再度引领技术发展方向,OPPO下一代屏下摄像技术揭秘

2019年6月,在MWC(世界移动通信大会)上海展现场,OPPO带来的一款机型几乎被围得水泄不通,大家一边争抢着想要率先体验这款新机,一边啧啧称奇不断地按下相机的快门。
这就是OPPO“透视全景屏”技术的真机首秀,同时也是行业中最早一批能够实际做到手机中,且能正常工作的屏下摄像技术亮相瞬间。
当然,可能很多人没有想到的是,自2019年惊艳现身后,OPPO并没有就此满足。在埋头持续研究和改进了两年多后,2021年8月其再次高调发布了他们的下一代屏下摄像技术。而这一次无论在底层原理还是实际成像效果上,都有了再度傲视业界的资本。
  • 屏下摄像有多难做?四大难点汇聚而成的技术高峰

众所周知,对于如今的智能手机来说,前置摄像头的设计主要可以分为两种,一种是刘海、水滴、打孔等外露式设计,但其最大的缺点则是会明显侵占屏幕面积,影响机身正面观感。而另外一种则是通过升降式模组,将前摄隐藏在机身内部,缺点在于升降式模组的重量、厚度、噪音和寿命都不容乐观,对实际体验的负面影响也相对较大。
正因如此,早在2018年OPPO就率先启动了对屏下摄像头技术的研发工作。作为截至目前最先进的手机前摄布局方式,屏下摄像头既可以避免挤占屏幕显示面积,实现“100%屏占比”,同时又不会过多占用机身内部空间,可以确保依旧轻薄的设计。但是屏下摄像头作为一种全新的设计,本身也有着极为突出的四大核心难点。
首先,传统手机屏幕分为LCD(液晶)和有机发光二极管(OLED)两种材料。其中液晶材料完全不透光,不能用于屏下摄像头,而OLED本身的透光率其实也严重不足,因此要想用于屏下摄像,就需要改造OLED屏幕的像素设计。不仅如此,除了像素本身,传统OLED屏幕像素之间的金属导线本身也会遮挡进光,因此也需要进行大幅度的技术和材料革新。
其次,在对OLED屏幕进行“透光率改进”的过程中,有些厂商使用的是减少发光像素数量,或是使用不发光的透明像素,但这虽然能够解决进光量的问题,但同时也会造成屏幕显示精细度、亮度大打折扣。并且一旦这些问题解决不好,屏下摄像区域的屏幕就会与其他部分产生严重的色差、亮度差、分辨率差异,从而使得屏幕看起来就像是“打补丁”一样,屏下摄像的意义自然也就荡然无存了。
不仅如此,即便是通过各种改造成功增加了OLED屏幕的透光率,但屏幕毕竟比不上完全透明的玻璃。对于位于其下方的摄像头来说,如何在进光量有限的情况下依然保证成像质量,特别是在暗光环境下的成像素质,就会成为一个极大的问题。
最后, 对于所有的OLED屏幕来说,长期显示固定图像都有可能导致“烧屏”老化的现象,这一点对于屏下摄像头区域的OLED屏幕当然也不例外。因此手机厂商不仅需要设计特别的像素排列机制、改善屏幕透光率、校准屏下摄像头区域的显示效果,而且还需要专门为其设计防烧屏的工作机制。
正因屏下摄像技术至少有着以上这四大技术难点,所以使得其一方面很难实现效果良好的量产产品,但另一方面也使得屏下摄像成为了当今手机行业的一座技术高峰,吸引了大量厂商投入研发。
  • 多种领先技术护航,OPPO下一代屏下摄像再度傲视群雄

