Warum ist die Unterbildschirmkamera des iPhones schwieriger zu bauen?

Nach jeder Veröffentlichung einer neuen Apple-Generation gibt es immer zwei Arten hitziger Diskussionen: Zum einen gibt es scharfe Kommentare zur aktuellen Produktgeneration und zum anderen kühne Vorhersagen über die nächsten drei iPhone-Generationen.

In den sechs Monaten seit der Einführung des iPhone 15 ist die Unterbildschirmkamera zum Fokus vieler Nachrichtenmedien geworden.

Vor einiger Zeit brachte Macrumor die Nachricht, dass Apples Zulieferer in Südkorea mit der Forschung und Entwicklung von Unterbildschirmkameras für Smartphones begonnen haben. Andererseits wiesen einige Internetnutzer sofort darauf hin, dass es bereits vor fünf Jahren ähnliche Gerüchte gab.

Wir wissen nicht, wann wir das hier abgebildete iPhone sehen werden, aber bis wir das Original sehen, wissen wir, dass diese Debatte weitergehen wird.

Im Vergleich zu Android, das die nach vorne gerichteten Kameras immer kleiner macht und sich sogar beeilt, die „echte Vollbild“-Lösung auszuprobieren, ist Apple wie ein Publikum, das am Rande sitzt, im gleichen Zeit- und Raumbereich, aber nicht Nehmen Sie am Spiel teil und bleiben Sie trotzdem an der Seitenlinie. Sehen Sie sich den schwarzen Fleck oben auf dem Bildschirm an.

Um zu verstehen, warum Apple das mit Spannung erwartete Under-Screen-Objektiv nicht auf den Markt gebracht hat, müssen wir zunächst eine Frage klären:

Warum ist das nach vorne gerichtete Modul für Apple so wichtig?

Je mehr Möbel, desto größer wird das Haus

In Apples Pony steckt tatsächlich ein Geheimnis.

Das Frontmodul enthält 8 Sensorkomponenten, darunter „Infrarotlinse“, „Flutsensorelement“, „Lautsprecher“ usw. Wenn man es noch einmal aus dieser Perspektive betrachtet, scheint es, dass auch die Existenz von Qi Liuhai verstanden werden kann .

Das Infrarotobjektiv, der Punktprojektor und die Frontkamera sind die wesentlichen Gründe, warum Apple darauf besteht, große Module beizubehalten.

Obwohl die gesamte iPhone 15-Serie eine kürzere „Smart Island“ nutzt und viele Sensoren neu angeordnet und gestaltet wurden, stehen diese drei Brüder immer noch im Zentrum der „Insel“.

Das iPhone hatte schon immer sein eigenes, einzigartiges Verständnis von Fotografie. Die Bewertungswebsite DXOMARK stufte den „Selfie-Effekt“ des iPhone 15 Pro Max in den letzten zwei Jahren immer noch zu den Neuen ein Mobiltelefone im Jahr 2023. Hier erreichten wir den zweiten Platz.

▲ Bild von: DXOMARK

Die Papierdaten des iPhones waren noch nie die besten, aber der Schatten von Apple ist in allen horizontalen Vergleichen von Fotobewertungen auch nicht der erfreulichste Der natürliche Bildeffekt ist auf den Hauptlisten recht hell.

In Zeiten immer häufigerer Online-Interaktionen erfordern Selfie-Live-Übertragungen, Videoanrufe und Online-Meetings die Teilnahme der Frontlinse, sodass das iPhone die nach vorne gerichtete Fotografie auf ein hohes Niveau gebracht hat.

Die Zwillingsbrüder von „Infrarotobjektiv“ und „Punktmatrixprojektor“ verschmelzen zum Gatekeeper von Apples Ökosystem – Face ID.

Apple-Benutzer beschweren sich häufig über die Akkulaufzeit und das Signal des iPhones, aber Gerüchte über die schlechte Sicherheit von Apple sind selten. Dies liegt an den intensiven Bemühungen von Apple bei der Sicherheitsüberprüfung.

Face ID ist bereits 2017 dem Apple-Ökosystem beigetreten. Gleichzeitig hat das iPhone auch die von ihm eingeführte Touch ID vollständig aufgegeben.

Die Sicherheit der Gesichtserkennung ist mit der Entsperrung per Fingerabdruck nicht zu vergleichen. Der Entsperrvorgang der „3D Structured Light Dual Camera“ ist etwas umständlich zu erklären. Wir werden nur die wichtigsten Teile auswählen und ihn kurz erklären.

Die Gesichtsentsperrung auf „Zahlungsebene“ ist das größte Kompliment für Face ID. Selbst das Finanzministerium kann sich auf die bereitgestellte Technologie verlassen, und der „Punktmatrixprojektor“ leistet einen großen Beitrag dazu.

