實現(xiàn)量產(chǎn)并不容易

從實現(xiàn)“完美全面屏”的角度來看，去年比較流行的升降式前置方案算是一個相對成熟的路子。

不過在全面步入5G時代之后，升降式前置方案似乎在一夜之間全部消失了。究其原因，還是在于該方案存在許多難以解決的缺陷。比如龐大的結(jié)構(gòu)占用機身內(nèi)部空間太多，影響手機續(xù)航;機械結(jié)構(gòu)存在可靠性問題，同時也難以做到更好的防塵防水標準;增加了機身的厚度和重量，不便于手機“減重”等等。

于是，將前置攝像頭做到屏幕之后的想法自然就成為行業(yè)下一個重點攻克的技術(shù)難題。

在過去的一年多時間內(nèi)，先后有OPPO、小米、vivo等廠商展示過自家的屏下攝像頭技術(shù)。到了今年，先是維信諾這樣的上游供應(yīng)商，后又是中興表示將正式發(fā)布搭載屏下攝像頭技術(shù)的產(chǎn)品，而前兩天的小米更是宣布自家的屏下攝像頭技術(shù)已經(jīng)迭代到了3.0的版本。

如何將攝像頭隱藏到屏幕下方這個問題其實可以換一種問法：如何將屏幕做透明？

這其實在之前的小米透明電視的文章中我們就做過了科普，兩者之間異曲同工。將原本的前置攝像頭區(qū)域的屏幕，做成類似于小米透明電視的“透明屏幕”。相機在工作時該區(qū)域的屏幕能夠正常進入光線。相機不工作的時候，整個屏幕正常顯示內(nèi)容。這樣就相當于將前置攝像頭“隱藏”進了屏幕內(nèi)部。

背后的原理依然是利用透明像素技術(shù)，將該區(qū)域參與顯示的一部分像素做成“透明像素”，實現(xiàn)該區(qū)域屏幕的透明化。不過和透明電視單純追求視覺效果不同的是，屏下攝像頭要保證足夠的進光量，完成日常的成像。因此透明像素的數(shù)量就不能太少。理論上整個前置攝像頭區(qū)域的透光率越高，屏下攝像頭的成像效果也就越好。

所以除了驅(qū)動電路和像素結(jié)構(gòu)設(shè)計之外，還需要做一些材料、工藝層面的輔助措施。比如應(yīng)該使用透明度更高的新有機膜和無機膜材料，并對膜層結(jié)構(gòu)進行增透處理;盡可能在前置攝像頭區(qū)域用透明導電層最大限度地代替非透明金屬材料，提升屏幕的透明度，抑制光線的衍射。

除此之外，還要進一步優(yōu)化前置成像算法。要讓相機捕捉到更多的光線的同時，又能夠消除影響拍攝效果的衍射和眩光，抑制霧化效果，大幅提升照片清晰度和亮度。

要真正實現(xiàn)屏下攝像頭，其實是一個系統(tǒng)性的工程，其中的門道并不簡單。

天然存在的一個矛盾

也正因為相關(guān)技術(shù)的復雜性，屏下攝像頭方案一直都存在一些問題。

由于屏下攝像頭區(qū)域的屏幕一部分原本用于顯示的像素被做成了透明像素，這就造成這個區(qū)域在分辨率、透明度上和周圍的屏幕明顯的差異。由此帶來了兩個區(qū)域屏幕在顯示內(nèi)容的亮度、色域和視角上的明顯差異。

這就是之前被大家廣泛詬病的“紗窗效應(yīng)”，兩個區(qū)域的屏幕在顯示效果上的差異造成了攝像頭位置的屏幕在顯示內(nèi)容的時候會出現(xiàn)網(wǎng)格化、像素化的特征。這樣原本的攝像頭區(qū)域在日常使用屏幕的時候就容易出現(xiàn)明顯的“穿幫”，影響手機整體的顯示效果。這樣的情況，在早期工程樣機上體現(xiàn)得尤為明顯。

