為了屏占比拼了!手機前置攝像頭是如何玩出花樣的?

CFan 電腦愛好者 2019-08-01 12:54產品 標簽:手機

對Android手機而言,“屏占比”是最能打動人心的參數之一,因為屏占比越高的手機,它在點亮屏幕后就能帶來更為震撼的視覺體驗——滿眼幾乎都是屏,這就是智能手機未來的發展方向。為了成就更高屏占比,前置攝像頭的設計逐漸演變出了很多花樣,其中哪種設計才最適合我們呢?

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擠出來的變化

自從手機進入“全面屏”時代后,前置攝像頭就成為了影響屏占比參數進一步增加的最大障礙。原因很簡單,哪怕再小巧前置攝像頭的鏡頭模組,光是鏡頭直徑也要超過2mm,如果再算上整個模組和開孔范圍,都需要手機在“額頭”部分留出足夠充裕的空間。

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現階段保留傳統(前置)攝像頭設計且沒有改用異形屏,并將屏占比參數提升到較高檔次的代表就是魅族16s。這款產品采用了對稱式全面屏設計,它沒有采用COP屏幕封裝工藝,但卻在COF封裝工藝的基礎上就將上下邊框的寬度控制到了4.2mm左右,從而“擠出”了前置攝像頭的安裝位置。

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可惜,這種設計需要對攝像頭和屏幕模組進行單獨定制,較之產業鏈現成的公版方案貴了許多,因此才讓魅族16s系列顯得與眾不同。

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像小米MIX2/2S系列這種將攝像頭下置的手機也算是“擠出來”的代表,它的前置攝像頭模組非常小,只是自拍時總需要進行一次將手機倒過來的過程,在自拍體驗上受到了一定影響。

代表產品:魅族16th、魅族16s、小米MIX2s等

切出來的位置

為了控制成本,更多手機品牌都青睞于產業鏈所提供的成熟方案。于是,我們才能看到滿眼都是“水滴屏”的盛況——步入2019年后,無論是售價超過5000元的華為P30系列,還是起價只有699元的Redmi 7,絕大多數新品都選用了這種異形屏方案。

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所謂“異形屏”,就是在傳統屏幕的基礎上進行切割,包括更大的R角、手機頂部切出的“劉海”、“珍珠”、“水滴”、“美人尖”等不同的凹陷形態。而前置攝像頭,就被嵌入到了這部分凹陷空間里,從而最大限度保留屏幕的可視范圍,有效提升屏占比參數。如今的新品多以“水滴屏”自居,不同價位產品之間比的就是凹陷邊緣的曲線大小,以及上下左右屏幕邊框的寬窄(普遍是下邊框寬于上邊框)。

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代表產品:華為P30、Mate 20系列、OPPO R17/A9系列、小米9、Redmi Note7系列、iQOO、vivo X23/Z3系列、魅族Note9系列等

挖出來的空間

屏幕既然可以“切”,自然也就可以“挖”,于是在異形屏的基礎上就增加了“挖孔屏”(又稱屏下攝像頭)方案。三星Galaxy S10的“超感官全視屏”、Galaxy A8s/A60元氣版主打的“黑瞳全視屏”、華為nova 4的“極點全面屏”、榮耀V20/榮耀20的“魅眼全視屏”以及Nokia X71 “點睛全視屏”就都屬于挖孔屏的代表。

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挖孔屏支持LCD和OLED兩種材質屏幕,對基于LCD的挖孔屏,大家比拼就是開孔的直徑,以及采用的是“通孔”還是“盲孔”(沒有打穿液晶屏幕)方案,后者可以帶來更小的孔徑,在視覺效果上可以讓攝像頭與LCD屏幕完美融合于一體。

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屏幕攝像頭開孔很容易擋住APP的部分顯示內容,很難確保100%的完美適配

