為什麼iPhone的螢幕下相機會更難做？

每一代蘋果新機發表後，總會有兩種激烈的討論，一是對本代產品的銳利點評，二是對下三代 iPhone 的大膽預測。

iPhone 15 上架後的半年裡，螢幕下攝影機成了許多新聞媒體的焦點。

前段時間 Macrumor 爆料，蘋果在韓國的供應商已經開始了智慧型手機屏下相機的的研發，而另一邊馬上有網友指正五年前就有了類似的傳言。

我們不知道什麼時候才能看見如圖所示的 iPhone ，但在看見真機之前，我們知道這種爭論會一直持續。

相較Android 越做越小的前置鏡頭，甚至爭先嘗試「真· 全屏」的方案，蘋果倒像一位坐在場邊的觀眾，同在一個時空，卻沒參與比賽，還是置身事外地堅守著螢幕上方的那抹黑斑。

要了解蘋果為什麼遲遲不推出萬眾矚目的屏下鏡頭，我們先弄清楚一個問題：

前置模組對蘋果來說為何如此重要？

家具越多，房子越大

蘋果的瀏海裡面，其實暗藏玄機。

前置模組包括了「紅外線鏡頭」「泛光感應元件」「揚聲器」等在內的 8 個感應組件，從這個角度再次審視，好像也能理解了齊劉海的存在。

其中的紅外線鏡頭、點陣投影機和前置鏡頭，是蘋果執著保留大模組的根本原因。

儘管 iPhone 15 上全係都採用了長度更短的「靈動島」，許多感測器都被重新排佈設計，但這三兄弟還是屹立在「島嶼」的中央。

iPhone 對拍照一直都有自己獨到的理解，評測網站DXOMARK 將iPhone 15 Pro Max「自拍效果」的評分列為了近兩年的榜首，即使是去年的14 依然能在2023 年的一眾新機裡，取得並列第二的優異成績。

▲ 圖片來自：DXOMARK

iPhone 的紙面數據一直都不是最好的那個，但所有的攝影測評的橫向對比中總少不了蘋果的影子；它的照片風格也並不是最討人喜歡的那個，但自然的成像效果在各大榜單上卻頗有亮點。

在這個線上互動愈發頻繁的年代，自拍直播、視訊通話、線上會議都需要前置鏡頭的參與，因此 iPhone 把前置攝影的權重，提到了很高的位置。

「紅外線鏡頭」和「點陣投影機」這對孿生兄弟，融合成了蘋果生態的把關人 —— Face ID。

經常聽到蘋果用戶抱怨 iPhone 的續航和訊號，但鮮有聽聞蘋果安全性不好的傳言，這得益於蘋果在安全驗證方面的深耕。

早在 2017 年 Face ID 就加入了蘋果生態，與此同時 iPhone 還把自己引領起來的 Touch ID 徹底拋棄。

人臉辨識的安全性是指紋解鎖不可比擬的，「3D 結構光雙攝」的解鎖過程展開講有些生澀，我們只挑重點部分大概闡述。

「支付等級」的臉部解鎖，是對 Face ID 最大的誇獎，連金庫都可以放心依託給的技術，當然有一些不可逾越的門檻，「點陣投影機」就是其中的大功臣。

透過鏡頭將看不見的IR Dot 投影到人臉上，在面部形成一個擁有3 萬點陣組的三維模型，在用紅外線鏡頭掃描這個虛擬面罩，和手機裡的點陣信息匹配，來確認解鎖人是否為機主。

臉部資訊的安全性，實際上比指紋方案高出了 20 倍。被相同的指紋解鎖手機的機率是五萬分之一，而在 Face ID 中，這個機率縮小到了百萬分之一。

經過臉部辨識多年的升級，使用者可以在戴著口罩、眼鏡、帽子時使用，但用假臉的照片甚至 1:1 的臉部模型不能解鎖。

為了防止機主在睡覺時被他人拿著手機強行解鎖，Face ID 還加入了「注意力偵測」技術，只有當機主的注意力落在手機螢幕上時，iPhone 才會判別為解鎖的指令，上述的解鎖過程才能進行。

