屏下摄像头暗战：OPPO小米互掐，三星黄雀在后
本文来自微信公众号：智东西（ID:zhidxcom），作者：云鹏，头图：视觉中国
苹果在手机屏幕上左砍一刀，右砍一刀，造出了第一个“刘海屏”手机——iPhone X。2017年9月，手机屏占比之战拉开序幕。
手机刘海由宽变窄，随后缩减为“水滴屏”，Tony老师的手法似乎愈加的精湛了。
不过当打孔屏出现时，人们发现瓶颈出现了。就算你砍掉了3D结构光、砍掉了红外线、砍掉了景深镜头、砍掉了3DToF，你永远避不开的就是前置摄像头，总要留一个是不是？
去年3月，OPPO站了出来，他告诉大家，前置摄像头还可以玩“升降”。
不过升降的热乎劲没有维持多久，5G时代就来了，手机内部空间变得寸土寸金，而对于重量手感的控制也成为了旗舰手机的标准战场之一。
于是大家把目光转向了屏下摄像头，似乎这也成为了目前唯一不将就、也是牺牲较小的屏幕解决方案了。
从2019年OPPO、小米纷纷亮出屏下摄像头工程机引发一阵热议，到今年四分之一过去后的冷清，屏下摄像头似乎正在从消费者的视野中淡去，而此时供应链却传出消息称下半年屏下摄像头就会落地，还有科技博主曝光称，三星下一代旗舰手机三星S21就很有可能采用屏下摄像头技术。
在高刷新率、高分辨率之后，屏下摄像头，是否会成为智能手机屏幕升级的下一个革命性节点？憋了这么久的屏下摄像头，到底是技术卡壳，还是手机巨头们2020年的压轴“保留曲目”？
“真全面屏”——鱼和熊掌我都要
为什么现在手机屏幕会“千疮百孔”呢？因为拍照需要光，而屏幕很厚，不但厚，还有很多像素点和电路，它们会挡住光，所以只有把屏幕凿开，镜头才可以呼吸到新鲜的光。
也正因如此，屏幕上就出现了形态各异的打孔。那是否可以既保留屏幕完整性，又让光线可以很好地透过屏幕射到相机的图像传感器（CIS）上呢？有，这就是屏下摄像头。
通过提升屏幕透光率，保证有充足的光线射入，前置摄像头就可以在不破坏屏幕的情况下良好地达成拍照的使命，也就是鱼和熊掌我都要。
8个月，从技术首秀到概念产品落地
2019年6月，OPPO第一次发布了自家的屏下摄像头技术，并展示了工程机，当然，这一切都是通过OPPO副总裁沈义人的微博向外界展示的，并没有在线下场馆中进行展示。
从展示图片和视频中可以看出，OPPO这台工程机在日常显示照片或者图片时，的确在屏幕顶部区域看不到任何前置摄像头的身影，而在你选择前置拍照时，屏幕的前置摄像头就会工作，满足需求。
不过OPPO这台工程机在前置拍照时，会刻意通过一条宽宽的黑边隐藏前置摄像头，因此它具体工作时的状态和屏幕显示效果我们都不得而知。
有意思的是，小米也在同一天进行了屏下摄像头工程机的展示，无独有偶，这次展示也是通过小米副董事长林斌的微博进行的，两者发布时间仅相差2.5个小时，可以说是火药味十足。
小米和OPPO的展示视频清晰度相对较低，并且手机屏幕都采用了“深色背景”，所以前置摄像头位置的屏幕显示效果究竟如何，还要画一个问号。
但从那一天起，有一点可以确认了，屏下摄像头是可实现、可落地的。
三个月后，2019年9月，在华为Mate30系列发布会前夕，海外媒体爆出了华为屏下摄像头专利，根据专利显示，平时前置摄像头区域会显示时间、电量等信息，而在需要时变为透明区域以供前置拍照。
当然，提到屏幕，我们肯定避不开当今智能手机屏幕一哥——三星。其实三星早在2018年年末就曾被曝光过一项屏下摄像头专利，只不过在那时，屏下摄像头听起来还有些“梦幻”，因此也没有引起什么大的动静。
今年2月，在OPPO和小米通过视频展示屏下摄像头技术的8个月后，第一款采用了屏下摄像头技术并且可以被少部分测评机构拿在手里的智能手机落地了，vivo推出了自家的探索性概念产品vivo APEX 2020。
通过少数媒体的测评可以看出，前置摄像头位置的屏幕在深色背景下观感与普通屏幕几乎无异，而在浅色背景下，摄像头位置还是可以比较容易的通过肉眼“察觉到”的。
官方也给出了这枚前置摄像头成片的样张，我们可以发现，虽然总体成像质量已经达到可用水平，但是画面还是具有一定的涂抹感，算法在其中应当起到了较大作用。
围绕一个焦点：屏幕透光率
概念吵了这么久，落地产品为何这么少？仅有的概念产品也刻意弱化了其浅色背景下的显示效果和前置拍照的成像效果。屏下摄像头技术究竟难在哪里？
我们知道，拍照的关键因素之一，就是光。没有足够的光线，就算有再强大的图像传感器也无处施展拳脚。光与相机，就像食材和厨子，巧妇难为无米之炊。