Der unsichtbare IR-Punkt wird durch die Linse auf das Gesicht projiziert und bildet ein dreidimensionales Modell mit einer 30.000-Punkte-Matrix-Gruppe auf dem Gesicht. Die virtuelle Maske wird mit einer Infrarot-Linse gescannt und mit den Punktmatrix-Informationen abgeglichen im Mobiltelefon, um zu bestätigen, ob der Entsperrer der Besitzer ist.

Gesichtsinformationen sind tatsächlich 20-mal sicherer als Fingerabdrucklösungen. Die Wahrscheinlichkeit, das Telefon mit demselben Fingerabdruck zu entsperren, liegt bei eins zu 50.000, und mit Face ID schrumpft diese Wahrscheinlichkeit auf eins zu einer Million.

Nach jahrelangen Verbesserungen der Gesichtserkennung können Benutzer sie verwenden, wenn sie Masken, Brillen und Hüte tragen. Fotos mit falschen Gesichtern oder sogar 1:1-Gesichtsmodellen können jedoch nicht entsperrt werden.

Um zu verhindern, dass der Besitzer gewaltsam entsperrt wird, indem andere das Telefon im Schlaf halten, fügt Face ID außerdem die „Aufmerksamkeitserkennung“-Technologie hinzu. Nur wenn die Aufmerksamkeit des Besitzers auf den Telefonbildschirm fällt, wird festgestellt, dass das iPhone entsperrt ist. Befehl kann der obige Entsperrvorgang durchgeführt werden.

Funktionen wie ein schönes Erscheinungsbild und Vollbild sind alles Punkte, die im Hinblick auf „Sicherheit“ und „Image“ beeinträchtigt werden können.

Apples Sturheit lässt Pony und Pillen bestehen, bis es auf die „perfekte“ Under-Screen-Technologie stößt.

Allerdings scheinen mehrere Patente, die nacheinander auf der Patent-Website von Apple veröffentlicht wurden, Anzeichen dafür zu geben, dass der wahre Vollbildmodus noch in weiter Ferne liegt.

Drei Achsen, um die Lücke zu schließen

ZTE, Xiaomi, OPPO, Samsung usw. haben bereits Under-Screen-Kameras auf den Markt gebracht. Obwohl sie unterschiedliche Namen für diese Technologie haben, ist die zugrunde liegende Logik, die zum „Verschwinden des Objektivs“ führt ähnlich. .

Da OLED-Leuchtstoffe undurchsichtig sind, müssen Sie die Lichtdurchlässigkeit des Bildschirms im Bereich der Frontlinse erhöhen, wenn Sie den Bildschirm sehen und der Linse ermöglichen möchten, uns unter dem Bildschirm zu sehen. Ob es nun darum geht, die Lücken zwischen den Pixeln zu vergrößern oder einige Pixel zu entfernen, der Endeffekt besteht darin, dass das Licht reibungslos durch die Lücken dringen und in die Linse eindringen kann.

Apple verwendet das gleiche Prinzip auch bei der Entwicklung von Unterbildschirmlinsen, aber im Vergleich zu früheren Herstellern haben iPhone-Unterbildschirmlinsen mit zwei inhärenten Problemen zu kämpfen:

– iPhones, die mit FaceID ausgestattet sind, haben eine größere nach vorne gerichtete Linse Das Modul muss versteckt werden

– Ein größeres Modul benötigt einen größeren lichtdurchlässigen Bereich

Das Red Magic 9 Pro ist derzeit auf dem Markt und kann den Auflösungsunterschied zwischen dem „Unterbildschirmbereich“ und dem steuern Mit einer guten Kamera haben wir in diesem Erfahrungszeitraum den plötzlichen Auflösungsverlust in den meisten Szenen nicht gespürt, aber auch das ist ein Effekt, der nur unter der Voraussetzung erreicht werden kann, dass man nur eine Kamera hat .

Vor diesem Hintergrund nutzt Apple im Patent die Methode „Integration + Ausblenden“, um die Auswirkungen auf die Bildschirmauflösung zu minimieren.

Im Patentdokument mit dem Codenamen 20240077648 wird eine Technologie namens „Integration von Dot-Matrix-Projektor und Flood-Illuminator“ erwähnt.

Der Flutlichtstrahler ist die oben erwähnte Infrarotlinse, die dazu verwendet wird, Infrarotlicht auszusenden, um dem Telefon dabei zu helfen, Gesichter zu erkennen und festzustellen, ob der Benutzer direkt auf den Bildschirm schaut, um sicherzustellen, dass nur der Benutzer den Bildschirm entsperren kann.

Jetzt kann Apple den Flutbeleuchter und den Punktprojektor in einem einzigen kompakten Projektionsmodul kombinieren, wodurch die Fläche des Sensorpaars auf fast die Hälfte ihrer ursprünglichen Größe reduziert wird, wodurch der Bedarf an Fläche unter dem Bildschirm verringert wird.

