全面屏的终极方案!屏下摄像头技术前瞻

光电与显示 · 2019-06-28

OPPO 和小米像商量好了似的,神不知鬼不觉地悄悄在微博上分别展示了自家屏下摄像头的方案。

小米的另一位话事大佬林斌就紧接着给出了小米的方案,并强调,这视频其实上个月就拍出来了。

小米公布屏下摄像头技术,更是将该项技术称为隐视屏。隐视屏技术将前置摄像头隐藏于屏幕之下。同时,前置摄像头区域的这块“透明屏”具有低反射、高透光率的特点。在自拍时,前置摄像头上方的屏幕转变为透明状态,使得光线充分进入。在不拍照时,“透明屏”可正常显示屏幕内容。

不管考的结果怎么样,那率先冲出考场的样子是真潇洒。

从现有的两段视频来看,OPPO 和小米展示的工程机好像都成功把摄像头藏到了屏幕之下。

在使用前置摄像头的时候,手机前额会生成一片黑色区域,来掩盖摄像头的工作区。

而不在自拍模式下时,则一切如常,几乎看不出前置摄像头在屏幕上的痕迹。

没有刘海,没有打孔,没有升降式摄像头,没有滑盖,完完全全的屏下摄像头设计。

小米和OPPO 这到底是练了什么神功,一下就解决了困扰各大厂商两三年的全面屏前置摄像头问题?

屏下摄像头真正的难点在于屏幕面板,它用的技术其实还是光电式屏下指纹的老技术。

简单来说,光电式屏下指纹就是在屏幕里塞了一个小镜头和图像传感器,当手指按到屏幕上时,屏幕发出的光打到指纹上,镜头再拍下指纹反射回来的光,通过算法对比完成指纹识别。

可惜的是,受限于屏幕材料和里面的黑白摄像头,这种技术只能用作识别指纹,想用这个镜头来拍照就有些夸张了。

相较于屏下指纹,屏下摄像头对于屏幕透光度的要求非常高,光源在进入镜头时若有一点点的不纯净,拍出来的照片就没法看。

这样一来,手机屏幕的材质就变得极为关键。

在传统工艺下,OLED 只能达到40% 左右的透光率,这是对于成像质量来说是远远不够的。

其实屏下拍照早已不是什么新技术,因为光电式屏下指纹的工作原理,本来就是通过在屏幕下方放置镜头和图像传感器:在手指按压到屏幕上时,由屏幕发出强光“照亮”指纹再由下方的摄像头拍摄反射的指纹图案,最后通过算法增强、图像对比,完成指纹识别。没错,你可能正在使用的小米9、OPPO Reno、vivo X27、华为P30等等手机已自带屏下摄像头。

既然可以实现屏下拍摄指纹,为什么不能自拍呢?

虽然都是在屏幕下方放置摄像头,但“屏下指纹”和“屏下自拍”还是有很大区别的。最明显之处就在于,屏下指纹是需要屏幕亮起、照亮指纹之后再用隐藏在屏下的传感器去“拍”指纹的反光,而且拍到的是黑白影像,对画质要求很低。

自拍当然就不同了,对摄像头像素、镜片、光圈等的要求都高得多,传统摄像头都放置在高透光率的保护玻璃后,而在“屏下自拍”设计中,就算屏幕像素可以变成透明,它们的透光率也要远低于光学玻璃,而且屏幕上每个像素之间的晶格、电路,也会在摄像头前方形成阻碍。

要想去除屏幕晶格、电路的影响,靠光学设计是做不到的,只能通过后期算法“滤”掉,并进行补色修复,事实上现有的AI技术完全可以胜任这部分工作,前提是对屏幕的微观结构非常熟稔。

但是屏幕透光率依然是横亘在屏下摄像头的最大障碍。理论上,利用OLED面板透明、每个像素点可独立控制开关的特性,当其发光的时候,看上去是没有缺口的,因为那一部分像素点并没有被阉割掉。要自拍的时候,只需要将摄像头部分的几个像素点熄灭,这样屏幕下方的前置摄像头就露出来了。

原理看起来简单,但放到实际应用上,远没有那么容易。虽然OLED面板可以是“透明”的,但是相较于光学玻璃来说,它的透光率远远达不到要求。目前的OLED面板的透光率仍然限制在50%以内,一般只能达到41%~47%左右,因而屏下摄像头的究极形态一时半会儿还出不来。

挖孔屏都来了,屏下摄像头还远吗?

挖孔屏是去年末出现的新解决方案,刚出来时也被称为屏下摄像头,不过无论是三星A8s的通孔亦或是华为Nova4、荣耀V20的盲孔,都破坏了屏幕显示,形成了一个“黑洞”,华为系破坏的是LCD的背光层,且对液晶层进行了特殊处理来增加透光率,三星则直接打穿了背光层和液晶面板,只留下玻璃盖板。

而屏下摄像头技术最明显的一点便是:摄像头非工作状态下不影响屏幕成像。显然,目前的挖孔屏手机都不能称之为真正的屏下摄像头手机,顶多叫玻璃盖板下摄像头,相对于刘海屏、水滴屏来说,虽然屏幕形态有很大变化,但仍属异形屏阵容。

而从小米透露出来的屏下摄像头方案来看,他们似乎已经在OLED 面板上做到了屏幕阴极、阳极的透明化处理。

当中间的发光层不亮时,整体就会非常通透。

和屏下指纹一样,前置摄像头被压缩到屏下,当拍照的时候,光线投射进屏幕进入传感器,不在拍摄情景下时,正常显示屏幕颜色。

在小米上传的视频中,手机转到某一个角度之后,在息屏状态下还是能隐约看见摄像头,这反而也证明了这块屏幕自下而上的通透度。

早在去年10 月份,三星就在自家的Samsung OLED Forum( 三星OLED 论坛)上,公布了各种屏下传感器的解决方案。

作为全球最大的手机屏幕供应商,三星做到了引领。

除了屏下指纹和摄像头之外,屏幕发声,触摸感应,都可以通过最新的SDC 技术整合到屏下。

长远来看,这项方案倘若真的成熟,手机厚度进一步变薄,屏占比达到100% 也不再是难事了。

2018年6月,OPPO便申请了“图像处理模块、摄像头和电子设备”等关于屏下摄像头技术的实用新型发明专利。这一系列发明专利申请的时间与OPPO Find X发布的时间很接近,或是当时OPPO众多的全面屏可行性设计方案中的一种,直到如今OPPO方面才官宣,意味着OPPO在屏下摄像头技术探索方面取得了阶段性成果。

OPPO的“透视全景屏”技术整合了前置摄像头与屏幕,从而能够实现更一体化的机身,一块完整的屏幕里,隐藏着前置摄像头,在不影响观感的情况下,却能实现和普通摄像头一样的拍照,面部解锁和视频通话功能。

目前尚不清楚小米、OPPO两家手机厂商何时将该项突破性技术运用到量产机型上面,或许真正意义上的的全面屏手机将于2019年年内推出。