Камеры под дисплеем могут стать горячей новой функцией, продолжающей аналогичный успех встроенного в дисплей датчика отпечатков пальцев. Это почти похоже на научную фантастику: вы не видите камеру, но она видит вас. Технология обещает устранить последнее препятствие на пути к полноэкранному телефону. Но как это работает и когда вы сможете купить телефон с этой функцией?
Чтобы ответить на эти вопросы, мы сели, чтобы выбрать мозг Майкла Хеландера из OTI Luminotics. Его компания производит некоторые из фактических материалов, используемых для производства OLED-дисплеев (особенно в случае датчиков под дисплеем), поэтому они знакомы со всеми задействованными техническими входами и выходами, и он был счастлив рассказать нам, как это работает.
Схема прохождения света через стандартный OLED-дисплей.
Два типа экранов
По словам Хеландера, есть два инженерных подхода к проектированию камер под дисплеем: вы либо делаете все возможное, чтобы сделать весь дисплей как можно более прозрачным над камерой, либо вы, по сути, делаете крошечные прозрачные отверстия в непрозрачном экране между пикселями. .
В первом случае это означает изменение материалов и перестановку вещей в области над камерой. Определенные металлы в различных слоях могут быть заменены прозрачными проводящими материалами, такими как оксид индия и олова, а структура самого дисплея может быть изменена, чтобы перенаправить все, что может помешать оптимальной прозрачности в этой области. Все, что невозможно переместить или сделать прозрачным, можно сделать как можно меньше.
Диаграмма света, проходящего через конструкцию, оптимизированную для обеспечения прозрачности.
У этого маршрута есть несколько ограничений: в первую очередь яркость, однородность и разрешение. Как правило, пиксели OLED спроектированы так, чтобы с одной стороны отражать, а с другой - прозрачными, благодаря чему большая часть излучаемого света идет в одном направлении: к вам. Если сделать дисплей прозрачным в одной секции, это противоречит такому дизайну, и это может сделать область, в которой находится камера, заметно иначе и менее яркой, чем остальная часть экрана. Компенсация этого эффекта за счет увеличения яркости и другой калибровки в этой крошечной области может привести к другим долгосрочным проблемам, таким как выгорание вокруг прозрачной области камеры. Нам также говорят, что все шаги по изменению маршрута и увеличению прозрачности часто означают принятие более низкого разрешения дисплея в этом конкретном месте - несколько больших пикселей в море меньших. Якобы именно такой подход ZTE применяет в таких устройствах, как Axon 20 5G.
Второй способ немного отличается. Вместо того, чтобы делать весь стек дисплея прозрачным в одной области, вы можете вырезать отдельные прозрачные «дыры» между пикселями и полагаться на них в пропускании света через экран. Вы можете сделать это несколькими различными способами, например, уменьшить разрешение экрана, чтобы выделить область для одного из каждых X пикселей, или просто перетасовать и перенаправить объекты, чтобы создать регулярные узорчатые пространства.
Схема прохождения света через узорчатый катод.
Как и раньше, это означает перенаправление некоторых компонентов, чтобы обеспечить четкую линию на экране, но вам не нужно беспокоиться о прозрачности всего стека отображения, а только определенных точек через равные промежутки времени. Если ваше разрешение достаточно низкое, вы можете разместить эти дополнительные отверстия без каких-либо потерь, но при очень высокой плотности это также может означать отказ от некоторых пикселей и принятие более низкого разрешения. Однако важно отметить, что этот маршрут означает, что отдельные пиксели над камерой имеют такую же индивидуальную яркость и характеристики производительности, что и пиксели в других местах на дисплее, поэтому у вас не должно возникнуть столько проблем с однородностью. Этот второй путь - это то, что, как нам сказали, Xiaomi планирует для своих будущих телефонов, и похоже, что он может работать лучше всего из возможных решений, доступных прямо сейчас.
Катодный узор: обратите внимание, что через равномерно расположенные «дыры» свет проходит легче.
Другие расходы включены
Теперь, какой бы путь ни выбрали производители, камеры под дисплеем не будут работать так же, как раньше. В любом случае камера будет получать немного меньше света с большим количеством препятствий, и есть другие оптические эффекты, с которыми эти конструкции должны бороться. Есть такие проблемы, как отражение и дифракция от всех различных материалов, слоев и отверстий, через которые проходит свет. Это проблемы, которые нельзя полностью устранить, но Хеландер говорит нам, что их можно компенсировать программным обеспечением и уменьшить за счет достижений в области материаловедения и инженерии. Некоторые из этих проблем также приводят к тому, что изображения выглядят «мягче», имитируя некоторые эффекты фильтров красоты, которые так нравятся многим людям, поэтому это не так. все Плохо. Хеландер также утверждает, что модели машинного обучения могут довольно хорошо компенсировать многие из этих проблем.
