屏下攝像技術商用:熟了

2022年05月13日00:06

  在Android陣營不斷探索高端旗艦的道路上,一項新技術也開始有了日益成熟的落腳。

  近日中興終端發佈的新款旗艦機型Axon 40系列搭載了旗下第三代屏下攝像技術,並將起步價抬升到了近5000元的高端檔位。

  在美國的顯示周及SID年會上,面板廠商維信諾與3D感知解決方案供應商光鑒科技聯合推出柔性OLED屏下3D方案,這也是率先可量產、適配Android手機的方案。

  不同於早期還是以3000+元嚐鮮的方式進入市場,這次新機所處的價位段也意味著:3D屏下攝像已經進入技術成熟期。也正因為屏下技術被業界普遍認為是智能機屏幕的終極形態,這項技術有望成為高端市場競爭的另一重砝碼。

  相比Apple多採用新技術自研的路徑,國內不同產業鏈環節通過聯合研發,讓屏下技術的推進也走在了前列。

  光鑒科技創始人、CEO朱力在接受21世紀經濟報導記者採訪時指出,經過自2019年以來的調校之後,目前一個手機屏幕的屏下鏡頭部位與周圍區域已經看不出明顯差異。且不止手機,公司也開始探討屏下技術向智能座艙市場的技術落地。

  日趨成熟

  雖然早在幾年前,頭部手機廠商就已經在世界移動通信大會(MWC)期間展示過屏下攝像技術的工程機,但真正商用還是在這兩年間,以中興和小米為代表的廠商率先推動了該項技術的商用。

  這並非一個小眾市場,Android陣營如今在持續探索一款完全無孔的屏幕體驗,也希冀取代劉海屏、打孔屏這種“過渡期”狀態。因此屏下攝像技術一直被視為是可見週期內廠商們追求的直板機最終屏幕形態。

  只是前兩年間,屏下技術還沒有肉眼可見的成熟。查詢電商平台中對部分商用屏下攝像手機的評價會發現,關注度較高的問題就包括:前置屏下鏡頭的效果如何?

  此前買過相關產品的用戶多回覆的是類似“還是聽雷總(小米創始人雷軍)的,不建議特別喜歡自拍的用戶購買”“X年前(的效果)”等。

  當然,業內認為在目前節點,屏下攝像技術已經達到相對成熟的水平,可以被配置在更高階的手機中。

  在此前採訪溝通時,中興通訊高級副總裁、中興終端事業部總裁倪飛向21世紀經濟報導記者表示,全面屏一直是各個手機廠商創新的最重要方向。“我們發現鏡頭成為阻礙100%全面屏的一個主要障礙,逐漸意識到只有屏下攝像技術才是無缺全面屏的最優方案。我們會在這個賽道上繼續努力。當然也看到有很多友商在跟進,讓這條賽道變得越來越清晰。”

  他進一步指出,相信Axon 40系列搭載的是良品率更高,屏下顯示效果、全面屏體驗和影像體驗更優質的一代新產品。“我認為這也預示著屏下攝像手機全面成熟、走向更廣闊的應用場景。相信有更多友商會參與到這個賽道里,我們共同能把體驗打造得更好。”

  據介紹,前述新品率先採用獨立像素一驅一技術,每個像素單元都由單獨的像素電路驅動;電路採用分佈式透明走線,以消除屏下區邊緣電路聚集;UDC Pro屏顯芯片則有融合算法升級和智能像素增強、智能顯示優化等技術,由此實現屏幕顯示更清晰精細。

  從技術角度整體來看,朱力向記者分析,如果量化比較非屏下與屏下攝像技術帶來的技術要求差距,以一款柔性OLED屏幕的透光率為20%計算,那麼基數為1的光束打出後就變成0.2,再經曆衍射、反射等物理作用,數值就變成了0.04,這意味著放到屏下後比非屏下鏡頭會有25倍的光線損耗。這就是產業鏈在持續探索攻克的難題。

