Статьи
Как в компании Intel проектируют ультрабуки, трансформеры и устройства 2-в-1
4

Как в компании Intel проектируют ультрабуки, трансформеры и устройства 2-в-1

Creating_ultrabooks

Для того, чтобы лучше понимать как функционирует современное мобильное устройство, стоит как минимум знать, что у него внутри. При этом ваши познания в данном вопросе возрастут на порядок, если вы сможете не только изучить разобранное устройство, но и узнать как именно его проектировали. Подобная возможность выпадает не так часто, как того хотелось, но у нас она появилась во время проведения последнего Intel Developer Forum, где мы попали на техническую сессию по основам проектирования ультрабуков и устройств 2-в-1, проведенную ведущим инженером компании Intel Хонг В. Вонгом (Hong W. Wong). В данном материале мы поделимся с вами полученной информации, надеемся вам будет интересно так же как и нам.

Варианты трансформации

Для начала давайте освежим в памяти основные формфакторы трансформеров, не забывая о том, что любое подобное устройство обязано обладать сенсорным экраном и должно обеспечить комфортную работу сразу в двух режимах: ноутбука и планшета.

Creating_ultrabooks (01)

HP EliteBook Revolve (Swivel)

Первыми массовыми трансформерами стали модели с поворотно-вращающимся шарниром (Swivel), который позволял не только наклонять дисплей ноутбука от себя и на себя, но и вращать его вокруг вертикальной оси. Именно благодаря этой особенности экран можно было развернуть на 180 градусов и уложить обратной стороной на клавиатуру, получив некое подобие планшета. Такая конструкция не отличается особой элегантностью из-за массивности шарнира и толщины полученного “бутерброда”, однако вполне успешно справляется со своими функциями.

Creating_ultrabooks (02)

Sony VAIO DUO 13 (Slider)

Остальные формфакторы появились заметно позднее и при этом примерно в одно и то же время, так что точно определить дальнейшую очередность достаточно трудно. Слайдеры (Sliders) оказались популярным решением не только в телефонном сегменте, данную конструкцию достаточно успешно использовали и при создании ультрабуков. Принцип работы тот же, в закрытом положении перед нами псевдомоноблок (в нашем случае – планшет) со скрытой под экраном аппаратной клавиатурой, добраться до которой можно сдвинув экран. К достоинствам этого варианта трансформации можно отнести оригинальный внешний вид, к недостаткам – сложность конструкции и единственный угол наклона экрана в режиме ноутбука.

Creating_ultrabooks (03)

Dell XPS 12 (Ferris Wheel)

Есть среди трансформеров и уникальные варианты, которые используются исключительно компаниями, разработавшими данный дизайн. В первую очередь это “колесо обозрения” (Ferris Wheel) от Dell и “папка” (Folder) от Lenovo. За исключением крайней оригинальности вариант шарнира от Dell с точки зрения концепции представляет собой разновидность классического Swivel. Как бы непривычно не вращался экран внутри рамки дисплейного блока, в крайних точках это обычный ноутбук и такой же обычный планшет.

Creating_ultrabooks (04)

Lenovo IdeaPad Yoga 2 (Folder)

С “папкой” от Lenovo дело обстоит иначе, трансформация там построена на бóльшем рабочем диапазоне шарнира дисплейного блока. Никаких иных эволюций кроме поворота крышки относительно оси крепления шарнир не осуществляет. Однако там где у обычного ноутбука дисплей упирается в ограничители, у Lenovo Yoga он продолжает вращаться до соприкосновения с… днищем ноутбука. Таким образом в режиме планшета задняя часть этой папки представляет собой не сплошную поверхность, как у любого другого планшета или трансформера, а рабочую панель с аппаратной клавиатурой и тачпадом.

Creating_ultrabooks (05)

ASUS Transformer Book T100 (Detachable)

И наконец одна из наиболее свежих модификаций трансформеров – устройства 2-в-1 или Detachable в англоязычной классификации. В этом случае верхнюю и нижнюю части устройства можно полностью отсоединить друг от друга. Чаще всего верхняя часть представляет собой полноценный планшет под управлением Android или Windows, а нижняя – док-станцию с клавиатурой, тачпадом и дополнительным аккумулятором. Однако встречаются и более необычные комбинации, например, модели с жестким диском в док-станции или аппараты, в которой нижняя часть представляет собой Windows-платформу с x86-процессором, а верхняя – Android-планшет на основе ARM-чипсета (ASUS Transformer Book Trio).

По мнению компании Intel именно формат трансформации Detachable или 2-в-1 является наиболее перспективным, так как позволяет реализовать и планшетную и ноутбучную модели использования, сохранив минимальные габариты и массу планшетной части.

Проектирование

Основные блоки современного мобильного компьютера включают материнскую плату с процессором, дисплей, оперативную память, хранилище данных, аккумулятор, органы управления и собственно корпус со всеми необходимыми конструктивными элементами, включая разъемы, систему охлаждения и т.д.

Собирая все вышеперечисленные компоненты воедино разработчики должны учесть их электрическую, термальную и механическую совместимость, не забывая об автономности, минимальных массогабаритных показателях и конечно же себестоимости полученного решения. Достаточно упустить всего один из нюансов, чтобы получить неудачную с пользовательской и/или экономической точки зрения модель.

