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屏下摄像头迟迟未商用 阻碍它到来的竟是“邪术”?



在全面屏概念出现之后,人们便开始了对于手机屏占比的追求。随着智能手机全面屏形态的不断发展,手机正面屏幕的屏占比变得越来越大,曲面屏幕的普及也使得手机边框也日益见渐窄。因此在眼下,前置摄像头的存在已经成为了阻碍智能手机实现完整全面屏的最大障碍。

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vivo APEX 2020(12GB/256GB/全…产品综述|图片(18)|参数|报价|点评

采用刘海屏设计的iPhone 11 Pro

在全面屏时代为了安放前置摄像头的存在,市面上先后出现了刘海屏、水滴屏、滑盖式全面屏、升降式全面屏、挖孔屏等屏幕形态,在这之中升降式全面屏虽然解决了完整全面屏的问题但是其所带来的机身厚度和机械结构则为手机的工业设计提出了更多的难题,因此屏占比较小且容易普及的挖孔式全面屏设计成为了当下的主流。

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采用挖孔屏设计的小米10系列

在这种背景下,屏下摄像头开始为视为实现完整全面屏的关键技术。此前,OPPO、vivo、小米等手机厂商也分别展示了采用屏下摄像头技术的概念机型,但是采用该项关键技术的全面屏手机却迟迟没有实现量产。那么屏下摄像头技术是怎么实现的呢?迟迟无法实现量产发售的原因又是什么呢?下面便来聊聊这些话题。

摄像头上的“透明”屏幕

顾名思义,屏下摄像头技术就是将前置摄像头放置在屏幕下方,从而节约手机正面的空间,进而实现完整的全面屏设计。这里肯定就有朋友要问了:把摄像头放在屏幕下面不是会被屏幕遮挡,还能拍照吗?这也就提出了屏下摄像头技术的核心:如何让光可以透过屏幕到达摄像头。

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屏下指纹技术示意图

这点和基于光学技术的屏下指纹功能的实现方式有些类似,不过屏下摄像头技术对于透过率等核心指标的要求要远远高于屏下指纹功能。为了让光线透过屏幕,业界尝试了多种方法其中主流的一种思路便是在屏幕摄像头上方的屏幕区域采用高透光率材料,从而做到在兼顾显示效果的同时实现高透光率。

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维信诺屏下摄像解决方案

目前国内知名OLED屏幕厂商维信诺已经宣传实现了屏下前置摄像头技术解决方案的量产。维信诺的InV see™屏下摄像解决方案通过应用新型透明OLED器件、新型驱动电路和像素结构、高透明新材料等新型技术,实现了光线可以透过屏幕到达摄像头的效果。

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维信诺屏下摄像解决方案

同时维信诺的该方案还运用了特殊的像素排列方式优化等技术,尽量消除了屏下摄像头区域屏幕部分与主屏幕之间的亮度差异、色域差异和视角差异,从而实现了透光率与屏幕显示效果的有效平衡。目前除了维信诺的屏下摄像解决方案之外,还有多家厂商也在研究不同的屏下摄像头解决方案,不过由于尚未发布我们就不多加讨论了。

阻碍屏下摄像头面世的竟是它?

采用高透明屏幕材料的屏下摄像解决方案可以说很好的解决了光线透过屏幕到达摄像头的问题,但是由于光在到达摄像头传感器的过程中经过了屏幕的透明材料,因此会受到光学干扰、衍射、杂闪光等因素的干扰,从而带来雾化、眩光、清晰度下降等问题。简单理解来说,就是手机的前置摄像头在隔着一层不能满足镜头光学设计要求的塑料板进行拍摄,而且这块塑料板的透光区域周围可能还会发光。

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屏下摄像头透明屏幕技术示意图

而这些问题的存在,便会在一定程度上会导致手机屏下的前置摄像头成像水准的下降,进而导致手机自拍效果的下降,如何解决这些问题便成为了手机厂商所要面对的现实。因为在社交网络应用发达的今天,使用前置摄像头进行自拍和视频聊天已经成为了大多数人的日常应用,特别是被网友戏称为“亚洲四大邪术”之一的美颜自拍功能便很难实现良好的效果。

算法+硬件 双管齐下解决难题

也就是说手机厂商想要将屏下摄像头技术应用到智能手机上并实现量产发售就需要解决自拍效果和屏下摄像头区域与周边显示效果差异的问题。接下来就通过目前已经展示过运用屏下摄像头技术的概念机型,来一窥手机厂商将如何解决这一难题。

在2019年的MWC19上海展会上,OPPO展示了一款使用屏下摄像头技术的原型机,OPPO将使用这一技术的屏幕称其为透视全景屏。据OPPO介绍,透视全景屏采用了一块高透光率屏幕并将前置镜头置于其下,也就是我们前文所讲的高透光率材料方案。在为了提高透光率,OPPO专门定制了一块像素结构经过重新设计的显示屏,以确保摄像头能够收到足够的光线进而保证成像质量。

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OPPO屏下摄像头概念机

同时OPP还为屏下放置的摄像头配备了相比普通前置摄像头更大的光圈、更大的传感器以及更大的单像素尺寸用以增强摄像头的感光能力。并且OPPO的工程师还在软件层面对摄像头进行了优化,运用白平衡算法、HDR算法与AI去雾算法等先进技术来增强屏下摄像头的成像能力。从MWC19现场的实用体验反馈来看,OPPO的屏下摄像头方案已经接近成熟。

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OPPO屏下摄像头技术演示

除了OPPO之外,vivo也在最新的概念机APEX 2020上使用了屏下摄像头技术,从而实现了无孔一体化的手机设计。据悉,APEX 2020通过改变了屏幕像素排布设计和电路设计,将前置摄像头上方屏幕的透光率扩大到了其他区域的6倍,同时配备了一颗1600万像素的前置摄像头并运用像素四合一技术来加强前置摄像头的感光性能。

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vivo APEX 2020真机图

此外APEX 2020也选择了使用算法来进行成像优化,以避免光学干扰、衍射、杂闪光等对相机拍照质量的影响。从vivo官方放出的APEX 2020自拍样张上我们可以看出APEX 2020的屏下摄像头成像效果已经十分可用,考虑到APEX 2020所搭载的微云台技术已经实现量产,我们也不难想象vivo的屏下摄像头技术也可能很快被应用到量产当中。

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APEX 2020自拍样张

总结

目前来看,屏下摄像头在硬件技术上已经达到了成熟可用的程度,目前主要的难点还在于屏下摄像头的成像质量无法与常规的前置摄像头技术相提并论,但是我们也通过各大手机厂商的概念机型得以了解对于屏下摄像头技术的优化正在快速推进中。考虑到电子技术一旦实现突破,便可以实现飞速的发展和普及,因此不久之后我们便可以看见搭载屏下摄像头技术的机型量产上市。

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中兴AXON A20 5G

近日,国内知名手机厂商中兴便在网上官宣了中兴AXON A20 5G手机的宣传照,并宣布将于近期发布这款搭载了量产版屏下摄像头技术的智能手机。根据目前中兴在微博上透露的信息,中兴AXON A20 5G的屏下摄像区域在整个屏幕中占比仅为千分之二,并采用了超高透微米级新材料来实现透明屏幕效果。由此可见,智能手机形态距离实现真正的完整全面屏已经并不遥远了。