到目前為止，把屏下攝像頭技術大規(guī)模量產(chǎn)的手機廠商，僅有中興一家。
2021 年，這個數(shù)字至少會大于 2。小米 Redmi 產(chǎn)品總監(jiān)王騰近日回應關于 MIX 系列今年是否會更新時說，“都這么問了，沒有是不是說不過去？”
MIX 系列向來是小米探索技術落地的前哨站，而雷軍去年就說第三代屏下攝像技術將在 2021 年量產(chǎn)。
▲雷軍稱 2 月 7 日他將解答 “今年有 MIX 么？”這個問題
另外，小米 2 月 5 日發(fā)布的四曲面瀑布屏概念機，據(jù)稱也采用了小米第三代屏下攝像技術，實現(xiàn)了機身 “零開孔”。
▲小米四曲面瀑布屏概念機
從 2019 年到 2020 年上半年，小米、OPPO、vivo 三家為屏下攝像頭技術爭得火熱，去年 9 月，中興突然半路殺出，成功 “截胡”。
中興的首款屏下攝像頭手機中興天機 Axon 20 5G，根據(jù)實際體驗來看，其前置拍照效果、屏下攝像區(qū)的顯示效果均已初步具有可用性。
其實早在 2019 年 6 月，小米和 OPPO 就曾 “不約而同”地公布了自家的屏下攝像頭方案，但那時雙方都是通過高管微博曝光的方式來呈現(xiàn)的，微博視頻和動態(tài)圖的畫質(zhì)有限，因此當屏幕正常顯示時，前置攝像頭區(qū)域的效果到底怎么樣？我們不得而知。
2020 年 2 月，vivo 又發(fā)布了一款小規(guī)模試產(chǎn)的概念手機 Apex 2020，一些媒體有機會一睹屏下攝像頭的 “真容”。從樣張和視頻來看，前置攝像頭區(qū)域在淺色背景下仍然 “較暗”。
▲Apex 2020 概念機屏下區(qū)域近距離拍攝
對于屏下攝像技術推進，小米高管盧偉冰就曾在微博中公開表示，“以目前的技術能力，無法找到兼顧顯示效果和相機效果的有效方案。”
近兩年來，在一些智能手機新技術的嘗鮮中，中國手機廠商和供應鏈企業(yè)逐漸走到前面，不論是高刷屏、百倍變焦還是百瓦快充，中國廠商都率先實現(xiàn)了技術量產(chǎn)。
屏下攝像頭背后，有哪些技術難題需要克服，而實際體驗到底還存在哪些不足？
帶著這些疑問，智東西作為少數(shù)受邀媒體，體驗了小米第三代屏下攝像技術的工程樣機?？梢哉f ，屏下攝像頭，無疑又將成為中國手機廠商的下一個技術高點。
▲小米屏下攝像頭 3.0 工程機（左上角打孔屏下前攝）
一、相機：我要光！屏幕：我要顯示！
在中興屏下攝像頭手機落地之前，技術的發(fā)展主要受制于屏幕透光率與屏幕顯示效果不可兼得。
我們知道，拍照的關鍵因素之一，就是光。沒有足夠的光線，就算有再強大的圖像傳感器也無處施展拳腳。光與相機，就像食材和廚子，巧婦難為無米之炊。
屏幕中的像素點、陰極、陽極和電路等部分都會明顯降低透光率，而想要保證良好的成像效果，屏幕的透光率就必須在 90% 以上。
如果從屏幕的陰陽極入手，采用透明陰極、陽極材料，則屏幕的亮度、顏色表現(xiàn)都會因此受到影響。如果減少前置攝像頭區(qū)域的屏幕像素數(shù)量和電路排布，則屏幕分辨率就會下降，屏幕的 “紗窗感”就會增強，引起觀感的不適。
當然，通過算法的加持，可以去除一些固定結構的干擾，從而獲得更加干凈的圖像，不過算法的大量使用也會一定程度上增加畫面的涂抹感。
