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!
