Оценка этой статьи по мнению читателей:
В конце 2017 года Apple задала новый «безрамочный тренд» на рынке смартфонов. iPhone X имел очень тонкие симметричные рамки по всему периметру, за исключением довольно крупного выреза в верхней части экрана.
Конечно, этот вырез не был самоцелью и не являлся предметом дизайнерской гордости. Компания просто не смогла убрать все датчики и селфи камеру с лицевой части смартфона.
В гонку вступили другие производители и на рынке стали появляться самые разные вариации на тему «безрамочных дисплеев». Первым делом «исчез» сканер отпечатков пальцев — он разместился за экраном. Туда же стали перемещаться и другие датчики: освещения и приближения.
Селфи-камера оставалась единственной проблемой и головной болью. Ее перемещали на нижнюю рамку, делали вырезы различных форм и размеров. Дело дошло даже до моторизированных механизмов, прячущих камеру внутри корпуса.
Но все эти решения являются лишь компромиссом. Рано или поздно, селфи-камера должна была исчезнуть с экрана. И она исчезла!
Маленькая революция от Xiaomi и Oppo
Летом этого года почти одновременно две китайские компании Oppo и Xiaomi выложили в сеть видеоролики, на которых продемонстрировали первые рабочие варианты смартфонов, у которых селфи-камера разместилась под стеклом экрана.
Вот ролик от Xiaomi:
Как такое вообще возможно и в чем секрет? Давайте разберемся.
Прозрачные дисплеи?
Если бы экраны смартфонов были прозрачными, проблем с датчиками не существовало бы вообще — просто бери и размещай за экраном что угодно. Но ведь именно это и происходит в случае с датчиками приближения, освещения или даже сканером отпечатка пальцев.
Так что, выходит, экраны прозрачны? Не совсем. Если мы посмотрим на жидкокристаллический экран, скажем IPS-матрицу, то убедимся, что этот дисплей действительно прозрачный. Все его элементы: поляризационные фильтры, слой жидких кристаллов, цветные RGB-фильтры и защитное стекло — полностью прозрачны.
Но мы не можем ничего разместить за этим экраном по одной простой причине — это будет перекрывать свет от лампы, которая находится за экраном. Цветное изображение на прозрачном IPS-экране мы можем увидеть только, если его чем-то подсветить.
Именно по этой причине не существует ни единого смартфона с IPS-дисплеем, у которого бы хоть один датчик (освещения, приближения, отпечатка пальцев) был размещен под экраном.
А что с AMOLED?
А вот здесь уже все намного интереснее. Дело в том, что для AMOLED-экрана не нужна лампа или источник света. Сами пиксели излучают свет, когда по ним проходит напряжение.
На минутку вспомним, как устроен AMOLED-экран:
Здесь, на самом деле, многие элементы прозрачны. А некоторые настолько малы (сетка транзисторов), что расстояния между ними вполне достаточно, чтобы пропускать свет.
Xiaomi заявила, что ей удалось сделать анод (см. картину выше) также прозрачным, благодаря чему такой экран стал пропускать еще больше света.
Как работает камера под экраном?
Когда мы выключаем экран смартфона, он выглядит полностью черным и совершенно непрозрачным, хотя в реальности таковым не является. На следующей фотографии можно увидеть небольшой прямоугольник в нижней части дисплея:
Это небольшой «вырез» в экране, за которым спрятался сканер отпечатка пальцев. Его хорошо видно при очень ярком свете. А для того, чтобы весь экран оставался черным, с обратной стороны на него наносят черную непрозрачную пленку.
То есть, сам OLED-дисплей полупрозрачный, но мы этого не замечаем, так как он заклеен непрозрачной пленкой. И для размещения сканера нужно лишь убрать эту пленку на маленьком участке дисплея.
Проблема с камерой заключается в том, что такой прозрачности совершенно недостаточно. Камеры смартфонов и без того страдают от низкой светосилы, а тут еще и полупрозрачный дисплей перед камерой разместили.
Для решения этой задачи пришлось не просто удалить пленку, но и полностью изменить стекло на этом небольшом участке, за которым спряталась селфи-камера:
Этот кусочек стекла имеет намного лучшее антибликовое покрытие, а также высокий коэффициент пропускания света, что влечет за собой один недостаток. Камеру в экране можно будет увидеть при любом освещении. Спрятать ее также хорошо, как сканер отпечатка пальцев на данном этапе развития технологии невозможно.
И даже несмотря на это, экран все равно не способен пропускать весь свет. По этой причине снимки получаются довольно низкого качества — в дымке, с низкой контрастностью и детализацией.
