“真·全面屏”降臨

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“全面屏”的概念最早誕生于2016年，行業(yè)內(nèi)泛指采用18：9或更修長顯示比例屏幕的手機。自從手機進入“全面屏”時代后，“屏占比”就成為了新款手機們比拼的關鍵參數(shù)，屏占比越高意味著這款手機的“視界”越震撼，更接近“滿眼全是屏幕”的視覺效果。

影響手機屏占比參數(shù)的因素有很多，比如屏幕上下兩端留給天線的凈空區(qū)域、屏幕兩側(cè)的BM（黑邊）區(qū)、聽筒揚聲器和光線距離傳感器的安置等。除了上述因素，前置攝像頭則是影響手機實現(xiàn)極致屏占比的“元兇”。為了干掉這個必須在屏幕上開個“窟窿”、影響屏幕整體性的家伙，手機廠商和相關產(chǎn)業(yè)鏈付出了諸多努力（圖1）。

比如，以魅族16系列為代表的手機，通過采用尺寸更小的傳感器，將鏡頭塞進了更窄的屏幕上邊框內(nèi)，成就“極邊全面屏”的;再比如，以小米MIX1/2/2s為代表的，將上邊框壓縮到極致，將前置攝像頭轉(zhuǎn)移到下邊框內(nèi)，自拍時需要將屏幕倒過來的;更主流的做法，則是采用異形屏幕設計，在屏幕頂部切割出一個“劉?！薄ⅰ懊廊思狻?、“水滴”、“珍珠”形狀的凹槽，用來容納攝像頭的;隨后還出現(xiàn)了以華為nova 4、榮耀V20/榮耀20、Galaxy A8s/S10系列為代表，在屏幕頂部挖出了一個窟窿來安置攝像頭的。

由于上述方案都沒有解決前置攝像頭對屏幕有效顯示區(qū)域空間的占用，所以常被用戶稱為“偽·全面屏”?，F(xiàn)階段最符合“真·全面屏”定義的，其實只限于采用升降式或翻轉(zhuǎn)式攝像頭、滑蓋或雙屏設計的全面屏手機?？上?，這類方案成本較高，機械結(jié)構存在使用壽命和容易堆積灰塵的問題，還會犧牲手機原本就很寶貴的內(nèi)部空間，從而影響電池容量和重量，造成續(xù)航時間和持握手感的下降。

來自挖孔屏的思考

冷靜思考，在現(xiàn)有的“偽·全面屏”手機中，“挖孔屏”設計無疑最符合廣泛用戶的審美，因為它可以擺放在屏幕頂部區(qū)域的任何位置上（圖2）?？上В瑹o論是基于AMOLED（三星S10系列）還是LCD材質(zhì)（其他型號）的屏幕，其攝像頭部分平時都是以一個“黑色的窟窿”示人，亮屏狀態(tài)下非常影響觀瞻，還需要系統(tǒng)和APP對這個黑窟窿的區(qū)域進行適配優(yōu)化，否則就會出現(xiàn)遮住圖標和顯示內(nèi)容的問題，遺憾多多。

LCD材質(zhì)的挖孔屏之所以攝像頭區(qū)域無法顯示內(nèi)容，是因為它需要挖透“背光層”，讓外部光線通過屏幕玻璃和液晶面板兩層結(jié)構最終到達攝像頭（傳感器）才能完成拍照成像，哪怕采用特殊的“盲孔”方案不破壞液晶面板（圖3），也照樣以黑窟窿的形態(tài)對著用戶。

問題來了，AM0LED材質(zhì)屏幕可以自發(fā)光，無需背光層就能顯示內(nèi)容。如果AM0LED材質(zhì)的挖孔屏也參考“盲孔”方案不破壞顯示面板，是否有機會同時滿足透光拍照和正常顯示的工作呢？正是出于這種思考，基于AM0LED屏幕定制的“屏下攝像頭”技術便浮出了水面。

屏下攝像頭技術參上

6月3日，OPPO和小米的高層先后曝光了旗下搭載屏下攝像頭技術的工程樣機（圖4），小米員工“Kevin王的日記本”甚至還在微博上表示“友商請注意，屏下攝像頭已經(jīng)注冊專利”（圖5），由此引發(fā)了屏下攝像頭技術的“口水仗”。我們在這里不討論該技術的發(fā)布順序，也不在意它是由小米或OPPO獨立研發(fā)，還是直接套用了三星和大力光等產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的現(xiàn)有技術，只聚焦于屏下攝像頭技術的實現(xiàn)原理。

不一樣的命名

小米將自家的屏下攝像頭技術命名為“小米隱視屏”，OPPO則將其稱為“透視全景屏”，它們與現(xiàn)有的屏幕指紋識別技術相似，前置攝像頭的區(qū)域平時不影響畫面顯示和操作，當前置攝像頭被APP激活時，攝像頭區(qū)域內(nèi)的屏幕會瞬間變透明，從而方便里面隱藏的攝像頭元成取景（圖6）。

來自AMOLED的機會

我們都知道，手機前置攝像頭的自拍效果，除了受制于傳感器型號、對焦技術和AI美顏算法以外，進光量也是非常關鍵的指標。而影響進光量的因素，則包含鏡頭光圈大小和光學鏡片的透光率。在過去，手機前置攝像頭的表面只隔著一層（屏幕）保護玻璃，對成像基本沒有影響。而屏下攝像頭，相當于把鏡頭放在了保護玻璃和顯示面板的下一層，光線需要透過多道隔層，中間還會產(chǎn)生光線折射、散射等情況，這更加劇了進光量的衰減。

