kom ett annat problem. Bildkvalitet. En så liten sensor som inte utsätts för tillräckligt med ljus för att skapa en högkvalitativ bild och försöker lägga till mer ljus kan leda till överdrivet brus som stör bilden. Dell kallar sin egen patentskyddade lösning på problemet för "temporell brusreducering". Det är en teknik som har funnits i flera år, men i den nya XPS 13-kameran har den hittat sin perfekta matchning.

"Denna tidsmässiga brusreducering tar flera bildrutor av bilden och jämför dem, och kan sedan få bli av med en del av det brus som kan införas av den mindre sensorn med mindre ljus som kommer till kamera."

Det är en kombination av banbrytande mjukvara och hårdvara - det är precis där de bästa teknikerna alltid landar.

Resultatet är ingen fantastisk kameraupplevelse. Det är inte bättre än någon annan bärbar dators webbkamera. Men det var aldrig målet. Det får jobbet gjort utan pekar upp näsan eller ökar ramarna. Det är en fyraårig ingenjörshistoria som äntligen tar sig in i en produkt som du kan plocka upp och hålla i dina händer.

Resan fortsätter

Uppdrag slutfört?

Inte riktigt. Designerna och ingenjörerna på Dell har en unik vision av morgondagens bärbara dator. Tunnare ramar. Mindre fotavtryck. En maximerad skärm. Men att nå dit kommer att involvera lika mycket kreativt tänkande som resan hittills.

Varje millimeter av tangentbordet måste beaktas. Handledsstöden. Gångjärnet. Placeringen av tangentbordet. Varje aspekt måste överensstämma med visionen.

"Vi har vad vi tror är spännande design kring det i framtiden", säger Heaton. "Men det är fortfarande i framtiden. Till viss del kommer det att vara ungefär som den här kameraplatsen. vi har inte löst allt för att möjliggöra det vi tror är det perfekta systemet inom dessa gränser. Men vi jobbar på hur många vi kan lösa en åt gången."

Redaktörens rekommendationer

• Här är vilken typ av spelbärbar dator för $1 000 du kommer att köpa i år
• Dells nya retro-spelbärbara datorer tog mig direkt tillbaka till 80-talet – på ett bra sätt
• Hur den nya Dell XPS 13 spektakulärt underskrider MacBook Air
• Dells nya XPS 13 2-i-1 konkurrerar med Surface Pro, minus hörlursuttaget
• Hur nya Dell XPS 13 lånar telefonteknik för sin radikala omdesign