Для исправления ситуации изображение с камеры обрабатывается специальными программными алгоритмами в реальном времени. Ниже можно увидеть такой снимок, сделанный подэкранной камерой (слева — необработанный вариант, справа — улучшенный алгоритмами):
Конечно же, если бы речь шла об основной камере, приведенный выше снимок, даже в обработке, совершенно не годился для реального использования. Но учитывая область применения фронтальной камеры, для простых селфи или видео общения через мессенджеры этого может быть достаточно.
Подведем итог
Xiaomi и Oppo продемонстрировали рабочий прототип селфи-камеры, спрятанной под экраном смартфона. Это удалось сделать благодаря небольшому участку защитного стекла с улучшенными оптическими свойствами, за которым размещается дисплей с прозрачными катодом и анодом.
На данный момент у такого решения есть свои недостатки. Во-первых, камеру под выключенным экраном можно заметить при любом освещении. А на ярком свете камера будет хорошо видна даже во время работы экрана.
И во-вторых, невозможно сделать дисплей полностью прозрачным, из-за чего качество снимков необходимо улучшать с помощью вычислительной фотографии.
Какие перспективы у этой технологии?
Как только появились первые сканеры отпечатков пальцев под экраном, мы писали об очень плохом качестве их работы. Но всего за один год эта технология так сильно улучшилась, что современные подэкранные сканеры работают не хуже емкостных.
Нет ни малейшего сомнения в том, что и технологию подэкранных камер очень быстро улучшат до приемлемого качества и мы получим массу преимуществ.
Прежде всего, это большой экран без вырезов и рамок. Конечно, современные моторизированные камеры уже предлагают подобное. Но, с новой технологией можно будет удобно пользоваться разблокировкой по лицу, а также делать смартфоны полностью влагозащищенными.
Также компании смогут использовать более крупные сенсоры и линзы для повышения качества фотографий. Сделать это с вырезом в экране довольно проблематично, так как придется увеличивать и сам вырез, делая смартфон при этом менее удобным и привлекательным.
Когда ожидать первые смартфоны с камерами в экранах?
К сожалению, ни Xiaomi, ни Oppo не дают конкретного ответа на этот вопрос. Но, судя по демо-образцам и тому, как часто в последнее время об этом говорят представители компаний, речь не идет о далеком будущем.
Возможно, уже в начале следующего года или ближе к MWC 2020 мы увидим первые анонсы подобных смартфонов.
Редакция Deep-Review (dr@deep-review.com)
P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на наш научно-популярный сайт о мобильных технологиях, чтобы не пропустить самое интересное!
В течение последних нескольких лет индустрия смартфонов верным курсом шла к полному покрытию передней панели экраном. То есть, чтобы вообще не было рамок, челок, вырезов, отверстий и прочих геометрических изысков. Главной проблемой на пути к полной победе является фронтальная камера. До недавнего времени ее невозможно было никуда спрятать так, чтобы она была не видна, но выполняла свои функции. И вот теперь, похоже, это свершилось. Производители научились прятать ее под экраном так, чтобы она была полностью скрыта. Осталось только понять, за счет какой магии они этого добились и на какие компромиссы им пришлось пойти на пути достижения цели.
Камера под экраном в ранних моделях выглядела так. Теперь все должно стать намного лучше.
Содержание
- 1 Телефон без передней камеры
- 2 Как работает камера под экраном
- 3 Видна ли камера под экраном
- 4 От чего зависит качество фотографий подэкранной камеры
- 5 Будут ли камеры под экраном во всех телефонах
Телефон без передней камеры
Сами компромиссы начались еще до появления подэкранной камеры самой по себе. Такие телефоны, как ASUS Zenfone 6, устраняют необходимость в отдельной фронталке, делая камеру откидной. Но тут возникают проблемы с габаритами устройства и сложностью его защиты от воды. Подвижный механизм довольно сложно загерметизировать так, чтобы в него не попадала ни вода, ни пыль.
Какую камеру наблюдения купить для дома.
Были и выезжающие камеры, но любой подобный механизм имеет больше минусов, чем плюсов. Поэтому все и стремились к камере под экраном (сокращенно UDC). Мы видели это на нескольких прототипах телефонов от различных производителей, а также в различных продуктах, таких, как ZTE Axon 30 5G. А с недавним выпуском Samsung Galaxy Z Fold 3 камеры под дисплеем становятся все более популярными и массовыми.
Камера Galaxy Z Fold 3 пока является лучшим представителем подэкранных камер.
