在数码圈内,每个月我们都能见到大量的新产品、新技术出炉,尤其是上半年,因为上半年有不少和消费电子产品有关的展会,厂商、供应商往往会在这些展会前后给我们带来一些新东西。
之前在工程机/概念机上,已经有厂商实现了全屏屏幕指纹、100W 快充这样的黑科技,以及全机身无开孔等惊艳的设计。一旦这类技术达到成熟、能够进行量产、成本能够降低到合适的水平,它们就会立刻出现在厂商们的新机上。
现如今,基于机械升降前摄的真全面屏设计已经被下放到了千元机上,再一年前,我们不敢想象这样的技术会这么快就被这么大面积地使用,连千元机都已经能够用上这样的设计。
从屏幕指纹的高速迭代,到手机屏幕形态从刘海屏进化到水滴屏、打孔屏以及现在的真全面屏,在这两年间智能手机的发展可以说是相当相当迅速的,两款产品在发布时间上可能只相隔了半年,但是看起来像是差了好几年的产品一样。
在追求真全面屏的道路上,厂商一直没有停下他们的脚步。手机的屏占比一路从 80% 多提升到 90% 多,屏幕的形态也是一变再变。
现阶段,打孔屏、魅族 16 系列使用的上下对称边框全面屏是目前屏占比超 90% 的较好的解决方案,其中魅族 16 系列的解决方案和最终终极的全面屏解决方案是比较接近的,但是由于前置摄像头仍然被放置在上边框上,魅族 16 系列的这个设计已经很难进一步将屏占比推高。
其他的解决方案都会有这样、那样的一些问题,例如水滴屏,水滴屏需要在屏幕的水平居中部分开一个缺口,这个缺口虽然不太影响手机的日常使用,但是它看上去实在是不太美观。
虽然大部分消费者都能忍受这类缺口的存在,但是显然这并不是全面屏的最佳解决方案。屏幕之所以会有缺口,主要是因为前置摄像头没有地方放,只能采取这样一个相对折中的方案放置。
在机械升降前摄推出后,厂商们像是打开了新世界的大门一样,推出了非常多将前摄隐藏甚至是直接砍掉的设计方案,用各种各样的方式实现了真全面屏的设计。
例如 vivo NEX 双屏版和努比亚 X,它们就砍掉了前摄,通过在手机背面添加一块屏幕让后摄能够兼有前摄的功能。又如华硕 ZenFone 6,它通过一个翻转设计让后摄能够翻转到手机上侧,作为前摄使用。
在厂商无尽的创造力下,至少在手机外观设计这一块,Android 阵营已经全面实现了对 iPhone 的超越。
如今,Android 厂商面向真全面屏发起了新一轮的冲刺,这一次他们要挑战的是实现真全面屏中难度最高的,也是真全面屏所有解决方案中的一个终极解决方案 —— 屏下摄像头。
屏下摄像头这一设计理念在真全面屏还没有出现的时候就已经被提出了,这一设计理念主要是基于 OLED 的特性提出的。OLED 屏幕具有超薄、自发光的特性,它并没有 LCD 屏幕那样的背光层、液晶层,屏幕上的像素点实际是由一个又一个的 OLED 构成的。
由于 OLED 屏幕像素点和像素点之间存在间隔,在 OLED 不点亮的时候,部分光线实际上可以穿透屏幕到达屏幕下方。这样的特性为屏下摄像头的实现提供了基本条件,同样这也是光学屏幕指纹的基础。
在当时由于技术方面的局限,厂商并没有办法在真机上实现这样的设计。这主要是因为当时的屏幕在光学特性上不能满足屏下摄像头的要求,包括透光率、反射率、折射率等。想要实现较好的屏下摄像头的效果,一方面屛厂要对屏幕做很大的改良与优化,另一方面
不过当时厂商、供应商们在屏幕指纹方面的研究并没有白费,因为实际上屏幕指纹也算是「屏下摄像头」,因为光学屏幕指纹的原理就是屏幕向手指表面打光,屏幕下的传感器捕获手指反射到屏幕下方的光线,从而获得手指表面的图像信息。之后系统会自动将这个图像信息和之前录入的指纹信息进行比对,进行识别判断。
