Ako kamery pod displejom navždy zmenia naše obrazovky

Desaťročia sme žili s nepohodlnou technologickou pravdou: Kamery a iné senzory nemôžu zaberať rovnaký priestor ako naše obrazovky. To je dôvod, prečo stále viac smartfóny Spoľahnite sa na obávaný „zárez“ ako spôsob maximalizácie pomeru obrazovky k telu pri zachovaní prednej kamery a ďalších senzorov.

Niektorí výrobcovia telefónov, od Oppo do OnePlus, obísť tento problém pomocou motorizovaných vyskakovacích kamier, zatiaľ čo iní sa k tomu uchýlili dierovanie otvorov v displejoch, aby fotoaparát mal svoje vlastné kukátko. To je tiež dôvod, prečo dokonca najnovšie špičkové notebooky stále majú výrazné rámy okolo displejov. The webkamera potrebuje domov a zdá sa, že nikto nie je ochotný žiť so zárezom alebo dierovačkou na počítači.

Ukazuje sa však, že kamery a obrazovky nie sú také nekompatibilné, ako sa zdá. Vďaka zlepšeniu výrobných techník sa títo dvaja protivníci chystajú ukončiť svoj dlhoročný územný spor. Toto nie je vzdialená predpoveď; deje sa to práve teraz.

Do konca roku 2021 uvidíme prvé smartfóny s neviditeľnými fotoaparátmi pod displejom (UDC). notebooky, tablety, a televízory bude nasledovať.

Ako sa to dosiahne a ako to zmení spôsob, akým tieto zariadenia používame?

Tu je pohľad do našej budúcnosti skrytej kamery.

Prečo skrývať fotoaparát?

Sťažovanie sa na zárez v telefóne, dierovanie alebo veľký rám obrazovky je samou definíciou problému prvého sveta. A súdiac podľa Hviezdne predajné čísla Apple, žiadny z týchto vedľajších účinkov fotoaparátov smerujúcich dopredu nie je pre kupujúcich prelomový.

Ale odhliadnuc od estetiky, skrývanie kamier za displejmi má tri hlavné výhody.

Po prvé, umožňuje vám vyrábať telefóny, ktoré majú skutočne obrazovky od okraja po okraj. Videá a fotografie vyzerajú lepšie a vývojári aplikácií môžu pre svoje návrhy využiť každý štvorcový milimeter – a to všetko pri čo najmenšom tele telefónu.

Po druhé, z hľadiska dizajnu a výroby, ak môžu byť kamery a senzory umiestnené kdekoľvek, s menšími obmedzeniami ich veľkosti a viditeľnosti, prekreslí to mapu pre dizajn telefónu. Väčšie batérie, tenšie telefóny, viac senzorov a oveľa lepšie fotoaparáty sú potenciálne výhody.

Ale treťou a pravdepodobne najväčšou výhodou je možnosť zosúladiť fotoaparát s naším pohľadom.

Kamery umiestnené v rámoch alebo zárezoch vytvárajú teraz až príliš známy, nepríjemný pohľad nadol, ku ktorému dochádza počas videohovorov. „Pri rozhovore cez videorozhovor sa väčšinou na seba nepozeráte,“ povedal Michael Helander, generálny riaditeľ spoločnosti Toronto. OTI Lumionics povedal Digital Trends. "Súčasné umiestnenie videokonferenčných kamier vo všetkých týchto zariadeniach je naozaj neoptimálne."

Helander pravdepodobne premýšľal o tomto probléme viac ako väčšina. Jeho spoločnosť vytvára špeciálne materiály, ktoré umožňujú to, čo bolo kedysi nemožné – robí displeje dostatočne transparentnými, aby ste za ne mohli umiestniť kameru.

Keď sa za displejom posadí kamera, vďaka tomu budú naše interakcie s videom konečne vyzerať a vyzerať skutočné, osobné interakcie – zmena hry, ktorá nemôže prísť v lepšom čase v našom COVID-obmedzenom sveta.

Ako urobíte displej priehľadným?