美觀、全螢幕等特點在「安全」和「影像」的面前，都是可以妥協的項目。

蘋果的固執，在沒有遇見「完美」的屏下技術之前，會使得瀏海和藥丸一直存在。

不過蘋果專利網上接連爆出的幾項專利，好像又讓遠在天邊的真·全面屏有了些許苗頭。

堵住缺口的三板斧

目前已經推出過屏下相機的中興、小米、OPPO、三星等，雖然對這項技術有著不同的叫法，但實現「鏡頭消失術」的底層邏輯，大同小異。

由於OLED 發光材料不透光，所以想要做到既能看到屏幕，又能讓鏡頭在屏幕下看到我們，就需要在前置鏡頭的區域，增加屏幕的透光性，不管是讓像素之間的縫隙變大，還是扣掉部分像素，最終要的效果就是，光能順利穿過縫隙，進入鏡頭。

蘋果也是用相同的原理設計屏下鏡頭，但比起先前的廠家，iPhone 屏下鏡頭有兩個原生難題需要面對：

– 搭載FaceID 的iPhone，有更大的前置模組需要隱藏

– 更大的模組需要更大的透光區

紅魔9 Pro 是目前市面上將「屏下區」和「主屏區」的分辨率差異，控制得比較好的機子，在這段時間的體驗裡，我們在大部分的場景下都感受不到解析度缺失的突兀，但這也是建立在只有一顆攝影機的前提下才能實現的效果。

針對這一點，蘋果在專利中用「整合+隱藏」的方法，來盡可能地縮小對螢幕解析度的影響。

在代號為 20240077648 的專利文件中，提及了一種名為「點陣投影器和泛光照明器整合」的技術。

泛光照明器就是在上文提到的紅外線鏡頭，用來發射紅外光幫助手機識別面容，並判定用戶是否直視螢幕，以確保只有用戶本人才可以解鎖螢幕。

現在，蘋果能將泛光照明器和點陣投影機組合成單一緊湊的投影模組，將這對感測器的面積縮小到將近原來的一半，以此來減少對屏下區域的需求。

另一份專利中的「平面光波導」，是上述整合技術的延伸。

傳統前置模組中的環境光感測、影像擷取、手勢辨識和接近感測等模組，需要透過各種物理孔徑發射或接收不同光譜區域內的光輻射，這樣才能完成相應的操作指令，以及對環境和使用者的感知。

所以目前絕大部分全面屏手機才會在螢幕上留一抹黑，不是喜歡，而是無奈。

不過，平面光波導似乎把這個問題解決了。這項技術可以利用手機顯示器上的平面光波導，來引導輻射穿過顯示器表面，而不會幹擾顯示功能。

把晦澀深奧的專業詞語去掉：有了它，大部分傳感器（除了攝像頭）即使放在屏幕下面也不會影響使用，就和手機上的指紋解鎖一個道理。

理論上，蘋果的這套組合拳縮小了前置模組的大小，也縮小了降低螢幕解析度的面積，需要讓主螢幕妥協的，就只剩一個前置光學鏡頭了。

所以，這張 iPhone 16 的渲染圖，也不無道理。

但要做到真全面，鏡頭是一定繞不開的話題，模組上方的分辨率終究還是和主屏幕有區別，即使是紅魔9 Pro 上依然會在淺色高亮的界面看到“紗窗般」的屏下區域。

而蘋果的第三板斧，專門為此而生。

Erstens wird durch die spezielle „W“-Anordnung der Pixel die Lichtdurchlässigkeit erhöht, das Beugungsphänomen reduziert und das „Halo“- und „Nebelgefühl“ bei Selfies vermieden.

Dann können Komponenten in diesem Bereich (z. B. Metall des Berührungssensors) in verschiedenen Nutzungsszenarien auf ihre benachbarten Pixel zu oder von ihnen weg bewegt werden, wodurch der „Pixelentfernungsbereich“ und der Anzeigeunterschied zwischen „ Bereiche mit voller Pixeldichte".

