屏下镜头最强科普：原理？实用？未来？一次搞懂！
黄阳
2020-09-06
10:27:58
来源：量子位
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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