2019年6月,在MWC(世界移動通信大會)上海展現場,OPPO帶來的一款機型幾乎被圍得水泄不通,大傢一邊爭搶著想要率先體驗這款新機,一邊嘖嘖稱奇不斷地按下相機的快門。

再度引領技術發展方向,OPPO下一代屏下攝像技術揭秘

這就是OPPO“透視全景屏”技術的真機首秀,同時也是行業中最早一批能夠實際做到手機中,且能正常工作的屏下攝像技術亮相瞬間。


當然,可能很多人沒有想到的是,自2019年驚艷現身後,OPPO並沒有就此滿足。在埋頭持續研究和改進瞭兩年多後,2021年8月其再次高調發佈瞭他們的下一代屏下攝像技術。而這一次無論在底層原理還是實際成像效果上,都有瞭再度傲視業界的資本。


屏下攝像有多難做?四大難點匯聚而成的技術高峰


眾所周知,對於如今的智能手機來說,前置攝像頭的設計主要可以分為兩種,一種是劉海、水滴、打孔等外露式設計,但其最大的缺點則是會明顯侵占屏幕面積,影響機身正面觀感。而另外一種則是通過升降式模組,將前攝隱藏在機身內部,缺點在於升降式模組的重量、厚度、噪音和壽命都不容樂觀,對實際體驗的負面影響也相對較大。


正因如此,早在2018年OPPO就率先啟動瞭對屏下攝像頭技術的研發工作。作為截至目前最先進的手機前攝佈局方式,屏下攝像頭既可以避免擠占屏幕顯示面積,實現“100%屏占比”,同時又不會過多占用機身內部空間,可以確保依舊輕薄的設計。但是屏下攝像頭作為一種全新的設計,本身也有著極為突出的四大核心難點。

再度引領技術發展方向,OPPO下一代屏下攝像技術揭秘

首先,傳統手機屏幕分為LCD(液晶)和有機發光二極管(OLED)兩種材料。其中液晶材料完全不透光,不能用於屏下攝像頭,而OLED本身的透光率其實也嚴重不足,因此要想用於屏下攝像,就需要改造OLED屏幕的像素設計。不僅如此,除瞭像素本身,傳統OLED屏幕像素之間的金屬導線本身也會遮擋進光,因此也需要進行大幅度的技術和材料革新。


其次,在對OLED屏幕進行“透光率改進”的過程中,有些廠商使用的是減少發光像素數量,或是使用不發光的透明像素,但這雖然能夠解決進光量的問題,但同時也會造成屏幕顯示精細度、亮度大打折扣。並且一旦這些問題解決不好,屏下攝像區域的屏幕就會與其他部分產生嚴重的色差、亮度差、分辨率差異,從而使得屏幕看起來就像是“打補丁”一樣,屏下攝像的意義自然也就蕩然無存瞭。


不僅如此,即便是通過各種改造成功增加瞭OLED屏幕的透光率,但屏幕畢竟比不上完全透明的玻璃。對於位於其下方的攝像頭來說,如何在進光量有限的情況下依然保證成像質量,特別是在暗光環境下的成像素質,就會成為一個極大的問題。

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最後, 對於所有的OLED屏幕來說,長期顯示固定圖像都有可能導致“燒屏”老化的現象,這一點對於屏下攝像頭區域的OLED屏幕當然也不例外。因此手機廠商不僅需要設計特別的像素排列機制、改善屏幕透光率、校準屏下攝像頭區域的顯示效果,而且還需要專門為其設計防燒屏的工作機制。


正因屏下攝像技術至少有著以上這四大技術難點,所以使得其一方面很難實現效果良好的量產產品,但另一方面也使得屏下攝像成為瞭當今手機行業的一座技術高峰,吸引瞭大量廠商投入研發。


多種領先技術護航,OPPO下一代屏下攝像再度傲視群雄


作為最早開始屏下攝像技術研發的廠商之一,OPPO對於屏下攝像的種種難點自然心知肚明。因此在其此次公佈的下一代屏下攝像技術中,我們已經可以看到大量針對性的創新與細節方面的領先瞭。

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比如說針對屏下攝像頭區域的像素設計,OPPO選擇瞭不減少像素、也不改變像素排佈方式,而是通過縮小像素面積的方式來增加透光率的方法。這就意味著OPPO下一代屏下攝像技術的攝像頭區域不僅有著高達400PPI的像素密度,同時其像素排佈方式與屏幕的其餘區域也完全一致。