因此，魚和熊掌如何兼得，如何兼顧屏幕顯示效果和透光率，是各家工程師都在絞盡腦汁去思索的。
中興 A20，據(jù)稱屏下攝像頭部分的面積只占整個屏幕面積的千分之二，為了解決透光率問題，中興首先從屏幕材料入手。
中興通訊終端事業(yè)部總裁、努比亞技術有限公司總裁倪飛在發(fā)布會上對于中興的屏下攝像技術做了解釋，稱中興在陰極、OLED、陣列這幾個屏幕主要層使用了新的材料，提升了透光率。另外對屏幕的膜層結構做了處理，在提升透明度的同時抑制光學衍射。
另外，中興用了一顆獨立驅(qū)動屏顯芯片來對 “屏下攝像區(qū)”和 “常規(guī)區(qū)”兩部分屏幕進行整體驅(qū)動，這樣可以解決不同區(qū)域間顯示同步的問題。當然，屏下攝像區(qū)的像素，其排布方式和尺寸都跟常規(guī)區(qū)是不一樣的。保證拍照時透明、不拍照時正常顯示。
在驅(qū)動電路設計上，中興采用了一種環(huán)形電路設計，這樣可以減少不透光的電路部分對光線的影響，從而進一步提升了透光率。
當然，除了硬件的升級，中興也在前置拍照中融入了一些優(yōu)化算法，比如消除衍射光和眩光、抑制畫面的霧化效果、提升照片的純凈度和畫面亮度。這些對于實際成像效果還是有比較明顯的優(yōu)化作用的。
說了這么多，中興 A20 的實際表現(xiàn)到底怎么樣呢？根據(jù)媒體實際測試顯示，中興 A20 的屏下攝像區(qū)域在日常使用時已經(jīng)基本 “無感”，尤其是在觀看視頻、圖片等場景中；前置拍照的亮度、細節(jié)都較之前其他家公布的方案有了比較明顯的提升。
▲中興 A20 淺色背景下顯示效果
▲中興 A20 觀看視頻
不過在淺色背景下，仍然能夠 “隱約”看到屏下攝像區(qū)域。
▲中興 A20 在某些角度淺色背景下，屏下攝像區(qū)域的 “紗窗感”
總體來看，對于屏幕材料的透明化處理，多少都會對屏幕像素產(chǎn)生一定的影響，從而令屏下攝像區(qū)域和正常區(qū)域的屏幕有所不同。不過相比打孔屏的開孔，屏下攝像頭的感知度已經(jīng)非常低了。
二、小米第三代屏下攝像：分辨率不變，還能更透明？
就在 2020 年中興 A20 屏下攝像頭手機即將發(fā)布前的一個禮拜，小米 CEO 雷軍也在微博上曝光了小米最新的屏下攝像頭技術，官方稱之為 “3.0”版本，不過雷軍說，“大家別急，預計明年量產(chǎn)?！?/p>
“明年”已經(jīng)到來。
在去年小米開發(fā)者大會上，雷軍就強調(diào)了拍照、屏幕、充電、系統(tǒng)等方面都是小米自研技術發(fā)力的重點方向。屏下攝像技術，無疑需要拍照和屏幕團隊的密切協(xié)作。
根據(jù)小米發(fā)布的官方信息來看，在 2019 年 6 月發(fā)布的第一代技術中，小米采用了透明的陰陽極材料，但屏幕顯示的亮度、色域和色準都受到了影響；第二代技術增加了透明區(qū)域，減少有效像素，但是由于分辨率下降，屏幕 “顆粒感”增強。
由于這些問題，小米屏下攝像頭技術的前兩代都沒有量產(chǎn)。這一次，小米稱其第三代屏下攝像頭技術為 “終極形態(tài)”，并將于明年量產(chǎn)。
具體來看技術本身，小米通過不同的像素排列方式，讓屏下相機區(qū)域在物理像素層面保持了 “全分辨率”；同時他們優(yōu)化了像素尺寸，提升了像素間的透光間隙，并且重新設計像素驅(qū)動電路，采用透明導線設計，從而整體上實現(xiàn)了更高的透光率。