Technológii obrazovky dominujú dva druhy displejov. Najbežnejšie sú displeje z tekutých kryštálov (LCD), medzi ktoré patria LED TV a QLED TV. Druhá, organická dióda vyžarujúca svetlo (OLED), dominuje v smartfónoch a tabletoch a stále viac sa používa v notebookoch a dokonca aj stolných počítačoch monitory

Displeje LCD sú v skutočnosti priehľadné, keď sa nepoužívajú – preto na obrazovke kalkulačky vidíte sivé pozadie všade tam, kde nie sú aktívne segmenty čiernych číslic. Využitie tejto priehľadnosti na fotografovanie však predstavuje veľké technické prekážky, najmä ak zohľadníte potrebu podsvietenia.

Aktívna časť OLED displeja je na druhej strane tenká ako papier. Jeho rôzne vrstvy sa merajú v nanometroch, čo z neho robí ideálneho kandidáta na transparentnosť. Jeho nanometer tenká vrchná vrstva kovu je už priesvitná pre viditeľné svetlo, ale infračervené svetlo je úplne blokované.

Otázka teda znie, ako môžete zvýšiť priehľadnosť OLED bez poškodenia displeja výrezmi?

Jedno obľúbené riešenie Xiaomi a Oppo v ich UDC prototypoch je spoliehať sa na vlastnú priehľadnosť pixelov OLED. Keď sa pixel OLED nepoužíva na vyžarovanie svetla, prepúšťa svetlo dovnútra. Takže môžete umiestniť fotoaparát za OLED displej a bude schopný zhromaždiť dostatok svetla na snímanie obrázkov. Má to však háčik: Stále musíte umiestniť fotoaparát do hornej alebo dolnej časti obrazovky, pretože keď Ak je kamera aktívna, OLED pixely nad ňou musia byť vypnuté, čím sa na kamere vytvorí dočasná čierna plocha obrazovke. Tento prístup je riešením problému vrúbkovania a dierovania, ale nerieši problém pohľadu nadol.

Ďalším spôsobom, ako dosiahnuť transparentnosť, je vytvorenie malých fyzických otvorov, ktoré sa zmestia medzi pixely displeja, ale to je samo o sebe neuveriteľne ťažké.

Prvý komerčne dostupný telefón s fotoaparátom pod displejom — ZTE Axon 20 5G — používa túto techniku, no zároveň trpí menej ako ideálnym kompromisom. Moderné smartfóny majú neuveriteľne husto zabalené pixely. The iPhone 12 Pro má displej s rozlíšením 460 ppi (pixelov na palec), čo znamená, že na jeden štvorcový palec je viac ako 200 000 pixelov. Xperia XZ Premium od Sony mal neuveriteľnú obrazovku s rozlíšením 807 ppi (viac ako 650 000 pixelov na štvorcový palec).

Dierovanie medzi týmito pixelmi, dokonca aj laserom, je také zložité, že ZTE muselo odstrániť niektoré pixely z oblasti nad fotoaparátom, aby si kúpilo miesto navyše. Výsledkom je výrazne nižší štvorec na obrazovke.

Čo je tiež viditeľné (kvôli veľkosti otvorov) je samotná kamera, ktorá je viditeľná v niektorých uhloch.

Časť obrazovky s nižším rozlíšením vás nemusí obťažovať, keď je v hornej časti, v oblasti, ktorá sa väčšinou používa na nepodstatné informácie. Len málo ľudí by však prijalo také zjavné zníženie rozlíšenia v strede displeja svojho telefónu, čo by sme potrebovali, aby sme čelili problému s pohľadom nadol.

Vidieť a byť videný

Ale je tu aj tretia možnosť. Čo keby ste namiesto spoliehania sa na priehľadné pixely alebo dierovanie do displeja po zložení mohli vytvoriť milióny malých otvorov v každej vrstve OLED displeja počas výroby?

Prostredníctvom procesu známeho ako vzorovanie nás existujúce výrobné techniky dráždivo priblížili k tomuto scenáru.

"Vieme, ako to urobiť vo vrstve TFT [tenkovrstvového tranzistora], " povedal Helander. „Vieme, ako to urobiť v spodnej elektróde. Vieme, ako to urobiť vo vrstve, ktorá tvorí všetky rôzne pixely.“ Ale horná kovová vrstva, tiež známy ako katóda, nie je vytvorený ako tieto ostatné vrstvy, a to predstavuje jedinečné inžinierstvo výzva.