  所以,屏下攝像技術面對的困難主要包括兩方面:屏幕透光率,屏幕像素排布帶來的衍射。

  具體來說,把鏡頭放置在了屏幕下方,那麼透光率就會變低,導致圖像信號傳遞很弱,這時候方案提供商就需要把激光器的信號提取效率提升,進而克服屏幕帶來的損耗;衍射則是光線穿透過程中必然會出現的物理現象,當激光透過屏幕時,會被衍射成若干條光束,導致焦點被模糊、改變了對比度,這就需要通過算法把衍射帶來的改變消除。

  因此屏下攝像技術相比打孔屏等技術,會更依賴於產業角色之間的聯合分工調校。

  朱力表示,比如屏幕廠商對每個像素電極的排布與方案商進行配合開發,就可以有效減少透光率帶來的挑戰。目前推出商用機型在屏下攝像區的屏幕採用了400PPI像素密度,這一數值意味著,屏下所處區域的顯示已經與其他區域有相同效果。

  探索新領域

  多方供應鏈信息都顯示,Apple也在對屏下攝像技術進行研發探索。而Android陣營借助供應鏈的聯合研發趨勢,已經提前抓住技術成熟的商用節點,並希冀繼續向外延探索。

  “技術的演變主要與屏幕迭代和市場需求變化有關。”朱力表示,在2019年,由於終端廠商要求還是基於硬性OLED屏幕進行研發,其優勢在於透光率較高、屏下方案可以相對簡單,但也由於是硬屏,會導致整個手機的“額頭”和“下巴”部位偏大。

  相比來說,柔性屏是目前整機廠商的主流選擇,因為這可以讓手機整體外觀屏佔比更高、可靠性和顯示效果更好。但對於屏下技術來說,就意味著透光率更低。一旦實現在柔性OLED屏幕上的方案開發,就意味著主流廠商都可以基於該方案實現屏下3D攝像技術的搭載。

  另據朱力介紹,光鑒科技採用的技術路線和物理原理,與目前已知Apple的路線完全不同。

  簡單來說,其以邊緣發射激光器(EEL)為光源,然後基於納米光子芯片通過在亞波長尺度實現對光場的調製,將一束光分成幾萬束光,來實現投射激光散斑的功能。因此就只需要一個EEL邊光發射激光器作為激光發射器,實現從電到光的整體轉換效率來減短脈衝,通過提升電流來提升光線強度,從而補償因“透光率”帶來的能量損耗,同時降低了散斑發射端的成本。

  據悉,通過與維信諾合作,其屏下3D方案能夠同時支援硬性OLED和柔性OLED,也因為光鑒的屏下3D方案不同的技術路線、所有器件均為國產,成本也大幅下降。

  “從研發角度來說,屏下3D方案的問題都解決完了,就是從新產品導入到量產可能還需要一定調校,但都是在工程方面可控的問題。”朱力續稱,目前屏下3D方案的模組成本已經基本接近頭部廠商的3D ToF(一種主流前置鏡頭光學技術路線,但是用在打孔屏)方案成本,大約需要10美元。

  在幾年前,3D結構光(一種新興技術路線)技術剛剛應用在手機端時,其成本大約還需要20美元左右,但隨著目前國內產業鏈的帶動、成本本身在不斷下探,導致即便是作為新技術的屏下,其模組成本也不再給整機帶來太大壓力。

  雖然目前該項技術多為智能手機廠商在尋求商用落地,但廣泛被看好的車載市場也有與之匹配的應用需求。

  朱力向記者介紹,智能座艙有望成為3D屏下攝像技術的一個新應用場景。由於智能汽車的控製麵板正變成一整塊屏幕,而基於安全考慮在車內也需要越來越多的鏡頭對車內狀態進行檢測,又要讓乘車者沒有過多被“盯著”的感覺,那麼屏下方案無疑會帶來較好的使用體驗。

  “當然一個重要前提是,車載產品對工業設計有很高要求,用戶更在意的是,使用新技術後觀感效果如何,如果沒有提升,那麼屏下技術可能也未必會被快速落地在智能座艙中。當然這是家用層面,在商用車層面就不需要過多考慮這方面問題。”他續稱。

  (作者:駱軼琪 編輯:張偉賢)

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