Это также открывает для нас довольно большие двери в будущее. Прямо сейчас большинство прототипов под дисплеем просто помещают камеру в одно и то же место и расширяют экран, чтобы покрыть его, но ничто не мешает нам использовать некоторые из этих решений, чтобы сделать весь дисплей прозрачным и разместить камеру там, где нам нравится. В конце концов, мы могли бы переместить камеру вниз к центру экрана, чтобы упростить сохранение эффекта зрительного контакта во время видеозвонков, или мы могли бы даже разместить несколько камер под экраном в разных местах. Когда-нибудь другие оптические датчики, такие как инфракрасные камеры, используемые для систем распознавания лиц, также могут быть перемещены под экраном. В конце концов, мы могли бы сделать то же самое и с мониторами настольных компьютеров.
Есть много потенциальных вариантов использования, помимо простого селфи, когда все нюансы устранены, но это не произойдет в одночасье.
Сначала средний класс, потом флагманы
Прежде чем эта технология сможет заменить выемку или вырез для дырокола, ее необходимо увеличить. И, учитывая размер инженерных затрат, Хеландер говорит нам, что, как это ни парадоксально, мы сначала увидим внедрение этой технологии на рынке среднего класса. В настоящий момент требуемые жертвы, когда дело касается разрешения и яркости, означают, что эта технология, вероятно, какое-то время не подойдет для флагманского пространства, где клиенты ожидают самого лучшего. Такие проблемы, как большой серый квадрат или круг на экране при максимальной яркости, падение разрешения в одном углу или общее более низкое разрешение экрана, не будут работать при цене в тысячу долларов, но они более приемлемы в середине. -расширенный ассортимент продукции, а подробности грядущего устройства ZTE служат дополнительным доказательством этого аргумента.
По оценке Хеландера, это может быть 2022 или 2023 год, прежде чем эта технология станет мейнстримом, инженерные проблемы будут решены, производство будет наращиваться, а функция начнет расти и падать на рынке. Между тем, большинству из нас придется довольствоваться возможностью фактически видеть нашу камеру в лицевой панели, выемке или вырезе для дырокола.
Камеры под дисплеем могут стать горячей новой функцией, продолжающей аналогичный успех встроенного в дисплей датчика отпечатков пальцев. Это почти похоже на научную фантастику: вы не видите камеру, но она видит вас. Технология обещает устранить последнее препятствие на пути к полноэкранному телефону. Но как это работает и когда вы сможете купить телефон с этой функцией?
Чтобы ответить на эти вопросы, мы сели, чтобы выбрать мозг Майкла Хеландера из OTI Luminotics. Его компания производит некоторые из фактических материалов, используемых для производства OLED-дисплеев (особенно в случае датчиков под дисплеем), поэтому они знакомы со всеми задействованными техническими входами и выходами, и он был счастлив рассказать нам, как это работает.
Схема прохождения света через стандартный OLED-дисплей.
Два типа экранов
По словам Хеландера, есть два инженерных подхода к проектированию камер под дисплеем: вы либо делаете все возможное, чтобы сделать весь дисплей как можно более прозрачным над камерой, либо вы, по сути, делаете крошечные прозрачные отверстия в непрозрачном экране между пикселями. .
В первом случае это означает изменение материалов и перестановку вещей в области над камерой. Определенные металлы в различных слоях могут быть заменены прозрачными проводящими материалами, такими как оксид индия и олова, а структура самого дисплея может быть изменена, чтобы перенаправить все, что может помешать оптимальной прозрачности в этой области. Все, что невозможно переместить или сделать прозрачным, можно сделать как можно меньше.
Диаграмма света, проходящего через конструкцию, оптимизированную для обеспечения прозрачности.
У этого маршрута есть несколько ограничений: в первую очередь яркость, однородность и разрешение. Как правило, пиксели OLED спроектированы так, чтобы с одной стороны отражать, а с другой - прозрачными, благодаря чему большая часть излучаемого света идет в одном направлении: к вам. Если сделать дисплей прозрачным в одной секции, это противоречит такому дизайну, и это может сделать область, в которой находится камера, заметно иначе и менее яркой, чем остальная часть экрана. Компенсация этого эффекта за счет увеличения яркости и другой калибровки в этой крошечной области может привести к другим долгосрочным проблемам, таким как выгорание вокруг прозрачной области камеры. Нам также говорят, что все шаги по изменению маршрута и увеличению прозрачности часто означают принятие более низкого разрешения дисплея в этом конкретном месте - несколько больших пикселей в море меньших. Якобы именно такой подход ZTE применяет в таких устройствах, как Axon 20 5G.