作为最早开始屏下摄像技术研发的厂商之一,OPPO对于屏下摄像的种种难点自然心知肚明。因此在其此次公布的下一代屏下摄像技术中,我们已经可以看到大量针对性的创新与细节方面的领先了。
比如说针对屏下摄像头区域的像素设计,OPPO选择了不减少像素、也不改变像素排布方式,而是通过缩小像素面积的方式来增加透光率的方法。这就意味着OPPO下一代屏下摄像技术的摄像头区域不仅有着高达400PPI的像素密度,同时其像素排布方式与屏幕的其余区域也完全一致。
其次,OPPO还研发了行业领先的透明走线技术,通过使用比常规窄了足足一半的透明走线,同时达到了提升屏幕透光率和改善屏幕细腻度的两大功用。
不仅如此,有别于常见一个电路驱动两颗像素的设计,OPPO依托于全新的透明走线技术,定制了每一条电路只驱动一颗像素的设计。通过这一方式,OPPO下一代屏下摄像方案可以实现对每一颗像素都进行亮度、色彩的精确控制,既让屏下摄像头区域的像素与其他部位衔接更为紧密,同时还能实现全屏亮度差小于2%。色彩差异小于0.8JNCD的显示效果,实现了“屏下摄像”与“专业级纹理和色彩显示”的兼容。
OPPO下一代屏下摄像技术可以完美显示精细的文字
除此之外,隐形走线、单像素单电路的设计,还使得OPPO下一代屏下摄像头技术可以做到对包括屏下区域在内的所有像素进行精细的单像素补偿。通过与De-Burn in联合调优算法,OPPO的下一代屏下摄像方案屏幕寿命更得以延长多达50%,使得屏幕将更加的耐用。
2021年8月下一代屏下摄像效果
抗眩光效果对比,左侧为下一代屏下摄像样机,右侧为第一代屏下摄像样机
当然,除了通过一系列硬件底层结构的创新,解决了屏下摄像屏幕的透光率、显示精细度、色彩准确度、亮度均匀性、寿命等等问题之外,源自OPPO多年积累的AI影像算法集也起到了至关重要的作用。在研发下一代屏下摄像技术时,OPPO先后使用了数万张照片对AI去衍射算法模型进行了持续训练,最终将包括去衍射、自动白平衡、高动态范围等一系列AI算法,成功运用于屏下摄像技术中,有效解决了屏下摄像常见的模糊、眩光、失焦、偏色等一系列问题,大幅改善了屏下摄像、特别是屏下前摄自拍时的成像体验,达到了可以商用的水平。
  • 不只是率先研发迭代,OPPO更已成为屏下摄像标准领导者

不难看出,OPPO如今的下一代屏下摄像技术,已经不仅局限于“把摄像头做到屏下”,而是通过一系列的底层软硬件技术创新,实现了不妥协的旗舰级显示效果、设备寿命,以及清晰前摄影像体验的兼顾。
OPPO的下一代屏下摄像样机与第一代屏下摄像样机一同亮相
然而在这个过程中,可能许多朋友不知道的是,OPPO不仅早在2018年就开始了对屏下摄像头技术的研发,在2019年6月份就率先公布了能实际工作的第一代样机。更为重要的是,在2019年12月,2020年上半年,以及2020年下半年,OPPO更是先后完成并发布了屏下摄像头技术的初代改进版、第二代方案和下一代早期设计。在这个过程中,OPPO不仅积累了200余项屏下摄像的相关专利,更曾经多次经历过底层设计大幅度变更,为了实现更好效果的多次“从头再来”。
但即便如此,OPPO方面也没有选择“藏私”。因为就在2020年2月,OPPO主动向国际电工委员会电子显示技术委员会(IEC)提交了屏下摄像头的标准提案,其中包括了对透过率、反射率、均匀性、Gamma修正、色彩偏移以及亮度衰减等7个关键技术指标的参考建议。通过这一提案,OPPO不只是将自身的经验分享给了整个行业,更为各领域的屏下摄像产品指明了切实可行的关键研发方向。
换而言之,无论是从自身的技术原创度、成熟度,还是对于整个行业的引领意义来说,OPPO都已经堪称是手机行业屏下摄像方案的引领者之一。而这显然也让我们有理由对未来搭载OPPO下一代屏下摄像技术的量产产品,充满了期待。
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