此外,挖孔屏針對前置攝像頭的開孔區域是否支持觸控也需要納入我們的考察重點,這將影響到第三方APP的部分界面被開孔遮擋后還能否正常操作。

代表產品:三星Galaxy S10、A8s、A60系列、華為nova 4、榮耀V20、榮耀20、Nokia X71、Moto G8等

彈出來的誘惑

無論采用上述哪種方案,都無法回避前置攝像頭總會占用一部分屏幕有效顯示空間的事實。換句話說,它們都無法實現屏占比的極致。那么,如何完全“干掉”前置攝像頭,成就“真•全面屏”釋放出每一分屏幕資源?此時,就輪到隱藏式攝像頭方案“彈力”登場了。

滑蓋全面屏

滑蓋全面屏是隱藏攝像頭方案中實現難度居中,產業鏈相對成熟的設計之一,因為早在功能機時代滑蓋手機就曾一度流行過。目前采用這種設計的手機代表包括引入磁動力滑軌結構的小米MIX3、選擇蝶式五軌滑屏結構的榮耀Magic2、以及采用雙螺旋動力六位制導滑軌結構的聯想Z5 Pro,它們都是通過手指撮合的力將手機屏幕和機身兩個部分彈開,從而露出隱藏在屏幕背后的前置攝像頭模塊。

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滑蓋全面屏雖然可以成就“真•全面屏”的視覺體驗,但這種將手機“一分為二”的結構勢必要以犧牲電池容量為代價,嚴重影響手機的續航能力。因此,繼2018年底三款滑蓋全面旗艦先后上市后,至今也沒有其他新品跟進,而這種彈出攝像頭的方案也很難再次成為“真•全面屏”領域的主流。

代表產品:榮耀Magic 2、小米MIX3、聯想Z5 Pro

升降式攝像頭

如果說滑蓋全面屏需要對手機的整個機身結構進行“大手術”,那升降式攝像頭方案則僅需對手機實施“微創手術”,將前置攝像頭模塊隱藏在機身內,需要使用時再通過微型步進馬達、減速箱和傳動絲桿的配合完成彈出拍照和降落回收的動作,無疑是更為討巧的設計。

vivo可以算是智能手機領域升降式攝像頭的引導者,早在2018年初就通過APEX概念手機展示了獨特的攝像頭升降結構,并于同年6月推出了量產版的NEX系列,讓彈出式攝像頭從科幻般的概念照進了現實。2019年,vivo全新推出的X27和X27 Pro沿用了升降式攝像頭方案,并在NEX的基礎上加入了半透明導光帶設計和動感音效設計,讓自拍更具儀式感。此外,X27 Pro還進一步增加了升降式攝像頭模塊的面積,新增的柔光燈可以讓自拍無懼夜的黑。

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此外,Redmi K20系列,榮耀9X等新品引入升降式攝像頭設計,而未來這種方案也最有機會一統真•全面屏的手機江湖。問題來了,如果將來這種設計真的普及了,那不同產品之間還能比什么?

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從產業鏈角度來看,如今升降式攝像頭無論是成本還是良品率都不是問題,未來的發展趨勢就是誰能將攝像頭“彈”得更有科技感和辨識度。比如,OPPO Reno就沒有采用常見的垂直升降的攝像頭設計,而是引入了“鯊魚鰭側旋升降結構”,當APP或系統需要使用前置攝像頭時,“鯊魚鰭結構會自動升起與手機頂端呈現11度的旋出角度,這種設計可有效降低鏡頭模組的彈出耗時,還有足夠的空間去容納前置攝像頭、前置柔光燈、聽筒、后置閃光燈等元器件。

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此外,如今升降式攝像頭方案都存在容易進灰、在遭遇跌落磕碰時的損壞幾率較高等問題。因此,這就對該方案的內部結構設計提出了更高的要求。vivo X27在升降式攝像頭內加入了彈簧緩沖結構,跌落的沖擊力會被機械結構的彈簧吸收,防止升降電機被沖擊力損壞。同時,該產品還巧妙地將步進電機、前置攝像頭和后置三顆攝像頭利用疊層重合的方式呈現在了一個垂直方向上,可以最大限度節省手機內部空間。OPPO Reno則在升降式攝像頭模塊內加入了智能跌落保護機制,當不小心滑落的時候,手機會檢測到自身狀態并自動收起側旋升降結構,保護它不受損傷。

