iPhone の画面下カメラの構築が難しいのはなぜですか?

新世代の Apple がリリースされるたびに、常に 2 種類の激しい議論が行われます。1 つは現行世代の製品に対する鋭いコメントで、もう 1 つは次の 3 世代の iPhone についての大胆な予測です。

iPhone 15 が発売されてから 6 か月間で、画面下のカメラが多くのニュースメディアの注目を集めるようになりました。

しばらく前に、韓国の Apple のサプライヤーがスマートフォン用の画面下カメラの研究開発を開始したというニュースを Macrumor が伝えましたが、その一方で、一部のネチズンは 5 年前にも同様の噂があったとすぐに指摘しました。

iPhone の写真がいつ公開されるかはわかりませんが、実物を見るまではこの議論が続くことはわかります。

前面カメラをますます小型化し、「真のフルスクリーン」ソリューションの試行を急いでいる Android と比較すると、Apple は同じ時間と空間で傍観している聴衆のようなものですが、そうではありません。ゲームに参加しているが、まだ傍観している場合は、画面上部の黒い点を見てください。

なぜ Apple が待望のスクリーン下レンズを発売しなかったのかを理解するには、まず次の疑問を明確にする必要があります:

Apple にとって前面モジュールはなぜそれほど重要なのでしょうか?

家具が増えれば増えるほど、家は大きくなります

実はAppleの前髪には秘密が隠されています。

フロントモジュールには「赤外線レンズ」「浸水センサー素子」「スピーカー」などを含む8つのセンシングコンポーネントが含まれています。 この観点から改めて見てみると、Qi Liuhaiの存在も理解できそうです。

赤外線レンズ、ドットプロジェクター、フロントカメラは、Apple が大型モジュールの保持にこだわる根本的な理由です。

iPhone 15シリーズ全体でより短い「スマートアイランド」が使用され、多くのセンサーが再配置および設計されていますが、これらの3兄弟は依然として「アイランド」の中心に立っています。

iPhone は写真に関して常に独自の理解を持っており、評価ウェブサイト DXOMARK は過去 2 年間で iPhone 15 Pro Max の「自撮り効果」をリストのトップにランク付けしました。昨年の 14 も依然として新しいものにランクされています。ここで当社は 2 位タイを達成しました。

▲ 写真提供: DXOMARK

iPhone の紙データは決して最高ではありませんが、写真評価のあらゆる水平比較において Apple の影は不可欠です。その写真スタイルも最も好ましいものではありません。自然な画像効果は主要なリストの中で非常に明るいです。

オンラインでのやり取りがますます頻繁になるこの時代では、自撮りライブブロードキャスト、ビデオ通話、オンライン会議はすべてフロントレンズの参加を必要とするため、iPhone は正面撮影の比重を高いレベルに置きました。

「赤外線レンズ」と「ドットマトリックスプロジェクター」の双子の兄弟が、Apple のエコシステムの門番である Face ID に統合されます。

Apple ユーザーが iPhone のバッテリー寿命や電波について不満を言うのを聞くのはよくあることですが、Apple のセキュリティが不十分であるという噂を聞くことはめったにありません。これは Apple がセキュリティ検証に熱心に取り組んでいることによるものです。

Face ID は、2017 年には Apple エコシステムに加わりました。同時に、iPhone はそれが主導してきた Touch ID を完全に放棄しました。

顔認証の安全性は指紋によるロック解除とは比べものになりません。「3D Structured Light Dual Camera」のロック解除プロセスについては、重要な部分のみを選択して簡単に説明します。

「支払いレベル」の顔ロック解除は、Face ID に対する最大の賛辞です。もちろん、財務省も提供されるテクノロジーに依存できます。もちろん、いくつかの乗り越えられないしきい値があり、「ドット マトリックス プロジェクター」がその大きな貢献者の 1 つです。

目に見えないIRドットがレンズを通して顔に投影され、顔上に30,000個のドットマトリクスグループを持つ3次元モデルが形成されます。仮想マスクは赤外線レンズでスキャンされ、ドットマトリクス情報と照合されます。携帯電話で、ロック解除者が所有者であるかどうかを確認します。

顔情報は実際、指紋ソリューションよりも 20 倍安全です。同じ指紋で携帯電話のロックを解除できる確率は 50,000 分の 1 ですが、Face ID を使用すると、この確率は 100 万分の 1 に縮小します。

何年にもわたる顔認識のアップグレードを経て、ユーザーはマスク、メガネ、帽子を着用しているときに顔認識を使用できますが、偽の顔や1:1の顔モデルが含まれた写真のロックを解除することはできません。

睡眠中に他の人が携帯電話を保持することによって所有者が強制的にロック解除されるのを防ぐために、Face ID には「注意検出」技術も追加されており、所有者の注意が携帯電話の画面に注がれた場合にのみ、iPhone のロックが解除されたと判断されます。コマンドを実行すると、上記のロック解除処理を実行できます。

美しい外観やフルスクリーンなどの機能は、「セキュリティ」と「イメージ」に直面して妥協することができるすべての項目です。

Apple の頑固さは、「完璧な」画面下テクノロジーに出会うまで、前髪や毛玉を存在させ続けるでしょう。

しかし、Apple の特許 Web サイトで次々と公開されたいくつかの特許は、真のフルスクリーンの実現が遠い兆しを見せているようです。

ギャップを埋めるための 3 つの軸

ZTE、Xiaomi、OPPO、Samsung などが、このテクノロジーの名前は異なりますが、「レンズが消える技術」を実現するための基本的なロジックは似ています。 。