前文提到的“挖孔屏”之所以在平時無法隱藏攝像頭，就是為了追求透光率，不得不一次挖透所有影響進光量的障礙（圖7），比如LCD屏幕時的背光板，AMOLED屏幕時對應的顯示面板，也因此失去了顯示畫面的能力。

這一次，無論是小米的“隱視屏”還是OPPO的“透視全景屏”，它們都是建立在自發(fā)光AMOLED屏幕面板的基礎上。和LCD相比，AMOLED面板具備更薄的特性，在透光率上原本就占有一定的優(yōu)勢。理論上，只要將AMOLED面板做得足夠薄，當透光率達到某個臨界的閾值，通過面板的光線就足夠讓隱藏其下的攝像頭完成成像。

可惜，現(xiàn)階段的技術水平還無法讓AMOLED屏幕面板薄到如此地步，因此想讓屏下攝像頭可以正常工作，就只能拿屏幕的現(xiàn)有結(jié)構“開刀”了。

相似的實現(xiàn)原理

按照小米官方對“隱視屏”的描述，在前置相機（獨有的屏鏡一體式鏡頭）區(qū)域是一塊小的“透明屏”，具有低反射、高透光率的特性。“透明屏”不拍照時可正常顯示屏幕內(nèi)容，拍照時則變?yōu)橥该鞑ＡВ▓D8）。當相機啟動的瞬間，屏幕和鏡頭共同作用，讓光線充分進入相機傳感器，解析力超過LCD的盲孔屏方案。

OPPO主打的“透視全景屏”在原理上和“隱視屏”相似，它也是采用兩塊屏幕拼接的方式，在前置相機對應的表面覆蓋了一層“透明屏”（OPPO將這個顯示區(qū)域稱為USC——Under-Screen-Camera）。和小米相比，OPPO對這部分“透明屏”的描述更加準確，它并非我們想象中的透明玻璃，而是通過重新設計前置攝像頭區(qū)域的像素結(jié)構，采用透光率更高的“透明材料”（圖9），也就是“可以變透明的AMOLED面板”。

我們都知道，手機專用的AMOLED屏幕面板由上到下通常是由傳統(tǒng)陰極材料、有機發(fā)光材料、傳統(tǒng)陽極材料三層結(jié)構組成（當然還有覆蓋其表面的保護玻璃）。為了保證AMOLED的熱穩(wěn)定性，最底層的陽極材料必須為透光率極低的黃色，而這也就導致普通AMOLED屏幕面板是“不透明”的。換句話說，想讓AMOLED屏幕面板“變透明”，就需要更換最底層的陽極材料。

小米和OPPO提到的那一小塊“透明屏”，其實就是使用了定制陽極材料的AMOLED面板，這種陽極材料有著更高的透光率，能讓外部光線透過屏幕和這部分AMOLED面板區(qū)域直達攝像頭內(nèi)部的傳感器，從而提升成像素質(zhì)（圖10）。在不使用攝像頭時，這一小塊“透明屏”還能正常顯示屏幕內(nèi)容，和整個AMOLED屏幕渾然一體，毫無違和感。

暫時無解的后遺癥

雖然改變陽極材料的部分AMOLED面板看似“透明”，但它的透光率依舊難以和真正的透明玻璃相比。換句話說，現(xiàn)階段屏下攝像頭很難做到和非屏下一樣的效果，光學素質(zhì)肯定會有一定的損失，自拍的照片略有偏色和模糊。同時，這部分可以變透明的AMOLED面板，在正常顯示時也存在色彩失真、分辨率降低的缺陷，在顯示淺色畫面時尤為明顯（圖11）。因此，采用屏下攝像頭的工程樣機，才會以深色壁紙加以掩飾。

由于屏下攝像頭技術存在上述缺陷，OPPO副總裁沈義人也在微博上透露，“新技術的實現(xiàn)沒有一下就發(fā)展到完美的。我覺得依照目前的實際體驗，很難大規(guī)模量產(chǎn)”（圖12）。

現(xiàn)階段，屏下攝像頭方案可以從軟硬兩個角度加以優(yōu)化。硬件方面，通過定制更大的光圈、傳感器尺寸和單像素面積的前置攝像頭，從而進一步提升進光量;軟件方面，通過白平衡+HDR+AI算法來提升畫面亮度與細節(jié)，再利用去霧化算法去除屏下攝像頭的霧面效應，進一步提升畫面清晰度（圖13）。但無論如何優(yōu)化，它短期內(nèi)都無法獲得傳統(tǒng)前置攝像頭方案的自拍效果，只能做到盡量接近。

小結(jié)

屏下攝像頭技術的出現(xiàn)，可以讓“真·全面屏”手機無需改變現(xiàn)有形態(tài)，徹底擺脫復雜機械結(jié)構的束縛，不會增加機身重量影響續(xù)航，堪稱最完美的全面屏解決方案。雖然該技術還存在顯示和成像質(zhì)量下降的問題，但正所謂“辦法總比困難多”，當更完美的陽極材料、傳感器和AI算法攜手后，就是“真·全面屏”手機徹底普及之時，一起期待吧。