Как работает камера под экраном
Суть такой камеры в том, что она смотрит как бы через экран. То есть перед ней будет находиться решетка пикселей, но между ними будут пробелы для попадания света на матрицу камеры. Проблема создания такого экрана заключается в том, чтобы пиксели экрана были довольно плотными и не портили изображение, но при этом, чтобы между ними было расстояние, необходимое для работы камеры.
Если расширить расстояние между пикселями максимально, то мы получим то самое отверстие, от которого хотим уйти. Если наоборот, сжать их, то камера просто ничего не увидит. Остается только добавить, что такие фокусы возможны лишь с OLED-экранами. Если это IPS-матрица, то ее конструкция не позволит разместить нужным образом подсветку. С этим разобрались.
Камера и экран нового Samsung Galaxy S22. Что мы о нем знаем.
У разных производителей разные подходы к скрытым камерам. Во-первых, давайте посмотрим на Samsung в ее последнем складном телефоне. Большая часть дисплеев Galaxy Z Fold 3 использует круглые субпиксели в традиционном ромбовидном матричном шаблоне — с кластером красных, зеленых, синих, зеленых субпикселей (или R-G-B-G). Это особенность технологии, которая требует размещения двух зеленых субпикселей для достаточного количества света этого спектра. Над отверстием для камеры Fold 3 пиксели сдваиваются, объединяя свою структуру в необычный узор B-R-G-G-G-G-R-B.
Вот так выглядит место, в котором установлена камера.
Видна ли камера под экраном
При этом плотность пикселей над камерой примерно вдвое меньше, чем в обычном месте экрана. Это видно на некоторых снимках даже без специального увеличения данной области. Но даже когда экран выключен, на камеру все равно не попадает свет. Поэтому и нужно сделать щель между пикселями, чтобы она видела мир как бы через сетку.
Чтобы было понятнее, если запустить на экране картинку с полосой шириной в один пиксель, то она будет видна, а если сместить ее на один пиксель в сторону, то в районе камеры она пропадет. Этот эксперимент даже поставили наши коллеги из издания Androidcentral.com.
Вот так полоска пикселей прерывается в районе камеры.
Если не ставить себе целью увидеть под микроскопом эту решетку, то вы ее не заметите. Мало того, что разрывы минимальны, так еще и мозг сам привык достраивать изображение. То есть, если в том месте будут буквы, мозг сам дорисует их и проблем с восприятием не будет, даже несмотря на примерно вдвое меньшую плотность пикселей. Если вы смотрите видео, то из-за мелькающего изображения проблем будет еще меньше.
Телефоны Samsung получат самую прочную камеру в истории.
От чего зависит качество фотографий подэкранной камеры
Пока все технологии сводятся именно к такому компромиссу, а итоговое качество фотографий зависит от того, кто найдет более правильный баланс. Пока качество фотографий всех производителей примерно одинаковое. Дальше начнут появляться другие факторы, которые будут влиять на снимки. Например, важен будет фактический размер сенсора камеры, уровень программной обработки и даже стекло экрана.
Последнее важнее, чем кажется. Чем более прозрачным будет стекло, тем лучше будут снимки. В качестве примера можно вспомнить нашу атмосферу. Вспомните, рядом с большими городами даже ночью небо само немного светится. А если вы оказывались на расстоянии пары сотен километров от крупных населенных пунктов, то вспомните, сколько там звезд и какое темное небо. Так и с экраном. На глаз эта мутность не видна, но при свечении остальных пикселей она может сама немного светиться. Это тоже окажет негативное влияние на качество снимков. Этот эффект есть и сейчас, поэтому интерфейс приложения камеры зачастую выдержан в темных тонах.
Согласитесь, что так телефон выглядит намного приятнее, чем с вырезом
Будут ли камеры под экраном во всех телефонах
На ближайшее время можно сказать, что какой бы подход не выбрали для камеры под дисплеем, пока качество снимков будет уступать привычным камерам. В отверстии или тем более в челке. Даже увеличение размера пикселя не сыграет решающей роли.
Присоединяйтесь к нам в Telegram!
Сейчас большой вклад в улучшение фотографий с нового типа фронтальных камер делает искусственный интеллект. Системы получают изображение с сенсора и обрабатывают его. Это и называется вычислительной фотографией, на которую делается упор в современных гаджетах.
Нет сомнений в том, что камера под экраном будет становится все лучше и лучше. Особенно по мере развития OLED-технологий и алгоритмов улучшения изображений. Через некоторое время мы еще вернемся к этому разговору, а пока остается порадоваться тому, что подэкранные камеры постепенно становятся массовыми.