簡單理解，就是像素數(shù)量不變，但通過尺寸的調(diào)整增加間隙，并且讓間隙 “更透明”。
小米稱，在這樣的技術前提下，屏下相機區(qū)域的屏幕可以在保證亮度、色域、色準的同時，兼顧高透光性，實現(xiàn)顯示效果和自拍表現(xiàn)的平衡。
相比之下，中興的方案更加注重拍照效果，由于使用了剛性 OLED 屏幕，其玻璃基底的透光性要先天好于小米的柔性 OLED 的 PI 基底。不過在顯示效果上，中興 A20 在分辨率上的降低會增加屏幕的 “顆粒感”，透明陰極的采用也會帶來 EL 器件性能的略微下降。
在小米的屏下攝像頭方案落地前夕，智東西作為少數(shù)業(yè)內(nèi)受邀媒體，已經(jīng)對小米屏下攝像 3.0 方案 “工程機”進行了初步體驗。
▲小米 2.0 方案（左）與 3.0 方案（右）的效果對比
根據(jù)實際體驗來看，基于小米 10 尊享版 “改裝”的屏下攝像頭機型，其屏下相機區(qū)域在正常使用過程中已基本無法察覺。僅有在角度很大的斜向觀看淺色背景時，才會略微顯現(xiàn)，但這種角度已經(jīng)基本偏離了用戶日常使用的觀看角度。
并且左上角的打孔設計，本身感知就會比居中打孔要弱一些，因此在日常使用時很少會注意到屏下攝像頭的存在。我平日使用的是一加 7 Pro，這是一款采用升降前攝設計的 “真全面屏”手機，可以說，在視覺觀感上，兩者基本已經(jīng)感受不到差異。
▲小米 2.0 方案（左）與 3.0 方案（右）的前置拍照效果對比
在前置自拍方面，實際拍攝效果可用性比較強，并且相比上代的 2.0 方案，很明顯的特點就是畫面細節(jié)更豐富，畫面的算法涂抹感降低。當然其成像與主流旗艦手機的前置自拍效果相比，還有比較大的優(yōu)化空間。
工作人員告訴智東西，由于現(xiàn)在是工程機階段，因此還有一些 “瑕疵”，但最終量產(chǎn)機型仍然會做進一步完善。
三、手機廠商連同供應鏈發(fā)力，三星屏下率先試水 PC
小米、中興之外，OPPO、vivo、華為等廠商都在推進屏下攝像技術的落地，而國內(nèi)的主流面板廠商也對屏下攝像頭技術很感興趣。
2019 年 6 月，雖然 OPPO 和小米同時展示了屏下攝像方案，但其實技術原理是完全不同的。根據(jù) OPPO 專利顯示，他們將屏下攝像區(qū)域做成了可透光的，而正常顯示的區(qū)域是不透光的。
平時屏下攝像區(qū)下面有投影組件負責顯示圖像，拍照時，投影組件關閉，成像組件工作，從而實現(xiàn)拍攝，當然，屏下攝像區(qū)域的像素是做了稀疏化處理的，因此顯示效果應該會受到一些影響。
▲OPPO 相關專利
vivo 是選擇了一種在屏下攝像區(qū)使用 PMOLED 屏幕，其他區(qū)域使用正常屏幕材質(zhì)，PMOLED 材料由于結構更薄，透光率也會相對高一些。魅族則是直接將石墨烯材料用在了屏下攝像區(qū)，然而顯示效果就無法得到保證了。
當然，屏下攝像技術也少不了華為，他另辟蹊徑，通過電壓調(diào)節(jié)來控制屏幕的透明度，從而實現(xiàn)屏下攝像頭的光線獲取。有意思的是，在 2020 年的 CES 上，一加也曾展示了一種 “電致透明”材料，可以通過調(diào)整的電壓來控制玻璃透明與否。