光学屏幕指纹组件中负责采集指纹图像的「传感器」实际上就是一颗摄像头,即使是汇顶最新一代的屏幕指纹模组也是这样。
这意味着「屏下摄像头」实际上是一个已经被实现了的特性,厂商需要做的更多是对屏幕本身进行优化,使其光学特性能够尽量满足做屏下前摄的要求。
今天,小米和 OPPO 抢发屏下摄像头的技术 Demo,看起来两家都已经在屏下摄像头方面取得了一定的成果。双方都放出了相关样机的演示视频,确实屏下前摄在今天已经不再是梦想。
从两家放出的演示视频来看,在非拍照状态下,整个屏幕是浑然一体的,整部手机正面只有屏幕,至少在视频中,我们根本察觉不到摄像头的存在。
在拍摄状态下,手机的顶部部分像素会熄灭,此时前摄能够正常工作。从视频上我们并不能看出前摄的确切位置,但是从屏幕上的显示来看,这颗位于屏下的前摄工作是能够正常工作的,而且效果很不错。
小米的演示视频在效果上和 OPPO 是类似的,但是背后两家厂商使用的是截然不同的解决方案。更加重要的是,双方在屏下摄像头的实现上都有自主的技术,而非供应商提供的解决方案。
在 OPPO 的实现方案中,屏幕会被分为两部分,一部分透光率高,另一部分透光率低,前摄就被放置在了透光率高的这一部分下。
你可能会感到疑惑,在一块完整的屏幕上,OPPO 是如何对屏幕透光率进行控制的呢?
从 OPPO 公开的专利来看,OPPO 应用到了「微透镜」这一技术,它们通过在 OLED 屏空隙中放入这种体积非常小的、透明的透镜来提升屏幕的透光率,使得图像传感器能够接收到足够的光线进行成像。
需要注意的是,这个时候前摄虽然能够成像,但是图像并非是正确的,由于光线只能透过 OLED 像素点的间隙射到传感器上,因为缝隙到图像传感器之间存在一个角度上的差异,所以一些光线会在图像传感器上错误地成像。
这就使得 OPPO 需要通过一些后期的图像处理算法来优化这方面的成像错误,还原尽可能正确地结果。在这个解决方案中,后期的「重建图像」其实才是真正的难点,因为成像错误是物理上的问题,所以我们只能通过后期的算法去尽可能弥补、消除这样的错误,这样的算法实现难度是比较高的。
得益于现在旗舰机内的 DSP 都很强大,所以即使算法比较复杂,手机也能够在拍照过程中对图像进行很好的处理。
小米的解决方案就和 OPPO 截然不同,小米的解决方案明显要更简单粗暴一些。
他们直接对屏幕进行了改良,将屏幕上的阴阳极改成了透明的,这个改动能够让屏幕的透光率得到直线提升,进而使其满足屏下摄像头的需求。由于整个屏幕都使用这样的高透光率阴阳极会极大抬升屏幕的制造成本,所以小米的方案和 OPPO 一样,屏幕也分为了高低透光率两部分。
他们只在前摄区域应用了这样的「透明屏」,这一部分「透明屏」和其他的普通 OLED 部分是无缝连接的。
在这个解决方案上,小米也和屛厂达成了深度合作,实现了整个「隐视屏」的定制。
所以从今天开始,屏下前摄技术有了,现在就看哪家厂商能够率先实现量产推出新品了。笔者个人预测最快今年年底 OPPO、小米就会有相关的产品推出,后续其他厂商(如 vivo、华为、三星)在这方面可能也会公布新的进展,由于各家的技术都是专利技术,所以各家的解决方案都是不尽相同的,因而屏下前摄可以说是手机界的新一轮百花齐放。
不得不说,国内手机厂商在研发方面的能力确实是相当强悍的,iPhone 在这些国产手机面前已经失去了优势。虽然你可能会说,这些技术都还只是在 Demo 阶段,但是由于厂商们都对屏下前摄这个技术点非常重视,其优先级甚至远高于全屏屏幕指纹,所以笔者个人认为它很快就能走到量产线上。
屏下前摄 + 屏幕指纹 + 5G,这可以说是 2019 年年底或 2020 年初旗舰机最梦幻的配置了。