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【詳解】什麼是屏下鏡頭?3 種技術方案原理,效果優劣比併!Samsung、小米、ZTE

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屏下鏡頭經過 2 年的發展,現時手機廠商基本上已經可以量產屏下鏡頭手機。最早發佈屏下鏡頭手機的廠商是 ZTE,早於 2020 年已經發佈了 ZTE Axon20 5G 手機。之後在 2021 年,ZTE 繼續發佈迭代的 ZTE Axon30 5G 手機。

而小米和 Samsung 也發佈了他們的第一部屏下鏡頭手機 Xiaomi MIX 4 及 Samsung Galaxy Z Fold 3。這四部手機均採用了不同的屏下鏡頭方案,包括「降低分析率」、「迷你像素」和「巨無霸像素」。

ZTE:透明像素、降低分析率方案(第一代方案)

插入透明像素主要是由中國螢幕供應商維信諾提供的 InV see 屏下攝像解決方案。這是已公佈屏下鏡頭技術廠商如 OPPO、vivo APEX 2020、小米 9 工程機使用的方案,以及量產手機 Axon 20 5G 所使用的方案。這個方案是把 OLED 中一部分的發光像素改為透明像素。透明像素不會參與日常使用的發光,只是用來把光線通過透明像素而進入感光元件,以增加感光元件的吸光率。

雖然插入透明像素能提高感光元件的吸光率,但是由於透明像素不會參與發光,所以在屏下鏡頭部分的螢幕會出現 PPI(每英寸像素)下降、顆粒感明顯的情況。

ZTE AXON 20 5G 因 PPI 低導致的鋸齒

以 ZTE Axon 20 5G 為例,由於鏡頭部分的發光像素數目與正常不一致,所以中興額外配置一個螢幕驅動晶片給鏡頭部分,除了在使用相機時關閉像素,還會改善因發光像素不足所引起的色準、亮度問題。但是由於晶片不同,所以有時會容易出現顯示不同步或色準問題,加上像素不足的硬件缺陷,在白色、紅色背景上很容易出現顆粒感,顯示線條時還可能出現鋸齒狀和線條移位情況。

優點:

  • 採用透明像素吸光
  • 推出時間最早

缺點:

  • 顆粒感明顯
  • 拍照像效果不佳
  • 顯示線條粗幼不一

日常使用容易出現顆粒感

因像素小導致的線條粗幼不一

小米、TCL:迷你像素方案(第二代方案)

這個迷你像素方案最先是由小米及 TCL 華星光電合研的屏下鏡頭方案,之後 ZTE 所使用的維信諾也推出相若的 InV see Pro 屏下攝像解決方案。

主要是通過縮小原本為方型的像素為小圖點,讓屏下相機區域可以維持與其他區域相同的像素數目而不用加入任何透明像素,並把像素罅隙做成透明質地,同時重新設計像素的驅動電路,把電路放置在發光子像素(即是紅、藍和綠的發光點)底部,利用像素罅隙給感光元件透光。這個方法可以統一螢幕的像素大小和密度,驅動晶片不用顧及鏡頭的亮度或色準不一,減少出現鋸齒或線條粗幼不一的情況。


這個方案的好處是不論是採用 Delta 排列的 ZTE Axon 30 5G(維信諾)、RGB-Delta 排列的 OPPO 工程機(京東方)還是鑽石排列的 Xiaomi MIX 4(華星光電)均可以把屏下部分的像素做成「珍珠」就可以在不改變任何排列的大前題下為屏下鏡頭透光。

但是縮小像素的缺點是由於「珍珠像素」比一般發光像素低,所以它們需要提供像素的亮度以配合正常螢幕部分的亮度。若「珍珠像素」是正常像素的三分之一,那麼「珍珠像素」就需要提供三倍的亮度以維持螢幕的一致性。可是這樣就會大大影響了「珍珠像素」的壽命,導致屏下鏡頭部分的像素容易出現燒印。

優點:

  • 解決進光量不足問題
  • 解決線條粗幼不一問題
  • 螢幕不同排列均可使用此技術

缺點:

  • 珍珠像素壽命較短
  • 需要提供三倍亮度維持螢幕一致性

Samsung:巨無霸像素方案

Samsung Galaxy Z Fold 3 屏下鏡頭效果

Samsung 在 Galaxy Z Fold3 也是首度加入了屏下鏡頭。Samsung於主螢幕加入了屏下鏡頭,宣稱可用於進行視像通話時使用。但是 Samsung Z Fold3 的屏下效果真的是強差人意(與 ZTE Axon 20 的第一代出現類似缺點)。


屏下鏡頭可以完全隱藏,但顆粒感極重,因為在屏下鏡頭部分的發光像素比正常部分大。但雖然這樣的設計會帶來顆粒感,但是卻可以提高透光率,有指三星 Z Fold3 的透光率達 15~25%,的確是優於其他屏下鏡頭手機。此外,三星定製的巨無霸像素能防止如「珍珠像素」般壽命低或亮度不足的情況發生,大大增加屏下鏡頭螢幕的壽命。

優點

  • 不如珍珠像素壽命低
  • 較佳的透光率

缺點

  • 顆粒感明顯

總結 

現時屏下鏡頭有三個方案:

  • 降低分析率方案
  • 迷你像素方案
  • 巨無霸像素方案

過去 OPPO 和小米也曾展示過降低分析率方案,但現時連中興也放棄了這個方案,可見透明像素方案的效果並未如理想。而巨無霸像素方案暫時只有 Samsung 一家使用,雖然可以增強壽命,但是始終屏下顯示的效果太不理想。現時小米和 ZTE 均採用的迷你像素方案看來是最好的方案,沒有最影響使用的螢幕問題。但是看來廠商們都要處理迷你像素的發光壽命問題。

相反,現時不論是降低分析率方案、迷你像素方案還是巨無霸像素方案,廠商都需要研究如何處理屏下鏡頭所引起自帶柔光濾鏡及背景模糊的成像問題。最後,期待更多手機廠商推出的屏下鏡頭方案,因為只有不斷的量產,才會帶來更穩定的成像和顯示效果。


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