2020-09-06 10:33

屏下镜头是怎么实现的?

#高新技术流

中奇 万铎 黄阳 发自 凹非寺

鹅板凳 | 公众号 ebandeng


首个量产屏下摄像头手机,这个星期终于发布了。

       




在此之前,小米也抢先对外展示了自家的新一代屏下摄像头技术。

 

可以说,从去年6月份OPPO和小米相继公布原形机开始,时隔一年,这项技术总算是落地了。

 

那么,这些厂商是怎么把摄像头藏到手机屏幕底下的?同样是摄像头,中兴和小米又有什么区别呢?

 

今天大鹅就跟大家好好聊聊这件事。

 


区别在哪里?



摄像头的工作原理就是把环境中的光,经过感光元件,处理成数字信号。

 

       

     

 

可以说,摄像头成像,本质就是硬件接受光的过程。

 

但问题就在于,普通的面板是不透光的,要实现屏下摄像头的效果,在硬件上就要对显示面板做两个处理——

 

  • 把屏幕上除了OLED有机发光材料以外的部分全做成透明的;

  • 调整屏幕中像素的布局。

 

第一步大鹅在之前的聊小米透明电视的时候已经说过了,大家有兴趣可以看看之前的内容。

 

简单来说,以现在的能力,把除了OLED层以外的结构,完全替换成透明材料并不困难。

 

但因为OLED显示屏中,发光的OLED材料没法做透明。

 

所以在第二步,也就是屏幕中像素的布局部分,就开始出现了两个流派。

 

中兴的方法是抠像素。

 

也就是说在摄像头区域,按照一定比例把原有的子像素抠下来,让这些位置变成透明的,让一部分光线照进去,传到下面的摄像头里。

 

小米则是进一步细化,把这步分成了两步走。

 

先是把AMOLED屏幕上像素之间的缝隙,也就是电路以及控制像素开关的半导体尽量放到像素点的后面。

 

也就是图里小指头指的那些东西。

 

       

     

 

接着呢,在摄像头区域把单个像素的面积缩小,让像素与像素之间的空隙变大,让这些缝隙透光。

 

       

     

 


效果咋样?



原理算是说完了,但是你可能还会有一个疑问?

 

这又是抠又是挡的,镜头区域都成筛子了,那还怎么成像嘛?

 

这大可不必担心,不知道大家小时候有没有见过一种叫做看电视护眼眼镜的玩意儿。

 

       

     

 

 

看还是能看的,只是多少还是被挡住了,所以这个成像效果嘛,平时视频一下倒也可以。

 

但要想好好自拍,即便是有后期算法加持,也还是有股梦回200w像素前置那味儿了。

 

       

     

 

乐观一点看,起码这个物理磨皮效果还是拉满的。

 

拍照基本算是合格,更大的挑战在屏幕显示效果这块。

 

先说中兴,镜头部分少一大堆像素,细腻度肯定就上不去了,

 

这就会造成两个问题——

 

一是这个区域显示一个像素的细线时,由于像素的缺失细线可能就消失了。

 

二是由于红色像素面积最小,所以显示红为主的画面时候,这个区域会格外明显。

 

小米这个像素数量没变,只是空隙变大了,所以对显示效果的影响并不大。

 

       

     

 

仔细盯着这块,也不会大果粒的问题。但在某些特定角度下,亮度差异还是挺明显的。

 

       

     

 


为什么这么难?



有人就会说了,这个屏下指纹不也发展了有段时间了么?怎么屏下摄像头就这么困难呢?

 

主要是因为,屏下摄像头要记录彩色信息。

 

而屏下指纹,只需要记录黑白纹理就可以了。

 

所以屏下摄像头要求的透光率就要比指纹高出很多来。

 

然而屏幕的像素密度和屏幕的透光性,这本身就是一个鱼和熊掌的问题。

 

千辛万苦在像素之间挤出缝隙来,还要防止屏幕像素本身发出的光对前置相机的干扰。

 

去年OPPO和小米展示的最初版本的采用的都是抠像素的方案。

 

目前来说,这种方案技术最成熟,也是这次中兴使用的方案。

 

方案的提供方,是维信诺。

 

       

     

 

这是一家2001年成立的国产企业,前身是1996年成立的清华大学OLED项目组。是中国大陆第一家做OLED产品的企业。

 

而小米这套缩小像素,在缝隙间挤出区域透光的方案则来自华星光电。

 

       

     

 

华星光电是TCL控股的子公司,成立于2009年,一开始主要是给TCL电视做液晶面板的。

 

2017年3月,宣布在武汉建立手机专用的LTPS-AMOLED产线,今年也正式投产了。

 

今年8月28日华星光电还和三星显示株式会社签了协议,双方交叉持股,在显示领域也算是难得的国产之光了。

 

大鹅跟小米的人聊了聊,他们表示搭载华星光电屏下摄像头的手机要等到明年了。

 

目前量产的难点在于把两种大小的像素制作在一块屏幕上太费劲,产能上不去,良品率不达标,价格也下不来。

 

其实除了这两家,京东方也在去年年初申请了屏下摄像头的专利。

 

       

     

 

只不过它采用的是内部机械结构,在物理层面把屏幕分为普通显示区域和摄像头区域。

 

需要用前置镜头的时候把镜头上方的屏幕挪走,不用了再挪回来。

 

理论上对显示效果没啥影响,但挤压内部空间是少不了的了。

 


结语



有人就要问了,升降式摄像头不挺好的么?干嘛非得费劲研究屏下摄像头,整老半天显示效果拍照效果都还不行。

 

首先进灰、不扛摔这些显而易见的问题大鹅就不说了。

 

咱们可以看一下去年采用了升降摄像头手机的重量和厚度,以及没采用这个设计的手机重量和厚度。

 

       

     

 

这时你就懂了,这玩意太占内部空间了,如果又要升降又要轻薄,那么就不得不在什么防水防尘、无线充电这些卖点上动刀了。

 

这也是为什么升降摄像头火了一两年以后,今年大多旗舰手机又回归挖孔屏了。

 

可以预见的是,现阶段乃至未来半年到一年时间,屏下摄像头都还没发展到可以喊真香的地步。

 

目前这种调整像素布局的解决方案,都无法规避显示效果差异和前置拍照效果差的问题。

 

但万事开头难,记得一开始,屏下指纹也很难用,但现在搭载这种技术的手机已经不是啥新鲜事了。

 

所以,对于屏下摄像头这项技术的前景,起码大鹅自己还是比较乐观的。

 

而且最重要的是,这次在硬件技术上,我们并没有落在国外厂商后头。


-完-

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