Der „planare optische Wellenleiter“ in einem anderen Patent ist eine Erweiterung der oben genannten Integrationstechnologie.

Module wie Umgebungslichterkennung, Bilderfassung, Gestenerkennung und Näherungserkennung in herkömmlichen Front-End-Modulen müssen optische Strahlung in verschiedenen Spektralbereichen durch verschiedene physikalische Öffnungen aussenden oder empfangen, um die entsprechende Bedienungsanleitung zu vervollständigen. sowie die Wahrnehmung der Umgebung und der Nutzer.

Deshalb hinterlassen die meisten aktuellen Vollbild-Handys einen schwarzen Fleck auf dem Bildschirm. Das liegt nicht daran, dass es mir gefällt, sondern daran, dass ich keine andere Wahl habe.

Allerdings scheinen planare optische Wellenleiter dieses Problem zu lösen. Diese Technologie verwendet planare optische Wellenleiter auf dem Display des Telefons, um Strahlung über die Displayoberfläche zu leiten, ohne die Displayfunktionalität zu beeinträchtigen.

Entfernen Sie die obskuren und esoterischen Fachwörter: Damit haben die meisten Sensoren (außer der Kamera) keinen Einfluss auf die Nutzung, selbst wenn sie unter dem Bildschirm platziert sind, genau wie das Entsperren per Fingerabdruck auf dem Mobiltelefon.

Theoretisch reduziert die Kombination von Apple die Größe des Frontmoduls und die erforderliche Fläche, um die Bildschirmauflösung zu reduzieren. Das einzige, was beim Hauptbildschirm kompromittiert werden muss, ist eine optische Frontlinse.

Diese Darstellung des iPhone 16 macht also Sinn.

Aber um wirklich umfassend zu sein, muss das Objektiv ein Thema sein, das nicht vermieden werden kann. Schließlich unterscheidet sich die Auflösung über dem Modul immer noch vom Hauptbildschirm. Selbst auf dem Red Magic 9 Pro wird immer noch „Bildschirmfenster“ angezeigt -ähnlicher Bereich unter dem Bildschirm.

Und Apples dritter Plan ist speziell dafür konzipiert.

First of all, through the special "W" arrangement of pixels, the light transmittance is increased, the diffraction phenomenon is reduced, and the "halo" and "fog feeling" are avoided in selfies.

Then, components in this area (such as touch sensor metal) can be moved toward or away from their adjacent pixels in different usage scenarios, thereby alleviating the "pixel removal area" and "full pixel density area" display differences between.

Just judging from the description of the patent document, Apple has achieved variable resolution in the physical sense.

While flipping through the patent documents, I also discovered a "caution" from Apple.

The schematic diagram does not give the specific location of the area under the screen, but gives examples of possible locations in sequence. This smoke bomb is no less than every year before the release of a new iPhone, the entire Internet starts a carnival of speculation about the shape of the rear module.

In the past two years, major manufacturers seem to have slowed down their exploration of full-screen displays.

On the one hand, after years of attempts, fantastic ideas such as front and rear double-sided screens, flip lenses, sliding screens, etc. have become fleeting historical products. The ideas are very fresh but the market does not pay for them. In the existing technology, At the same level, an ideal mobile phone with "portable weight", "high-definition pixels" and "complete screen" can only satisfy two of them.

The item that is discarded in this impossible triangle also forms the characteristics of different brands and different series.

On the other hand, the incomplete screen is not entirely a shortcoming. Returning to the top of the screen, I suddenly discovered that the existence of hollows, bangs or water drops not only gives room for the front module to play, but also provides a natural habitat for the status bar.

The day when off-screen solutions become popular, where will the status bar information go? What tricks will manufacturers come up with regarding the removal and retention of these icons? It’s quite worth looking forward to.

However, people’s pursuit of perfect screens has kept this protracted “space tug-of-war” continuing. What will the mobile phone screens of the future look like? In fact, we already have the answer.

Former Apple chief designer Jony Ive believes that the "infinity swimming pool" will be a form of mobile phone screens in the future. From Samsung Galaxy Note Edge to Huawei Mate 30 pro, this concept has been unintentionally running through it, but it can really be used visually. The one that reaches the limitless level is the Xiaomi Mix α that is placed in the showcase. However, this machine is still too far away from mass production, or in other words, from us.

These patent documents also give us a little hope of a "full-screen iPhone". However, Apple, which has always insisted on the pursuit of perfection, has been a little slow in finding the perfect screen.

Just like Steve Jobs, who would rather have an empty home than make do with furniture he doesn’t like, the design of the iPhone seems to have always maintained this concept, always being unique, always one step behind, and of course it will continue to do so. When something changes, it attracts the attention of the world.

More importantly, when you put iPhones in recent years together, you can find that they have actually made progress quietly.

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