鑒于這種屏下攝像頭帶來的顯示效果，我們給它取了一個名字：空氣劉海屏。

第二個問題其實就是對于前置成像的影響。雖然屏下攝像頭區(qū)域的屏幕能夠保證光線的進入，但畢竟其中一部分像素參與了正常的內(nèi)容顯示。由于這部分顯示像素需要排布背后的驅(qū)動電路，無法做到透明，就相當于遮擋了一部分的光線。自然，屏下攝像頭在整體的進光量上和傳統(tǒng)的鏡組相比，打了不少折扣。

同時屏下攝像頭方案，還會帶來明顯的衍射和眩光問題。屏幕自身發(fā)出的光線，會對相機傳感器的光線捕捉造成干擾。還有屏幕材質(zhì)和鏡組本身因為材料不一致導致各種眩光問題，這些都會嚴重影響前置成像。

在之前的概念機上，這些屏下攝像頭機型普遍存在前置成像不清晰、不通透的現(xiàn)象，為了做到全面屏，大幅度犧牲前置成像，這明顯是不符合當前用戶的需求的。

其實可以看到，前面兩個問題本身就存在天然的矛盾：要盡可能降低“紗窗效應(yīng)”，就需要提升正常的像素數(shù)量。而由此帶來的透明像素不足的問題，又會對前置成像效果造成影響。

所以要真正實現(xiàn)可用的“屏下攝像頭”方案，需要在這二者之間找一個平衡點。

不必夸大對市場的影響

小米這次展示的“第三代屏下攝像頭方案”倒是提供了一個新的思路。早期的屏下攝像頭技術(shù)的透明方案是“1+3”的模式，即在四個屏幕像素中，只保留一個顯示像素，其余三個全部做成透明像素。這樣一來，屏幕透光效果增加了，但由于犧牲了大量的有效像素，攝像頭區(qū)域的PPI就會大幅降低，“紗窗效應(yīng)”嚴重。

小米的做法是將原有的子像素“做小”，然后將子像素之間的間隙區(qū)域做成透明，方便光線透過。這樣做的好處就是在保證了一定進光量的同時，保留了足夠多的有效像素。而每一個區(qū)域由于都保留了完整的RGB子像素，并沒有因此大幅度損失畫面精細度。所以我們可以看到，在小米官方演示的視頻中，其前置攝像頭被完美“隱藏”到了屏幕下方，沒有出現(xiàn)明顯的穿幫。

除了小米這樣在像素排布技術(shù)上的創(chuàng)新之外，屏下攝像頭方案接下來還有一個演進方向就是材料技術(shù)。理論上，只要原本屏幕的透光率越高，光線折損就越少，自然屏下攝像頭就能獲得更多的光線。這樣一來，數(shù)量更多、面積更大的像素就能夠用于正常的內(nèi)容顯示，紗窗效應(yīng)的問題也會隨之緩解。

據(jù)了解，當前的屏下攝像頭方案屏幕透光率約為30%，PPI為180左右（攝像頭區(qū)域）。而預(yù)計到明年年中，LG、三星等上游廠商會有透光率為60%左右、PPI為260的產(chǎn)品出現(xiàn)，這樣的顯示精度其實已經(jīng)基本能夠滿足需求，屆時屏下攝像頭方案可能會實現(xiàn)真正意義上的成熟。

如果順利，我們可能會在明年的一些旗艦機型上見到屏下攝像頭方案的搭載。這對于那些喜歡全面屏的朋友來說可能是一個好事情。但我個人認為，也不必過分夸大屏下攝像頭方案對于消費市場的影響。

目前來看，屏下攝像頭技術(shù)看上去似乎很美好。它更像是一個屏幕技術(shù)方案迭代的必然結(jié)果，也更像是一個介于全面屏和折疊屏之間的技術(shù)方案。接下來，可能會在諸如小米MIX4這樣的旗艦產(chǎn)品上見到該方案的商用。但這項技術(shù)是否能夠全面普及，更多的還是要持觀望態(tài)度。