OLED発光材料は不透明であるため、画面を表示し、画面の下のレンズから私たちを見ることができるようにしたい場合は、フロントレンズの領域で画面の光の透過率を高める必要があります。画素間の隙間を大きくするか、一部の画素を削除するかですが、最終的には光が隙間をスムーズに通過してレンズに入るようになります。

Apple も同じ原理を使って画面下レンズを設計していますが、以前のメーカーと比較して、iPhone の画面下レンズには次の 2 つの固有の問題があります:

– FaceID を搭載した iPhone は前面レンズが大きいモジュールを隠す必要があります

– モジュールが大きくなると、より大きな光透過領域が必要になります

Red Magic 9 Proは現在市場に出されており、「画面下の領域」と「画面下の領域」との間の解像度の違いを制御できます。 「メイン画面領域」の改善。

これを考慮して、Apple は特許で「統合 + 非表示」方法を使用して、画面解像度への影響を最小限に抑えています。

コードネーム20240077648の特許文書には、「ドットマトリクスプロジェクターとフラッドイルミネーターの統合」と呼ばれる技術が記載されています。

フラッドイルミネーターは、上記の赤外線レンズであり、携帯電話が顔を認識し、ユーザーが画面を直接見ているかどうかを判断して、ユーザーのみが画面のロックを解除できるようにするために赤外線を放射するために使用されます。

現在、Apple はフラッドイルミネーターとドットプロジェクターを 1 つのコンパクトな投影モジュールに組み合わせて、一対のセンサーの面積を元のサイズのほぼ半分に縮小し、それによってスクリーン下の領域の必要性を減らすことができます。

別の特許の「平面光導波路」は、上記の集積技術の拡張です。

従来のフロントエンドモジュールにおける環境光センシング、画像キャプチャ、ジェスチャ認識、近接センシングなどのモジュールは、対応する操作指示を完了するために、さまざまな物理的開口を通じて異なるスペクトル領域で光放射を放射または受信する必要があります。環境やユーザーの認識も同様です。

だから、現在の全画面携帯電話のほとんどは画面に黒い斑点が残るのですが、それは私が気に入っているからではなく、仕方がないからです。

しかし、平面光導波路はこの問題を解決するようです。この技術は、携帯電話のディスプレイ上で平面光導波路を使用し、ディスプレイの機能を妨げることなくディスプレイ表面全体に放射を導きます。

難解で難解な専門用語を削除します。これにより、携帯電話の指紋によるロック解除と同じように、ほとんどのセンサー (カメラを除く) が画面の下に配置されていても使用に影響を与えることはありません。

理論的には、Apple の組み合わせにより、フロント モジュールのサイズが削減され、画面解像度を下げるために必要な面積が削減されます。メイン スクリーンと妥協する必要があるのは、前面の光学レンズだけです。

つまり、この iPhone 16 のレンダリングには意味があります。

しかし、本当に包括的に考えるには、レンズは避けては通れないトピックでなければなりません。結局のところ、モジュール上の解像度は依然としてメイン画面とは異なります。「画面」ウィンドウが表示されます。画面の下のような領域。

そして、Apple の 3 番目の計画は、このために特別に設計されています。

首先，透過像素特殊的「W」排列方式，增加透光率，減少繞射現象，避免自拍出現「光暈」與「霧化感」。

接著，該區域裡的元件（如觸摸感測器金屬）在不同的使用場景中，可以朝向或遠離其相鄰像素的方向移動，以此來減輕「像素去除區」和「全像素密度區」之間的顯示差別。

只從專利文件的描述來看，蘋果做到了物理意義上的可變解析度。

在翻閱專利文件時，我還發現了一個蘋果的「小心機」。

示意圖中並沒有給出屏下區域的具體位置是哪，而是把可能出現的位置依次例舉。這個煙霧彈，不亞於每年新 iPhone 發布前，全網開啟對後置模組形狀猜測的大狂歡。

這兩年，各大廠商對全面屏的探索，似乎都統一放緩了腳步。

一方面，經過了多年的嘗試，前後雙面屏、翻轉鏡頭、滑蓋屏等奇思妙想都成了轉瞬即逝的歷史產物，點子很新鮮但市場不買單，在現有的技術水平下，「重量便攜」「像素高清」「螢幕完整」的理想手機，只能滿足其中的兩款。

在這個不可能三角中捨棄的那一項，也形成了不同品牌、不同系列的特色。

另一邊，不完整的螢幕到也不全是缺點。回到螢幕上方，猛然發現，挖空、瀏海或水滴的存在不僅讓前置模組有發揮空間，也為狀態列提供自然的棲息空間。

屏下方案普及的那天，狀態列資訊該何去何從？廠商又會針對這些圖標的去留玩兒出哪些花樣？還挺值期待的。

不過人們對完美螢幕的追求，讓這場曠日持久的「太空拉鋸戰」還在繼續，未來的手機螢幕到底會是什麼樣子？其實早就有答案了。

前蘋果首席設計師Jony Ive 認為「無邊際泳池」會是未來手機螢幕的一種形態，從三星Galaxy Note Edge 到華為Mate 30 pro 一直都無意中貫穿著這個概念，但真正能夠在視覺上達到無邊的，就是那台被擺在展櫃裡的小米Mix α，只是這台機器離量產，或者說離我們，還是太遠。

這幾份專利文件，也算讓我們看到「全面屏 iPhone」的一點希望，只是把寧缺毋濫貫穿到底的蘋果，在找到完美屏幕的路上，稍慢了幾步。

就像當年寧可家裡空空，也不願意湊活用不喜歡的家具的賈伯斯，iPhone 的設計，似乎一直在保持這種理念，總是特立獨行，總是慢人一步，當然也會在做出改變的時候，引起世界的注意。

更重要的是，當把近些年的 iPhone 擺在一起的時候，你就能發現它們其實有在悄悄進步。

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