快速一览:智能手机屏下摄像头
每一位用智能手机自拍过的人都熟知的一件事是,自拍之前需要从后置摄像头切换到前置摄像头。自拍是前置摄像头最受用户欢迎的一个功能,因此通常被称为自拍摄像头。此外,前置摄像头也用于视频通话,并作为面部识别功能的一部分,用于解锁设备。
直到最近,智能手机制造商们开始琢磨在显示屏上设计一个缺口、孔洞或其他类型切口,以使前置摄像头能够畅通无阻地捕捉到用户的面部。随着智能手机设计的不断发展,屏幕边框(显示设备的四周边缘框架)不断缩小,甚至几乎完全消失。
不同智能手机型号之比较,展示了各种边框外形尺寸,我们可以从中发现不同的屏幕与边框比率。(图片:来源)
现在,设备制造商和消费者都希望最大限度地增加用于显示图像和内容的屏幕空间,并希望消除屏幕上的切口设计。十多年来,“屏幕与机身”比率(screen-to-body,简称“StB”,即手机正面发光屏幕与边框的比率)一直在缩小。举例来说,2007年,StB比率最高的手机是苹果公司推出的iPhone系列,该比率为53%。1到了2019年,三星公司发布的Galaxy Note 10已拥有91%的StB比率。2
三星 Galaxy Note 10的屏幕边框非常微小;Axon 40 Ultra宣称采用“无边框显示屏”设计。 (左图 © Samsung,右图© Axon)
消除手机摄像头切口设计
另一种扩大屏幕尺寸的方法是消除摄像头缺口/孔洞区域的设计。为此,智能手机制造商们想出了多种设计方法。第一种设计是弹出式摄像头,其内置于手机机身内。只需按一下按钮,摄像头就会从手机的顶端或侧面弹出。对于注重隐私的用户而言,这种设计的一个优势在于,当不使用时,前置摄像头的视野会被挡住。
采用弹出式摄像头设计的智能手机包括联想的Legion Duel 2游戏手机(上)、的Reno 10X Zoom手机(左下)以及华硕的Zenfone 8 Flip手机(摄像头从背面的Home位置切换到正面弹出模式)(右下)。(图片:来源)
过去几年来,采用弹出式摄像头设计的智能手机型号越来越受欢迎,但到了2022年,提供该功能的智能手机越来越少。最新设计方法是将前置摄像头置于屏幕表面下方。这种配置提供与弹出式摄像头相同的增强全屏用户体验,并且无任何容易较快磨损或可能降低防尘和防水性能的移动元件。
然而,屏下摄像头(USC)设计带来了图像质量等挑战,减缓了采用这种设计的手机型号的正式推出。迄今为止,只有少数手机提供屏下摄像头(USC),并且图像质量参差不齐。尽管如此,消费者们仍然对这种设计很感兴趣。据Android Authority最近进行的一项民意调查显示3,60%的调查对象表示对带有屏下自拍摄像头的手机感兴趣,但前提是图像质量良好或者还不错;17%的调查对象则表示,即使图像质量不佳,他们也希望拥有该功能。
屏下技术
为确保能够采集图像,屏下摄像头(USC)前面的显示屏部分必须是透明的。这通常意味着智能手机采用屏中屏设计,本质上是两层。主屏幕由OLED、LED或其他标准显示材料制成,并带有一个微小切口区域用于放置摄像头。另一个显示屏则位于该切口区域,其由不同类型的玻璃制成,以使该显示屏下方的摄像头能够捕捉到光线,同时也用于向用户显示图像。
然而,用户在某种程度上仍然可以看到该透明区域。孔洞上方的图像可能会出现轻微的像素化,这“通常被描述为屏幕上的‘模糊补丁’,并且当以全屏模式观看内容或打游戏时,可能会变得很明显。一些手机制造商正在采取措施,以使这些‘模糊补丁’看上去不那么明显。通常,屏幕设置得越亮,这个孔洞看上去越不明显。”4
Oppo公司在2019年发布的一款早期带屏下摄像头的手机,演示了摄像头通过屏幕的微小透明区域接收光线(上),同时还展示了摄像头如何在显示图像下方可见(下)。(图片 © Oppo)
对于带有屏下摄像头(USC)的智能手机型号,图像质量是一个常见的性能问题。使用屏下摄像头(USC)拍摄的照片通常会显得模糊或朦胧。为了弥补这一缺陷,设备制造商们正在整合软件,用于过滤、校正和提高屏下摄像头(USC)所拍摄照片的质量。然而,后期处理可能意味着两次拍摄之间会产生轻微时延。
使用中兴的Axon 20 5G手机屏下摄像头拍摄的自拍样本。我们可以在某些区域看到由软件驱动的后期处理痕迹,比如:自拍主体发际线的平滑(图像左侧),以及她身后灯光的像素化效果。(图片:来源)
确保带屏下摄像头的显示器质量
为了提供积极的用户体验,并确保设备具有预期的功能和性能,设备所采用的显示器必须具有足够的亮度、清晰度、对比度、细节(分辨率)和均匀性,并且没有视觉缺陷。带有屏下摄像头(USC)的智能手机型号跟任何其他智能手机或显示设备一样,其生产流程涉及在多个时间点执行质量检测和测量,从LED晶圆阶段直至成品组装,涵盖整个生产过程。
自智能手机出现以来,瑞淀的亮度和色度测量系统已被用于测试不计其数的显示器。瑞淀的ProMetric® 成像色度计或亮度计与TrueTest™ 软件搭配使用,可用于对LCD、OLED及其他类型的显示器进行广泛的测试。
瑞淀的显示器自动化检测解决方案包括ProMetric® 成像色度计或亮度计及行业领先的 TrueTest™ 软件。
我们的自动化视觉检测解决方案可帮助制造商们提高效率、控制生产成本并确保消费类电子产品(包括智能手机及其他显示设备)的视觉质量。这些解决方案可以通过单个高分辨率图像识别并分析整个显示器上的缺陷和均匀性问题。对于具有独立发光像素的自发光显示屏(OLED、miniLED和microLED),瑞淀的Demura方法可用于校正和校准均匀性,以提高生产良率。
该示例显示了OLED手机显示屏在执行Demura校正之前(左)和之后(右)的实际测量图像(将图像放大,以突出显示细节)。
当测量屏幕上带有缺口或孔洞的传统手机时,通常需要在TrueTest软件中调整测量关注区域(ROI),以确保不将切口形状包含在任何分析中。对于带有屏下摄像头(USC)的新型显示设备,ROI可以包含显示器的整个矩形区域。
无论智能手机采用OLED、LED还是其他显示技术,瑞淀的高分辨率成像系统都能够捕捉和量化屏幕透明区域的任何细微视觉差异,可精确至单个像素和亚像素层面。瑞淀测量系统符合CIE标准,可以从人眼视觉感知的角度测量亮度值和色度值。瑞淀解决方案使设备制造商们能够给客户提供最高质量的使用体验,以满足当今和未来智能手机用户的期望。
观看以下视频,了解更多有关瑞淀显示器测试和校正解决方案的信息:
引用文献
- “Counterclockwise: tracking the shrinking bezels of phones over the years,” GSM Arena, June 4, 2017.
- K. Felix, “39 Smartphones with the Highest Screen to Body Ratio in 2022,” The Techtician, March 2, 2022.
- H. Simons, “Poll: You only want more under-display camera phones if image quality is good,” Android Authority, January 6, 2022.
- V. Vincente, “How Do Under-Display Smartphone Cameras Work?” How-to-Geek, November 3, 2021.