Der Beschreibung des Patentdokuments nach zu urteilen, hat Apple eine variable Auflösung im physikalischen Sinne erreicht.

Beim Durchblättern der Patentdokumente habe ich auch einen „Vorsichtshinweis“ von Apple entdeckt.

Das Diagramm gibt nicht die konkrete Position des Bereichs unter dem Bildschirm an, sondern listet mögliche Positionen der Reihe nach auf. Diese Rauchbombe ist nicht weniger, denn jedes Jahr vor der Veröffentlichung eines neuen iPhone beginnt im gesamten Internet ein Karneval der Spekulationen über die Form des hinteren Moduls.

In den letzten zwei Jahren scheinen große Hersteller ihre Erforschung von Vollbildschirmen verlangsamt zu haben.

Einerseits sind fantastische Ideen wie vordere und hintere doppelseitige Bildschirme, Flip-Linsen, Schiebebildschirme usw. nach Jahren der Versuche zu flüchtigen historischen Produkten geworden Der Markt zahlt sich dafür nicht aus, auf dem aktuellen technischen Niveau kann das ideale Mobiltelefon mit „Gewicht und Tragbarkeit“, „hochauflösenden Pixeln“ und „vollständigem Bildschirm“ nur zwei davon erfüllen.

Der Gegenstand, der in diesem unmöglichen Dreieck weggeworfen wird, prägt auch die Merkmale verschiedener Marken und verschiedener Serien.

Andererseits ist der unvollständige Bildschirm nicht unbedingt ein Manko. Als ich zum oberen Bildschirmrand zurückkehrte, entdeckte ich plötzlich, dass das Vorhandensein von Vertiefungen, Zapfen oder Wassertropfen nicht nur Platz für das vordere Modul zum Spielen bietet, sondern auch einen natürlichen Lebensraum für die Statusleiste bietet.

An dem Tag, an dem Off-Screen-Lösungen populär werden, wohin werden die Informationen in der Statusleiste verschoben? Welche Tricks werden sich die Hersteller einfallen lassen, um diese Symbole zu entfernen und beizubehalten? Es lohnt sich durchaus, sich darauf zu freuen.

Das Streben der Menschen nach perfekten Bildschirmen hat jedoch dazu geführt, dass dieses langwierige „Weltraum-Tauziehen“ weitergeht. Wie werden die Mobiltelefonbildschirme der Zukunft aussehen? Tatsächlich haben wir die Antwort bereits.

Der ehemalige Apple-Chefdesigner Jony Ive glaubt, dass der „Infinity-Pool“ in Zukunft eine Form von Handy-Bildschirmen sein wird. Vom Samsung Galaxy Note Edge bis zum Huawei Mate 30 Pro wurde dieses Konzept versehentlich verwendet Durchgehend, aber diejenige, die wirklich visuelle Grenzenlosigkeit erreichen kann, ist die in der Vitrine platzierte Maschine. Allerdings ist diese Maschine noch zu weit von der Massenproduktion entfernt, bzw. von uns.

Diese Patentdokumente geben uns auch ein wenig Hoffnung auf ein „Vollbild-iPhone“, aber Apple, das schon immer bereit war, glanzlos zu sein, Auf dem Weg zum perfekten Bildschirm waren einige langsame Schritte erforderlich.

Genau wie Steve Jobs, der lieber ein leeres Zuhause hätte, als sich mit Möbeln zu begnügen, die ihm nicht gefielen, scheint das Design des iPhone dieses Konzept immer beibehalten zu haben, immer einzigartig und immer ein Schritt dahinter, und natürlich wird es die Aufmerksamkeit der Welt auf sich ziehen, wenn Änderungen vorgenommen werden.

Noch wichtiger: Wenn man die iPhones der letzten Jahre zusammenfasst, kann man feststellen, dass sie tatsächlich still und leise Fortschritte gemacht haben.

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