Второй способ немного отличается. Вместо того, чтобы делать весь стек дисплея прозрачным в одной области, вы можете вырезать отдельные прозрачные «дыры» между пикселями и полагаться на них в пропускании света через экран. Вы можете сделать это несколькими различными способами, например, уменьшить разрешение экрана, чтобы выделить область для одного из каждых X пикселей, или просто перетасовать и перенаправить объекты, чтобы создать регулярные узорчатые пространства.
Схема прохождения света через узорчатый катод.
Как и раньше, это означает перенаправление некоторых компонентов, чтобы обеспечить четкую линию на экране, но вам не нужно беспокоиться о прозрачности всего стека отображения, а только определенных точек через равные промежутки времени. Если ваше разрешение достаточно низкое, вы можете разместить эти дополнительные отверстия без каких-либо потерь, но при очень высокой плотности это также может означать отказ от некоторых пикселей и принятие более низкого разрешения. Однако важно отметить, что этот маршрут означает, что отдельные пиксели над камерой имеют такую же индивидуальную яркость и характеристики производительности, что и пиксели в других местах на дисплее, поэтому у вас не должно возникнуть столько проблем с однородностью. Этот второй путь - это то, что, как нам сказали, Xiaomi планирует для своих будущих телефонов, и похоже, что он может работать лучше всего из возможных решений, доступных прямо сейчас.
Катодный узор: обратите внимание, что через равномерно расположенные «дыры» свет проходит легче.
Другие расходы включены
Теперь, какой бы путь ни выбрали производители, камеры под дисплеем не будут работать так же, как раньше. В любом случае камера будет получать немного меньше света с большим количеством препятствий, и есть другие оптические эффекты, с которыми эти конструкции должны бороться. Есть такие проблемы, как отражение и дифракция от всех различных материалов, слоев и отверстий, через которые проходит свет. Это проблемы, которые нельзя полностью устранить, но Хеландер говорит нам, что их можно компенсировать программным обеспечением и уменьшить за счет достижений в области материаловедения и инженерии. Некоторые из этих проблем также приводят к тому, что изображения выглядят «мягче», имитируя некоторые эффекты фильтров красоты, которые так нравятся многим людям, поэтому это не так. все Плохо. Хеландер также утверждает, что модели машинного обучения могут довольно хорошо компенсировать многие из этих проблем.
Это также открывает для нас довольно большие двери в будущее. Прямо сейчас большинство прототипов под дисплеем просто помещают камеру в одно и то же место и расширяют экран, чтобы покрыть его, но ничто не мешает нам использовать некоторые из этих решений, чтобы сделать весь дисплей прозрачным и разместить камеру там, где нам нравится. В конце концов, мы могли бы переместить камеру вниз к центру экрана, чтобы упростить сохранение эффекта зрительного контакта во время видеозвонков, или мы могли бы даже разместить несколько камер под экраном в разных местах. Когда-нибудь другие оптические датчики, такие как инфракрасные камеры, используемые для систем распознавания лиц, также могут быть перемещены под экраном. В конце концов, мы могли бы сделать то же самое и с мониторами настольных компьютеров.
Есть много потенциальных вариантов использования, помимо простого селфи, когда все нюансы устранены, но это не произойдет в одночасье.
Сначала средний класс, потом флагманы
Прежде чем эта технология сможет заменить выемку или вырез для дырокола, ее необходимо увеличить. И, учитывая размер инженерных затрат, Хеландер говорит нам, что, как это ни парадоксально, мы сначала увидим внедрение этой технологии на рынке среднего класса. В настоящий момент требуемые жертвы, когда дело касается разрешения и яркости, означают, что эта технология, вероятно, какое-то время не подойдет для флагманского пространства, где клиенты ожидают самого лучшего. Такие проблемы, как большой серый квадрат или круг на экране при максимальной яркости, падение разрешения в одном углу или общее более низкое разрешение экрана, не будут работать при цене в тысячу долларов, но они более приемлемы в середине. -расширенный ассортимент продукции, а подробности грядущего устройства ZTE служат дополнительным доказательством этого аргумента.
По оценке Хеландера, это может быть 2022 или 2023 год, прежде чем эта технология станет мейнстримом, инженерные проблемы будут решены, производство будет наращиваться, а функция начнет расти и падать на рынке. Между тем, большинству из нас придется довольствоваться возможностью фактически видеть нашу камеру в лицевой панели, выемке или вырезе для дырокола.