Vlastnoručne zostavené otvory

Horná kovová katóda nie je kovový plech v bežnom zmysle. Namiesto prilepenia samostatného plechu k hornej časti displeja sa molekuly kovu odparia a nechajú sa kondenzovať na celom povrchu, čo je proces známy ako nanášanie pár.

Problém je, že akonáhle je táto kovová vrstva uložená, neexistuje spôsob, ako ju vytvoriť. To nás privádza k tajnej omáčke OTI Lumionics.

„Technológia, ktorú sme vyvinuli, je spôsob, ako vzorovať milióny malých otvorov v tejto vrstve počas výrobného procesu prostredníctvom toho, čo sa nazýva samo-montáž,“ povedal Helander. "Keď položíte všetky tieto materiály dohromady, prirodzene vytvoria všetky tieto malé otvory v displeji, sú ich milióny."

Helander tvrdí, že proces vlastnej montáže funguje na akejkoľvek veľkosti obrazovky a umožňuje výrobcom rozhodnúť, koľko otvorov je potrebných – od jedného do 1 miliardy.

Akonáhle tieto otvory existujú, viditeľné a infračervené svetlo môže prechádzať bez prekážok.

Dôveruj ale preveruj

Akokoľvek vzrušujúce je pomyslieť si, že čoskoro budeme môcť viesť oveľa prirodzenejšie videohovory, pričom a fotoaparát pod displejom kladie na výrobcov ešte väčšie bremeno, aby poskytli dôveryhodné súkromie Opatrenia.

Budeme potrebovať nejaký spoľahlivý indikátor, kedy je kamera aktívna, a rovnako spoľahlivý spôsob, ako ju deaktivovať. Keďže je pod obrazovkou, neexistuje spôsob, ako fyzicky zablokovať šošovku bez zablokovania obsahu na obrazovke.

Spoločnosť Apple nedávno aktualizovala systém iOS tak, aby zobrazoval malú zelenú bodku v blízkosti zárezu, keď sa používa jeho kamera smerujúca dopredu, a oranžovú bodku, ktorá zobrazuje, keď je mikrofón aktívny. Je to dobrý spôsob, ako nás informovať o tom, čo sa deje, ale potrebujeme niečo viac.

Inteligentné reproduktory ako napr Google Nest mini dodávané s fyzickými prepínačmi, ktoré možno použiť na deaktiváciu mikrofónov. Za predpokladu, že neexistuje spôsob, ako na diaľku prekonať polohu spínača, poskytuje veľmi dobrú úroveň dôvery. Podobný mechanizmus na televízoroch, monitoroch a notebookoch by sa mal stať štandardom, keď sa kamery stanú neviditeľnými.

Kedy sa začnú zobrazovať kamery pod displejom?

OTI Lumionics už má uzavreté dohody s niekoľkými čínskymi výrobcami smartfónov, ale kvôli obmedzeniam dôvernosti tieto spoločnosti zatiaľ nemožno menovať. „Mnohí z nich majú prototypy telefónov, ktoré boli vyrobené a všetko vyzerá skvele,“ poznamenáva Helander, „ale nikto z nich nechce nič zverejniť, kým nebude pripravený skutočné oficiálne oznámenia produktov.“ Je presvedčený, že tieto nové modely fotoaparátov pod displejom uvidíme niekedy v roku 2021, aj keď môžu zostať exkluzívnym pre čínsky trh až do 2022.

Koľko budú stáť?

Bol som plne pripravený na to, že mi Helander povie, že len tie najprémiovejšie smartfóny, ktoré majú vysoké ceny 1 000 USD alebo viac, by bol prvý na trhu s UDC. Očakáva sa však, že prvé modely budú stredne veľké slúchadlá. Pripisuje to tvrdej konkurencii medzi čínskymi značkami v rozmedzí 400 až 600 dolárov trhu so smartfónmi, čo viedlo k ochote rýchlejšie skúšať nové funkcie, aj keď sa im to nepodarí chytiť sa.

Odporúčania redaktorov

• ZTE uvádza novú kameru Under Display Camera za 799 dolárov Axon 40 Ultra
• Oppo vidí inteligentné hodinky, čip a kameru pod obrazovkou ako súčasť svojej budúcnosti
• Vzrušujúca nová technológia spoločnosti Oppo skrýva selfie kameru pod obrazovkou telefónu