Creating_ultrabooks (06)

К примеру, типичный 13,3-дюймовый ультрабук “в разрезе” выглядит примерно так. Толщина матрицы составляет всего 2,6 мм, пластик задней панели занимает порядка 1 мм, защитное стекло – 0,7 мм. Удивительно, но самым толстым элементом в дисплейном блоке вполне может оказаться веб-камера. В основе корпуса функциональных элементов заметно больше, при этом уменьшить его толщину можно разве что за счет перехода на пассивную систему охлаждения (fanless design).

Creating_ultrabooks (07)

Горизонтальная проекция еще более интересна, непосвященные могут сильно удивиться тому, какое количество дополнительных элементов может содержать дисплейный блок. Кроме собственно экрана и веб-камеры здесь можно найти Wi-Fi и 4G антенны, массив микрофонов и целый набор разнообразных датчиков: акселерометр, гироскоп, датчик освещенности, датчик Холла и т.д.

При этом размещение всей этой обвязки продумывается не только из расчета достижения оптимальных условий работы, но и с учетом возможного перекрытия руками активных зон. К примеру, в горизонтальном положении планшет (или трансформер в режиме планшета) удерживается за среднюю и нижнюю часть боковин, а в вертикальном – преимущественно за нижнюю. Именно в этих зонах разработчики стараются не размещать антенн беспроводных модулей, кнопок управления, динамиков и разъемов.

Creating_ultrabooks (08)

Основа корпуса типичного трансформера практически не отличается от нижней части классического ноутбука. Изменения конструкции здесь минимальны, связаны они с особенностями аппаратной платформы (SSD вместо HDD, несъемный аккумулятор, отсутствие DVD-привода), а также с вероятностью перекрытия активных зон руками.

Creating_ultrabooks (09)

Естественно, для трансформеров формата 2-в-1 компоновка будет сложнее и плотнее, чем в случае с классическим ноутбуком. В приведенном примере используется активное охлаждение, однако более новые модели на основе актуальных процессоров класса Intel Atom (Bay Trail-T) успешно справляются с рассеиванием тепла без дополнительной помощи. Отказ от вентилятора в системе охлаждения позволяет в первую очередь снизить толщину устройства, тогда как остальные габаритные размеры определяются в первую очередь диагональю используемого экрана.

Основные задачи

В процессе проектирования планшета или ультрабука приходится столкнуться сразу с несколькими задачами. Сами разработчики относят к наиболее важным следующие из них: конструкционную (корпус, оптимальное сочетание компонентов в ограниченном объеме); эргономическую (удобство эксплуатации пользователем с учетом названной выше задачи); тепловыделение (речь идет не только об эффективности системы охлаждения, но и о соответствующих конструкционных решениях – изоляции самых “горячих” элементов от внешних панелей и их равномерное распределение по объему корпуса); электромагнитная совместимость (все, что связано с оптимальным прохождением сигнала беспроводных модулей и влиянием ЭМ-наводок различных блоков друг на друга); дизайн аудиосистемы (выбор правильного расположения, достаточный с акустической точки зрения объем, массив микрофонов); балансировка конструкции, а также минимизация толщины и веса.

Типичным конструкционным решением для планшетов и ультрабуков предыдущих поколений была металлическая база, к которой крепились все функциональные элементы и внешние панели из металла, пластика и стекла. Металл прекрасно выглядит и отлично рассеивает тепло, но это достаточно дорогой и тяжелый материал. Именно поэтому в актуальных моделях разработчики стараются активнее применять гибридные материалы: более легкие магниевые сплавы, углепластик и стекловолокно, которые не только позволяют сделать устройство более легким, но и меньше экранируют сигнал от антенн. Если речь идет об ультрабуках-трансформерах, то стараются предусмотреть соответствующее крепление для SSD-модулей различной длины.

Creating_ultrabooks (10)

В процессе реализации аудиоподсистемы следует не только использовать динамики достаточной мощности и расположить их лицом к пользователю, но и как можно быстрее провести натурные испытания. Качественное звучание – это слишком тонкий процесс, чтобы полагаться исключительно на теоретические выкладки. Массиву микрофонов логичнее всего придать Г-образную форму (пара микрофонов вдоль короткой боковины и один по центру длинной), в этом случае микрофоны не будут перекрываться руками ни при вертикальном, ни при горизонтальном хвате.

Проверка электромагнитной совместимости на финальных этапах проектирования сразу покажет насколько серьезное внимание уделялось данному вопросу. Компоновка современных устройств очень плотная и разместить все необходимые антенны, модемы и “фонящие” модули таким образом, чтобы они не мешали друг другу практически невозможно. Именно поэтому разработчикам приходится активно использовать металлизированную изоляцию и экранирование. Еще одна головная боль – мода на металлические крышки и корпуса, существенно ухудшающие условия прохождения сигнала, в этом случае приходится предусматривать пластиковую заглушку в районе антенны или придумывать более хитрые способы избежать ненужного экранирования сигнала.

Итоги

intro-laptop-experience

Как вы убедились, процесс проектирования современных ультрабуков, трансформеров и устройств 2-в-1 весьма далёк от простейшего “собрал все компоненты вместе, а потом добавил корпус”. Повторимся, ошибка на любом этапе проектирования может привести к тому, что разработчику придется вернуться обратно, отменив все последующие решения, какими бы удачными они не казались сами по себе. Также отметим, что активное развитие сегмента мобильных устройств ставит перед разработчиками новые задачи – интегрирование в корпус беспроводной зарядки, использование 4K-экранов и разъемов стандарта USB 3.1 и USB PD (PoweredUSB), а также поддержку моделей с несколькими ОС и новыми моделями использования.


Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: