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還螢幕完整風貌 屏下鏡頭手機真的來了!
智慧手機新風貌

【作者: 王岫晨】   2021年06月28日 星期一

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今年的智慧手機很可能會出現完全不同的風貌,隱藏在顯示器下的前置自拍相機,很可能會在許多下半年推出的智慧手機機種上實現。換句話說,使用者再也不需要糾結著手機螢幕上有個瀏海、或者有個小水滴,或是有個礙眼的小圓點了。你再也看不到螢幕有上鏡頭,就可以直接對著自己進行自拍。


屏下鏡頭的問世

這種技術稱之為屏下鏡頭( Under-Display camera)。在智慧手機上出現這種技術,是在消費者開始看到以類似方式將指紋辨識技術埋到手機螢幕下方的幾年之後。事實上也正是因為受到屏下指紋辨識技術的影響,而使得工程師開始想像,是不是也能把鏡頭(或其他所有的一切)都埋到鏡頭下方,因而使得這個屏下鏡頭技術得以實現。


這樣的屏下鏡頭在2020年底首次出現在中興的Axon 20 5G手機上,當然或許是第一次出現這樣的手機,其功能也受到各界的批評,顯示屏下鏡頭技術一時間還難以成氣候。


不過,到了今年,據說在2021年底之前,將會有來自五個不同製造商的至少五款智慧手機,都將開始採用屏下鏡頭技術。而解根據瞭解,這些機種他們所使用的屏下鏡頭,將比中興通訊去年發表的第一款功能來得好。



圖一 : 預計今年將有數款屏下鏡頭手機問世。(Source:Xiaomi.com)
圖一 : 預計今年將有數款屏下鏡頭手機問世。(Source:Xiaomi.com)

2021年下半年將是屏下鏡頭智慧手機正式百花齊放的時機點,至少包括三星(最新折疊手機)、小米(MIX4)、OPPO(折疊機種)、vivo和中興(改良版)。


儘管這些訊息沒有包括明確的相機規格或型號,然而如果這些訊息是準確的,那麼在2021年下半年,應該可以在這些品牌智慧手機上開始看到屏下鏡頭的導入。


為何需要屏下鏡頭

放眼在過去的幾年裡,全球幾乎所有智慧手機製造商的主要關注點,都在提高其智慧手機的螢幕佔比,也就是要讓手機感覺就像是一塊沒有邊框的玻璃顯示器。而要解決這樣的問題,就必須特別關注一個焦點,也就是製造商應該把關鍵的元件放在手機的什麼地方,才能為使用者提供真正全螢幕的使用體驗。


這個問題首先出現的是在手機的指紋辨識技術上,過去將指紋辨識模組放在手機背板上實在不太美觀。因此不同的製造商都透過自己的方式來解決了指紋掃描的問題,儘管Google仍然選擇將指紋辨識模組安裝在手機的背面,但蘋果則是已經選擇完全消除,讓它看不見。然而,最具創新性和主流首選的解決方案,是使用屏下指紋辨識技術。



圖二 : 屏下鏡頭與一般前置鏡頭比較。(Source:Xiaomi.com)
圖二 : 屏下鏡頭與一般前置鏡頭比較。(Source:Xiaomi.com)

從屏下指紋辨識技術延伸出來的,則是屏下鏡頭。畢竟自拍相機是手機的重要組成部分,然而在手機正面變成必須跟螢幕搶地盤。雖然有些品牌在他們的手機上使用的是電動彈出式的自拍相機模組,但有些品牌仍然堅持在寸土寸金的螢幕上佔用一個角落。有些品牌則更進一步,推出了旋轉相機,例如華碩ZenFone 7系列手機。


而正是屏下指紋掃描技術的出現,讓使用者和製造商開始想像,這項技術是否也可以應用於自拍相機上。Oppo在2019年就已經宣布開發出一種將前置鏡頭整合到智慧手機螢幕內的技術。而Oppo也是第一個在上海舉行的2019年世界移動大會上向全球展示這項技術的公司。


屏下鏡頭技術解析

屏下鏡頭的底層技術對於所有製造商來說基本都相同,透過各種品牌特定的演算法調整,來產生更好的影像品質,並將鏡頭可以更完美隱藏在螢幕下。那麼,讓我們來看看Oppo和小米是如何實現這項技術的。



圖三 : 屏下鏡頭結構分析。(Source:Xiaomi.com)
圖三 : 屏下鏡頭結構分析。(Source:Xiaomi.com)

在Oppo的部分,該廠商的顯示器使用的是特定的透明材料,可以讓光線通過手機顯示器到達自拍相機模組。


提到自拍相機,Oppo還表示,他們所採用的圖像感測器比起其他智慧手機來得更大,不只增加了入光量,圖像品質也會好更得多。該廠商還聲稱鏡頭上方顯示器的觸摸感應不會受到影響。


此外,Oppo也提到,由於螢幕現在位於鏡頭模組的前面,可能會導致眩光、陰影等問題,使得影像品質受到影響。而他們正在透過一些軟體演算法來進行調整以解決問題。


至於小米,他們也使用了與Oppo類似的技術。根據小米的說法,第三代屏下鏡頭技術,允許光線通過螢幕上單個像素之間的間隙,到達鏡頭的感測器模組上。


這裡需要注意的是,像素是由一組紅色、綠色和藍色的點所組成,可以單獨或集體開啟與關閉來顯示多種顏色。像素也定義了手機螢幕的解析度,例如1920×1080像素,表示水平排列的像素為1920點,垂直排列的像素為1080點。


而現在,為了將像素密度保持在最佳狀態,小米將螢幕上的像素數量增加了一倍,以便讓鏡頭上方的顯示器部分的亮度、對比度和色彩準確度都能比螢幕其他部分更好,至少不能因為鏡頭而影響了該區的影像顯示品質。


智慧手機陸續採用


圖四 : 屏下鏡頭感光元件越大,越能減少螢幕眩光的影響。(Source:Xiaomi.com)
圖四 : 屏下鏡頭感光元件越大,越能減少螢幕眩光的影響。(Source:Xiaomi.com)

根據瞭解,小米在其鏡頭模組的電路設計方式,是將大部分電路元件隱藏在螢幕的子像素之間,以增加到達相機感測器的光線強度。而與Oppo相同的是,小米也持續在進行一些軟體演算法的調整,以解決由於鏡頭模組上方的螢幕影響,而導致自拍影像不均勻眩光所產生的問題。


在2021年下半年,至少會有超過五台的屏下鏡頭手機亮相。除了三星的折疊手機之外,包括小米Mi Mix 4、Oppo折疊設備以及 Vivo 和中興通訊的設備。


基本上,小米Mi Mix 4的傳聞已經有一段時間了,在今年下半年發表並不意外,小米也已明確表示,他們將在2021年開始製造和銷售使用屏下鏡頭技術的智慧手機。此外,第一款Oppo折疊手機也很可能會在今年下半年發表,當然都是有可能會導入屏下鏡頭。


事實上,市場對於三星Galaxy Z Fold 3應該最趕到興奮,一般認為它的設計會更纖薄,並加入屏下鏡頭。這款手機預計將在今年夏季上市。


結語

如果這項技術成效良好的話,預計在未來幾年內,智慧手機上都會大量的採用這種屏下鏡頭,這將使得螢幕的邊框變小,螢幕上硬是被打個鏡頭孔的狀況也會消失。它甚至可能最終導致蘋果移除iPhone上缺口,並使用屏下鏡頭來取代。只不過這樣的狀況在今年並不會發生,畢竟在新技術的採用方面,蘋果iPhone很少會是第一個。


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