Камеры, расположенные под дисплеем смартфонов, станут будущим трендом, каким в своё время был подэкранный сканер отпечатков пальцев. Это похоже на научную фантастику: вы не видите камеру, но она видит вас. Современные технологии обещают устранить последний барьер перед созданием смартфона с дисплеем, который действительно занимает всю переднюю панель. Но как это работает и когда вы действительно сможете купить смартфон с невидимой фронтальной камерой?
Чтобы ответить на эти вопросы, мы расспросили Майкла Хеландера (Michael Helander) из OTI Lumionics. Его компания изготавливает некоторые материалы, использующиеся при производстве OLED-дисплеев (особенно тех, под экранами которых находятся сенсоры), — этот производитель явно знаком со всеми подводными камнями, и Майкл с радостью рассказал, как всё работает.
Существуют два типа экранов для маскировки камеры
Как говорит Хеландер, на данный момент есть два типа инженерных подходов к установке подэкранных камер: вы либо делаете всё возможное, чтобы весь дисплей был максимально прозрачным в области над камерой, либо, по сути, делаете крошечные прозрачные отверстия между пикселями непрозрачного экрана.
В первом случае предполагается замена стандартных материалов и «перестановка» компонентов в области над камерой. Определённые металлы в различных слоях могут быть заменены прозрачными проводящими материалами (такими как оксид индия-олова), а сама структура дисплея трансформируется таким образом, чтобы ничего не мешало оптимальной прозрачности в нужной области. Использование всего, что нельзя переместить или сделать прозрачным, в конечном итоге нужно минимизировать.
Такому методу свойственны некоторые ограничения: в первую очередь, по яркости, однородности и разрешению. Обычно пиксели в OLED-панелях сконструированы таким образом, что с одной стороны установлен отражающий слой, а с другой — прозрачный. Это нужно для того, чтобы большая часть излучаемого света шла только в одну сторону — к пользователю. Идея сделать дисплей прозрачным в одной его части противоречит данному концепту, и такое решение может привести к тому, что область экрана над замаскированной камерой будет сильно выделяться и станет менее яркой, чем остальная часть дисплея. Современные способы повышения прозрачности части экрана подразумевают снижение разрешения в этом конкретном месте. Именно такой метод использует ZTE в своих устройствах — в частности, в Axon 20 5G.
Второй метод немного отличается. Вместо того, чтобы делать прозрачными все слои дисплея над камерой, он предполагает вырезание отдельных прозрачных «дырочек» между пикселями — именно они должны пропускать свет через экран. Такое можно сделать несколькими способами: например, уменьшением разрешения дисплея, чтобы между каждым определённым числом пикселей делать отверстие, или просто расположить элементы так, чтобы получился своеобразный узор с равномерно пустыми областями.
Как и первый метод, такой способ подразумевает «перестановку» некоторых компонентов экрана для создания чётких пространственных линий, проходящих через дисплей, но инженерам не нужно волноваться о том, что все слои OLED-панели конкретной области должна быть прозрачной, — только определённые участки, находящиеся через заданное расстояние друг от друга. Если разрешение достаточно низкое, можно с лёгкостью сделать такие зазоры — в случае с высокой плотностью пикселей такое не получится, и разрешение необходимо снижать. Однако стоит помнить, что пиксели над камерой имеют ту же яркость и те же характеристики, что и пиксели на всём остальном дисплее, поэтому в таком случае существенных проблем с однородностью быть не должно. Именно такой подход Xiaomi собирается применять в своих будущих устройствах, и, похоже, это лучший вариант на данный момент.
Побочные эффекты, которые нужно учитывать
Какой бы метод ни выбрали производители, камеры под дисплеем не будут работать так, как их стандартные аналоги. Как бы там ни было, находящийся под дисплеем сенсор будет получать немного меньше света из-за большого количества преград на пути. К тому же, есть и другие оптические нюансы, с которыми производителям придётся бороться. Есть такие понятия, как отражение и дифракция от всех материалов, слоёв и отверстий, через которые проходит свет. От таких вещей не избавиться, но Майкл Хеландер заверяет, что негативные эффекты этих физических явлений можно компенсировать программным обеспечением, а их самих можно минимизировать за счёт современных технологий производства. В некоторых случаях вышеописанные проблемы приводят к тому, что фотографии получаются более «мягкими», будто на них наложили бьюти-фильтры, — это не так уж и плохо, ведь многие люди вручную активируют такие настройки. Хеландер успокаивает, что модели машинного обучения хорошо справляются со многими из подобных проблем.
Текущие амбиции производителей открывают всем нам довольно большую дверь в будущее. Сейчас в большинстве прототипов камера установлена в одном и том же месте, а экран просто «накрывает» её сверху. Но ничто не мешает в будущем сделать всю переднюю панель «прозрачной», чтобы разместить камеру туда, куда хочется, — хоть по центру экрана, чтобы упростить зрительный контакт во время видеозвонков. Либо же можно просто разбросать камеры под дисплеем в разных местах. В будущем другие оптические датчики — к примеру, инфракрасные камеры для распознавания лица — тоже можно было бы размещать под дисплеем. В конце концов, такие технологии пригодились бы и в ноутбуках, и даже в мониторах.
У подобных технологических задумок гораздо больше перспектив, чем просто маскировка камеры для селфи, но все это станет возможным только после того, как производители справятся со всеми барьерами — ничего не произойдёт в один миг.
Сначала середнячки, а только потом флагманы
Чтобы эта технология заменила «чёлки» и точечные вырезы, её необходимо распространить. А учитывая инженерные затраты, Хеландер утверждает, что в противовес интуитивному подходу данная технология сначала появится на рынке устройств среднего класса. На данный момент существующие методы маскировки камеры подразумевают жертвы в лице уменьшения разрешения и снижения яркости дисплея, а это не вписывается в позиционирование флагманских устройств, ведь от них покупатели ожидают самого лучшего. Большой серый квадрат или круг над невидимой фронтальной камерой при максимальной яркости экрана, существенное снижение плотности пикселей в конкретной области или общее уменьшение разрешения — все эти проблемы не вяжутся с тысячедолларовым ценником, но они приемлемы в гаджетах среднего диапазона.
По оценкам компании OTI Lumionics, к тому времени, как технология маскировки камеры под фронтальной панелью станет распространённой, инженерные проблемы будут решены, производство станет массовым, а тренд на применение такого решение будет постоянно набирать обороты среди производителей. Но пока это не произойдёт, большинству из нас придётся смотреть на лицевую камеру в «чёлке», в рамке над дисплеем или в точечных вырезах в экранах.
Это перевод материала от Android Police.