可見,都是升降式攝像頭方案,依舊可以根據彈出風格、內部結構和保護措施設計分出高下,關于這一點我們需要心中有數。 

代表產品:vivo NEX、X27、S1、Redmi K20系列、榮耀9X系列等

中框升降結構

vivo X27 Pro和OPPO Reno彈出的模塊雖然體積較大,但這并不影響它們的機身結構。在追求“真•全面屏”的過程中,不乏一些設計更為激進的存在,比如升降的不單是攝像頭,而是整個中框。

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去年上市的OPPO Find X就是這種設計的代表之一,它采用了復雜的雙軌潛望式結構,將IR補光燈、IR攝像頭、接近距離傳感器、聽筒、點陣投影器、前置攝像頭和后置雙攝等部件一股腦地隱藏在了可伸縮的中框當中,由雙軌潛望結構中的馬達通過螺紋軸實現升降。這種設計的好處是空間足夠大,可以容納結構光人臉識別模塊和更大尺寸的傳感器,從而確保了自拍時擁有更好的底蘊。

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三星Galaxy A80也采用了和OPPO Find X類似的中框升降結構,只是它在此基礎上還引入了類似OPPO早期推出過的N1/N3的旋轉攝像頭設計——當Galaxy A80的中框彈出后,嵌入中間的攝像頭模塊還能再次進行旋轉,三攝矩陣(4800萬像素主攝+800萬像素廣角鏡頭+ToF傳感器)既是后置攝像頭,翻過來就能扮演前置攝像頭的角色。

雖然這種中框升降結構看起來更酷,但它也會帶來更復雜的物理結構以及顯著增加重量,影響電池容量等缺點,所以很難成為更加主流的方案,適合喜歡獵奇的玩家嘗鮮。

代表產品:OPPO Find X,三星Galaxy A80

屏下攝像頭方案

屏下攝像頭方案可以視為“挖孔屏”的升級版,它需要搭配自發光的AMOLED屏幕,由于該面板沒有LCD屏幕的背光板,所以只要面板厚度足夠薄,且透光率達到一定標準后,就能讓隱藏在其下的前置攝像頭自拍成像。

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從小米和OPPO展示的屏下攝像頭方案來看,它們都采用了類似兩種屏幕拼接的方式,即修改了前置攝像頭區域對應OLED屏幕位置的最下層的陽極材料,由不透光變成了透光。當相機啟動瞬間,光線可充分進入相機傳感器,在息熄屏狀態下前置鏡頭開孔可完全消失。

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但是,這種方案現在還處于研發優化階段,屏幕對應前置攝像頭的區域顯示精度和色彩變差,自拍照片也存在模糊發暗的問題,需要后期成像算法優化才能拍照稍微好看點的照片。按照OPPO副總裁沈義人的話講,哪有新技術的實現是一下就發展到完美的?屏下攝像頭技術需要協調各種硬件,同時還需要用算法來優化體驗,應該說如果哪一環技術不成熟,沒有銜接好,那么屏下攝像頭實現就不完美。

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代表產品:小米和OPPO都展示了原型機

小結

在追求“真•全面屏”的道路上,彈出式攝像頭的設計已經為徹底干掉(隱藏)前置攝像頭做好了技術上的鋪墊,雖然它存在增加厚度、容易進灰等缺陷,但卻是未來中高端手機體現差異化競爭的設計趨勢,而“挖孔屏”也有望吃下剩余的市場蛋糕。當然,我們也希望會有更完美的解決方案出爐,比如折疊屏手機、屏下攝像頭手機,它們能早日成熟量產且進駐普及價位。

 

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