其次,OPPO還研發瞭行業領先的透明走線技術,通過使用比常規窄瞭足足一半的透明走線,同時達到瞭提升屏幕透光率和改善屏幕細膩度的兩大功用。

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不僅如此,有別於常見一個電路驅動兩顆像素的設計,OPPO依托於全新的透明走線技術,定制瞭每一條電路隻驅動一顆像素的設計。通過這一方式,OPPO下一代屏下攝像方案可以實現對每一顆像素都進行亮度、色彩的精確控制,既讓屏下攝像頭區域的像素與其他部位銜接更為緊密,同時還能實現全屏亮度差小於2%。色彩差異小於0.8JNCD的顯示效果,實現瞭“屏下攝像”與“專業級紋理和色彩顯示”的兼容。

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OPPO下一代屏下攝像技術可以完美顯示精細的文字


除此之外,隱形走線、單像素單電路的設計,還使得OPPO下一代屏下攝像頭技術可以做到對包括屏下區域在內的所有像素進行精細的單像素補償。通過與De-Burn in聯合調優算法,OPPO的下一代屏下攝像方案屏幕壽命更得以延長多達50%,使得屏幕將更加的耐用。

再度引領技術發展方向,OPPO下一代屏下攝像技術揭秘

2021年8月下一代屏下攝像效果

再度引領技術發展方向,OPPO下一代屏下攝像技術揭秘

抗眩光效果對比,左側為下一代屏下攝像樣機,右側為第一代屏下攝像樣機


當然,除瞭通過一系列硬件底層結構的創新,解決瞭屏下攝像屏幕的透光率、顯示精細度、色彩準確度、亮度均勻性、壽命等等問題之外,源自OPPO多年積累的AI影像算法集也起到瞭至關重要的作用。在研發下一代屏下攝像技術時,OPPO先後使用瞭數萬張照片對AI去衍射算法模型進行瞭持續訓練,最終將包括去衍射、自動白平衡、高動態范圍等一系列AI算法,成功運用於屏下攝像技術中,有效解決瞭屏下攝像常見的模糊、眩光、失焦、偏色等一系列問題,大幅改善瞭屏下攝像、特別是屏下前攝自拍時的成像體驗,達到瞭可以商用的水平。


不隻是率先研發迭代,OPPO更已成為屏下攝像標準領導者


不難看出,OPPO如今的下一代屏下攝像技術,已經不僅局限於“把攝像頭做到屏下”,而是通過一系列的底層軟硬件技術創新,實現瞭不妥協的旗艦級顯示效果、設備壽命,以及清晰前攝影像體驗的兼顧。

再度引領技術發展方向,OPPO下一代屏下攝像技術揭秘

OPPO的下一代屏下攝像樣機與第一代屏下攝像樣機一同亮相


然而在這個過程中,可能許多朋友不知道的是,OPPO不僅早在2018年就開始瞭對屏下攝像頭技術的研發,在2019年6月份就率先公佈瞭能實際工作的第一代樣機。更為重要的是,在2019年12月,2020年上半年,以及2020年下半年,OPPO更是先後完成並發佈瞭屏下攝像頭技術的初代改進版、第二代方案和下一代早期設計。在這個過程中,OPPO不僅積累瞭200餘項屏下攝像的相關專利,更曾經多次經歷過底層設計大幅度變更,為瞭實現更好效果的多次“從頭再來”。


但即便如此,OPPO方面也沒有選擇“藏私”。因為就在2020年2月,OPPO主動向國際電工委員會電子顯示技術委員會(IEC)提交瞭屏下攝像頭的標準提案,其中包括瞭對透過率、反射率、均勻性、Gamma修正、色彩偏移以及亮度衰減等7個關鍵技術指標的參考建議。通過這一提案,OPPO不隻是將自身的經驗分享給瞭整個行業,更為各領域的屏下攝像產品指明瞭切實可行的關鍵研發方向。


換而言之,無論是從自身的技術原創度、成熟度,還是對於整個行業的引領意義來說,OPPO都已經堪稱是手機行業屏下攝像方案的引領者之一。而這顯然也讓我們有理由對未來搭載OPPO下一代屏下攝像技術的量產產品,充滿瞭期待。

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