Хорошая фронтальная камера – важный элемент любого смартфона. Как еще можно сделать идеальное селфи со своей любимой кошкой? Кроме того, она также пригодится во время деловых встреч или общения с семьей и друзьями. В общем, функционал, как вы поняли, достаточно широкий!
Однако все производители смартфонов уже давно мечтают разработать фронтальную камеру, которая находилась бы под дисплеем телефона, а не торчала из верхней части устройства или требовала специального выреза.
Что ж, время подэкранных камер настало, и в данной статье мы подробно расскажем, как они работают.
Содержание
- 1 Что такое подэкранная камера?
- 2 Как работает камера под экраном?
- 3 Технические характеристики ZTE Axon 20 5G
- 4 Можно ли увидеть подэкранную камеру?
- 5 Будут ли Samsung и Apple использовать камеры под экраном?
Что такое подэкранная камера?
Фронтальная камера на вашем смартфоне находится непосредственно на экране, и вы постоянно видите её. Независимо от типа устройства, которым вы обладаете — iPhone, Samsung, OnePlus, Huawei или что-то другое — для фронтальной камеры требуется небольшой вырез на экране. Ни для кого не секрет, что из года в год лицевые панели смартфонов становятся всё меньше, и многие считают, что вырез под фронтальную камеру — это недостаток, который существенно портит экран.
Так как же решить данную проблему? Правильно, вставить фронтальную камеру под экран! Да, ответ кажется очевидным, однако ни один крупный производитель пока что не выпустил смартфон такого типа. Кроме того, все очень запутано в плане разработки, стоимости и технологий.
В последние годы подэкранные камеры частенько появляются в новостях, и чаще всего источники пишут о высокой перспективности технологии. Xiaomi произвела фурор в 2019 году, выпустив серию слайдов, в которых подробно описывалась разработка камеры под дисплеем.
Xiaomi’s Under-Display Camera Technology could be the ultimate solution for a Full Screen Display coexisting with a front camera! RT if you love it. #InnovationForEveryone pic.twitter.com/8e7EdEBn8J
— Wang Xiang (@XiangW_) June 3, 2019
В 2019 году другой крупный производитель OPPO также показал, как идет разработка фронтальной камеры под экраном. Анонс на MWC Shanghai 2019 стал хитом технологической выставки, посвященной смартфонам, хотя компания дала понять, что подэкранный датчик находится в процессе разработки и предназначен лишь для устройств будущего.
OPPO’s brand new solution for full-screen display — Under-screen Camera (USC) has just been unveiled here at #MWC19 Shanghai! #MoreThanTheSeen pic.twitter.com/k5qEQ3QNta
— OPPO India (@oppomobileindia) June 26, 2019
Как работает камера под экраном?
Затем, на IFA 2020, ZTE представила Axon 20 5G, который является первым доступным на рынке смартфоном с фронтальной камерой под экраном! Итак, как же работает устройство такого типа?
Что касается упомянутой модели от ZTE, то здесь для подэкранной камеры требуется несколько различных технологий, работающих вместе (некоторые из них — новые).
Первое, что требуется, — это новый тип экрана. Китайская компания разработала новый «материал с высокой прозрачностью», включающий новые органические и неорганические пленки. Новый материал позволяет большому количеству света проходить через экран и достигать камеры.
Во-вторых, Axon 20 5G требует особых внутренних рабочих процедур. Независимый чип управления со встроенными драйверами обеспечивает полностью отдельную цветовую синхронизацию для света, проходящего через дисплей. Дополнительный чип управления позволяет камере отфильтровывать любой свет и искажения цвета, которые камера испытывает на экране, сохраняя четкость изображения и отсутствие помех.
ZTE также создала «специальную матрицу», которая оптимизирует пиксели, обеспечивая лучшее отображение в области, где установлена сама камера. Такая функция гарантирует, что экран будет отображать одинаково хорошо по всей области.
Наконец, камера под экраном Axon 20 5G использует специальный алгоритм для оптимизации производительности во время работы. Алгоритм учитывает несколько входных сигналов через экран, регулируя освещение, контраст и другие динамические диапазоны, прежде чем сделать снимок.
А что по поводу качества камеры, спросите вы?
В конце августа 2020 года генеральный директор Axon г-н Лэй выложил снимок-селфи, сделанный подэкранной камерой Axon 20 5G. ZTE загрузила селфи на Weibo, китайскую социальную сеть.