在屏下攝像技術的探索中，京東方顯得有些 “思路清奇”，他們沒有在屏幕材料上做文章，而是通過一種機械結構，在需要前置拍照時，將屏幕直接 “移走”。不過至今這種方案還沒有實際落地。
▲京東方相關專利
與京東方相比，TCL 華星的方案就可行的多，根據(jù) TCL 華星研發(fā)人員透露，從 2019 年 6 月 OPPO 的屏下方案，到 2020 年 2 月 vivo Apex 2020 概念機，再到如今小米最新的屏下攝像 3.0，其屏幕方案均來自于華星。
目前，中興 A20 所采用的是維信諾的方案?？梢?，在終端廠商 “炫技”的背后，是中國屏幕面板企業(yè)在共同努力。
與國內(nèi)的熱火朝天形成鮮明對比，三星、蘋果等海外巨頭似乎對屏下攝像技術顯得有些 “冷淡”，至今沒有什么實際動作。
其實三星早在 2018 年年末就曾被曝光過一項屏下攝像頭專利，只不過在那時，屏下攝像頭聽起來還有些 “夢幻”，因此也沒有引起什么大的動靜。
兩年過去了，三星 Note 20 系列曾被寄予厚望，會首發(fā)屏下攝像頭技術，而 8 月靴子落地，大家等了一場空。
好在三星前不久發(fā)布了一款搭載了屏下攝像頭的筆記本產(chǎn)品，也算是在 2020 年的尾巴里趕上了屏下攝像頭這波熱潮。
▲三星筆記本屏下攝像技術
蘋果不但沒有動靜，連相關專利也鮮有曝光?？梢岳斫?，蘋果就連高刷都遲到了兩年多，蘋果對于新技術的采納是十分嚴謹?shù)模笠埠芨摺?/p>
從屏下攝像技術發(fā)展的整體情況來看，目前已經(jīng)基本可以形成兩條技術路徑：TCL 華星選擇以顯示效果為先，不降低分辨率，但這樣的方式需要匹配以圖像算法做定制化開發(fā)；維信諾選擇以拍照效果為先，略微降低分辨率，這樣的方式則需要考慮屏幕顯示效果要如何優(yōu)化。
TCL 華星研發(fā)工程師告訴智東西，屏下攝像頭將會成為未來智能手機市場需求的一大技術熱點。各家方案也還有較大的優(yōu)化空間，預計 2021 年會有更大規(guī)模的量產(chǎn)落地。
結語：屏下攝像基本 “拿下”，但方案之爭仍在繼續(xù)
更高的屏占比、更完整的屏幕、更好的屏幕顯示效果、更好的前置拍照效果，消費者永遠都希望能夠擁有一個完美的解決方案，而 2021 年這樣的憧憬已經(jīng)可以實現(xiàn)。
屏下攝像頭技術，看起來似乎是 “方向?qū)α恕?，通過后續(xù)軟件優(yōu)化以及算法的不斷調(diào)教，我們可以期待最終落地量產(chǎn)的結果要比現(xiàn)在更進一步。
從 2019 年微博曝光，到 2020 年線下實機展示成果，國內(nèi)智能手機屏下攝像頭技術僅僅用了一年多，就從實驗室里走出，完成了量產(chǎn)。
不論從屏幕顯示效果還是前置拍攝效果來看，屏下攝像頭已經(jīng)基本具備 “可用性”和 “量產(chǎn)能力”。而 2021 年，無疑將有更多廠商加入這條賽道。
雖然智能手機芯片中國廠商還被海外巨頭卡脖子，但是在屏幕、拍照、快充等方面，國內(nèi)智能手機廠商已經(jīng)走在了三星、蘋果的前面。
在技術為王的戰(zhàn)場中，中國廠商無疑再次拿下一城。
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