而屏幕中的像素点、电路都会大幅降低光线透过率。想要保证良好的成像效果，屏幕的透光率就必须在90%以上。
目前得益于OLED屏幕的采用，屏幕像素点的干扰已经被大幅度降低了，OLED屏幕主动发光的特性，可以让像素点在需要时点亮，不需要时休息。
但是屏幕的阳极和阴极这两个重要组成部分，受制于材料限制，目前仍然无法做到高透光率，因此就需要算法的加持。简单来说，就是通过算法，去除一些固定结构的干扰，从而获得更加干净的图像，不过算法的大量使用也会一定程度上增加画面的涂抹感。
▲通过改进屏幕阳极和阴极材料提升透光率
那减少前置摄像头区域的屏幕像素数量、电路排布不就可以提升进光量了吗，的确，但那样前置摄像头区域的屏幕的显示效果就会下降，与周围的屏幕有明显区别，让视觉体验大打折扣，得不偿失。
可以说，屏下摄像头是一种复杂的技术，求厂商从特殊材料、影像、光学、屏幕和算法等诸多方面进行探索和协调，才能最终实现“可用性”和大规模量产。
卢伟冰就曾在今年1月发微博说，“以目前的技术能力，无法找到兼顾显示效果和相机效果的有效方案。虽然小米在2019年就发布了基于CUP（屏下摄像头）的技术DEMON（演示），但离达到量产效果还是有距离。”
今年可能量产，三星首发？
虽然手机厂商们一筹莫展，上游供应链却有希望实现突破。
国内这边，京东方在2019年8月22日就公布了自家OLED技术路线时间表，表示屏下摄像头产品有望在2020到2021年间推出。京东方副总裁常程曾提到，绵阳6代柔性AMOLED生产线未来就将推出支持屏下摄像头的柔性AMOLED屏幕。
再看紧随其后的TCL华星光电，也在2019年12月投资者关系活动记录中写道：“目前TCL华星的屏下摄像产品性能已达行业领先水平，预计2020年内量产，已获得国内外一线品牌的高度关注。”
维信诺和天马也一直在低调开展屏下摄像头技术的研究，不过目前还没有公布具体产品的落地时间。
目前有证券机构分析，基于国内当前供应链技术推进情况，屏下摄像头有望在下半年实现产品落地。
当然，放眼全球，目前声量最大的还要数三星。早在2019年10月，三星就表示，它们与终端厂商合作研发的屏下摄像头显示屏方案，将会陆续开展小规模试产，预计2020年正式量产。
而近日也有消息爆出，星正在考虑率先在三星S21上使用屏幕下摄像头技术，现在正在评估这项技术的可行性。
三星消息人士曾透露说，“屏下摄像头的关键技术，其实不在OLED显示屏上，更多的是在光学设计与算法上。”因此，供应链与下游手机厂商的合作就成为了主要研发方式。
“小米、OPPO、vivo等品牌曾尝试与日本厂商一起攻克算法难题，但后来难以突破，最后还是将希望寄托于三星。”
多帧图像融合或成为突破口
虽然目前还没有厂商拿出成熟的屏下摄像头解决方案，但有另一种声音提供了一种思路。根据业内资料显示，徕卡目前利用多摄成像算法融合技术，已经可以初步解决屏下摄像头成像质量不佳的问题。
这样看来，华为在屏下摄像头技术上实现突破的可能性在增加。华为在相机算法上一直以来在手机行业中都拥有一定自研优势，并且向来与徕卡相机团队合作紧密。
不过除了华为，在手机拍照算法领域、谷歌和苹果也是不可忽视的两大巨头。也有业内人士透露，三星也在尝试与谷歌相机部门合作，取得谷歌相关的拍照算法技术，从而加速屏下摄像头方案的研发。
而苹果作为第一个把多帧成像融合算法应用于手机中的终端厂商，也早已在这条道路上深耕多年。
苹果、三星、华为，究竟谁会第一个将屏下摄像头手机摆在消费者面前，令人十分期待。
智能手机屏幕创新的下一个风口？
屏占比提升与前置拍照需求的矛盾、屏幕显示效果与透光性的矛盾，这两个矛盾共同刺激了屏下摄像头需求的增长。而屏下摄像头从技术首秀到概念机小范围量产，仅仅用了8个月。
不过从概念产品的实际显示效果来看，屏下摄像头目前的解决方案仍不成熟，屏幕透光性的问题并没有从材料上得到解决。
在硬件发展遇到瓶颈时，软件层面，算法的地位就愈加的突显出来。而算法的研究需要上游供应商和终端厂商的共同协作。一个懂硬件，一个懂用户需求，二者结合，才能让算法的实用性得到保障。
目前，屏幕、摄像头、芯片仍然是智能手机硬件技术创新所围绕的核心。屏幕的创新空间还很大，但难度也在不断考验供应链和手机厂商的极限，下一个来自屏幕的颠覆式创新谁能率先斩获，必然对产品力、创新力和品牌本身都将受益良多。
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