Конечно, это обычное, ничем не примечательное селфи, однако если учесть то, где расположена камера, то качество поражает. Да, появление на рынке смартфонов с камерой под экраном вызывает еще одну проблему: как быть, если дисплей треснет или сломается? На данный момент ответ на вопрос остается открытым…
Технические характеристики ZTE Axon 20 5G
Быстренько пройдемся по основным характеристикам ZTE Axon 20 5G: помимо особой фронтальной камеры и дополнительных микросхем, устройство оснащено 6,92-дюймовым FHD + дисплеем, процессором Snapdragon 765G, и доступно в нескольких конфигурациях оперативной и встроенной памяти. Основная камера имеет датчик на 64 мегапикселя, и еще три дополнительных. Касаемо батареи, смартфон имеет аккумулятор емкостью 4220 мАч, который поддерживает быструю зарядку.
А вот таким образом ZTE представила революционный телефон.
Можно ли увидеть подэкранную камеру?
К сожалению, единственная доступная в настоящее время фотография, сделанная на подэкранную камеру ZTE Axon 20 5G, — это упомянутое выше селфи. Кроме того, есть еще один вопрос относительно камеры под дисплеем. Видима ли она? Можно ли заметить, что под экраном спрятан датчик?
Судя по изображениям, предоставленным ZTE, Axon 20 5G полностью скрывает фронтальную камеру от пользователя. Однако точные комментарии предоставить невозможно, так как у нас еще не было опыта пользования устройством. Если судить по фотографиям девайса, то камеру не видно, но можно предположить, что ситуация может поменяться, если смотреть на телефон под углом.
Xiaomi заявляла, что область подэкранной камеры на устройстве будет открываться при активации режима селфи. Фронтальная камера до этого момента остается полностью закрытой, давая пользователям эффект прозрачной стеклянной поверхности.
OPPO точно так же использует специальный многослойный прозрачный материал, который пропускает свет в камеру, но не мешает отображению. Тем не менее, практический опыт работы с тестовой моделью OPPO предполагает, что камера видна под определенными углами и в определенных условиях.
Будут ли Samsung и Apple использовать камеры под экраном?
Рассматривают ли другие крупные производители смартфонов установку камеры под экран своих флагманских устройств? Есть предположения, что Samsung Galaxy S21 будет иметь некую форму фронтальной камеры под дисплеем, хотя на момент написания статьи ничего не подтверждено официально.
Apple (по крайней мере сейчас) не намерена использовать такую технологию. В середине 2020 года в сети появились фотографии предполагаемого дизайна iPhone 13, однако никто не знает о правдивости этих слухов. Концепт не имел какого-либо выреза для фронталки, что привело к предположениям, что в iPhone 13 камера будет установлена под экраном. Но это все предположения, и единственные люди, которые действительно знают, — это сотрудники Apple.
Samsung, Apple и другие крупные производители будут совершенствовать подэкранные камеры до тех пор, пока это не повлияет на качество изображения, а стоимость разработки и внедрения не станет выгодной.
На данный момент ZTE Axon 20 5G — единственный смартфон на рынке, предлагающий камеру под экраном.
Источник: makeuseof.com
Но дату появления устройств с этой технологией пока не называют.
Китайский производитель дисплеев Visionox представил собственную технологию производства OLED-дисплеев для смартфонов, которая предполагает размещение фронтальной камеры под поверхностью экрана.
Для создания такого экрана используются прозрачные материалы, особая структура пиксельной сетки и электронных компонентов. Производитель утверждает, что камера под экраном будет практически невидимой независимо от угла обзора и яркости экрана.
В показанном Visionox ролике есть пример селфи, снятого на подэкранную камеру — фото кажется немного размытым. Ранее представители Oppo сообщали, что компания отказалась от подэкранных сенсоров в готовящихся к выходу устройствах именно потому, что инженеры не смогли решить проблему значительного снижения качества снимков.
China’s display manufacturers, Visionox, has just announced the world’s first mass-produced under-display camera solution. The world’s first under-display camera phone will be released. https://t.co/QWkQioy2LZ
Информации о том, какие производители смартфонов будут заказывать экраны у Visionox пока нет, но скорее всего в первой волне стоит ожидать устройства от азиатских брендов второго эшелона. Корейские и американские производители, а также Xiaomi, Huawei и концерн BBK (Oppo, Vivo, OnePlus, RealMe, iQOO) скорее всего продолжат совершенствовать собственные решения.
Visionox специализируется на OLED-матрицах и их нестандартных применениях. Ранее на различных выставках производитель демонстрировал «рулонные» телевизоры и даже электронные книги с гибкими страницами-экранами.