Warum ist es schwieriger, eine iPhone-Unterbildschirmkamera zu bauen?

Nach der Veröffentlichung jeder neuen Apple-Generation gibt es immer wieder zwei Arten hitziger Diskussionen: Zum einen die scharfen Kommentare zur aktuellen Produktgeneration und zum anderen die kühnen Vorhersagen der nächsten drei iPhone-Generationen.

In den sechs Monaten, seit das iPhone 15 auf den Markt kam, ist die Unterbildschirmkamera in den Mittelpunkt vieler Nachrichtenmedien gerückt.

Vor einiger Zeit verbreitete Macrumor die Nachricht, dass Apples Zulieferer in Südkorea mit der Entwicklung von Under-Screen-Kameras für Smartphones begonnen hätten. Andererseits wies ein 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 sogar „echte Vollbild“-Lösungen ausprobiert, ist Apple wie ein Publikum, das an der Seitenlinie sitzt, in der gleichen Zeit und im gleichen Raum, aber nicht daran teilnimmt Spiel, und immer noch vom Spiel fernbleiben und auf dem Bildschirm bleiben. Dieser dunkle Fleck oben.

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 sind Frontend-Module für Apple so wichtig?

Je mehr Möbel, desto größer das Haus

In Apples Pony steckt tatsächlich ein Geheimnis.

Das Frontmodul umfasst 8 Sensorkomponenten, darunter „Infrarotlinse“, „Flutsensorelement“ und „Lautsprecher“. Wenn man es noch einmal aus dieser Perspektive betrachtet, scheint es, dass 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 ein ganz eigenes Verständnis von Fotografie. Die Bewertungswebsite DXOMARK platzierte das iPhone 15 Pro Max in den vergangenen zwei Jahren in Sachen „Selfie-Effekt“ ganz oben auf der Liste. Selbst das letztjährige 14 kann sich immer noch unter den Besten platzieren neue Telefone im Jahr 2023. Erzielte ein hervorragendes Ergebnis und belegte den zweiten Platz.

Die Papierdaten des iPhones waren noch nie die Besten, aber der Schatten von Apple ist in allen horizontalen Vergleichen von Fotobewertungen immer unverzichtbar; sein Fotostil ist nicht der erfreulichste, aber seine natürliche Abbildungswirkung rangiert in allen wichtigen Listen an der Spitze. Da sind einige Highlights auf der Liste.

In dieser Zeit immer häufigerer Online-Interaktionen erfordern Selfie-Live-Übertragungen, Videoanrufe und Online-Meetings die Teilnahme der Frontlinse. Daher hat das iPhone das Gewicht der nach vorne gerichteten Fotografie auf ein hohes Niveau gelegt.

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

Es ist üblich, dass sich Apple-Benutzer über die Akkulaufzeit und das Signal des iPhones beschweren, Gerüchte über die schlechte Sicherheit von Apple sind jedoch selten zu hören. Dies ist auf die intensiven Bemühungen von Apple bei der Sicherheitsüberprüfung zurückzuführen.

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

Die Sicherheit der Gesichtserkennung ist beim Entsperren per Fingerabdruck unübertroffen. Der Entsperrvorgang der „3D Structured Light Dual Camera“ ist etwas umständlich zu erklären, daher werden wir die wichtigsten Teile nur kurz erläutern.

Die Gesichtsentsperrung auf „Zahlungsebene“ ist das größte Kompliment für Face ID. Selbst das Finanzministerium kann sich auf die bereitgestellte Technologie verlassen. Natürlich gibt es einige unüberwindbare Hürden, und der „Punktmatrixprojektor“ trägt maßgeblich dazu bei.

Der unsichtbare IR-Punkt wird durch die Linse auf das Gesicht der Person projiziert und bildet ein dreidimensionales Modell mit 30.000 Punktarrays auf dem Gesicht. Die virtuelle Maske wird mit einer Infrarotlinse gescannt und zur Bestätigung mit den Punktmatrixinformationen im Mobiltelefon abgeglichen die entsperrte Person. Ist es der Besitzer der Maschine?

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

Nach jahrelangen Upgrades 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 Technologie „Aufmerksamkeitserkennung“ hinzu. Erst wenn die Aufmerksamkeit des Besitzers auf den Telefonbildschirm fällt, erkennt das iPhone den Entsperrbefehl. Das obige Entsperren Prozess durchgeführt werden kann.

Funktionen wie das schöne Erscheinungsbild und der Vollbildmodus sind Dinge, die angesichts von „Sicherheit“ und „Image“ beeinträchtigt werden können.

Apples Sturheit wird so lange mit Pony und Pillen herumspielen, 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 ein echter Vollbildmodus in weiter Ferne liegt.

Die Dreiachser, die die Lücke schließen

ZTE, Xiaomi, OPPO, Samsung usw., die Under-Screen-Kameras auf den Markt gebracht haben, haben unterschiedliche Namen für diese Technologie, aber die zugrunde liegende Logik, um das „Verschwinden des Objektivs“ zu erreichen, ist ähnlich.

Da das OLED-Leuchtmaterial undurchsichtig ist, müssen Sie die Lichtdurchlässigkeit des Bildschirms im Bereich der Frontlinse erhöhen, wenn Sie den Bildschirm sehen und dem Objektiv ermöglichen möchten, uns unter dem Bildschirm zu sehen Dies bedeutet, dass die Lücke zwischen den Pixeln größer wird oder einige Pixel entfernt werden. Der Endeffekt besteht darin, dass das Licht reibungslos durch die Lücke gelangen und in die Linse eindringen kann.

Apple nutzt das gleiche Prinzip auch bei der Entwicklung von Unterbildschirmlinsen. Im Vergleich zu früheren Herstellern haben iPhone-Unterbildschirmlinsen jedoch mit zwei inhärenten Problemen zu kämpfen:

– Mit FaceID ausgestattete iPhones verfügen über ein größeres Frontmodul, das ausgeblendet werden muss
– Größere Module erfordern größere Lichtdurchlässigkeitsflächen

Das Red Magic 9 Pro ist derzeit das beste Gerät auf dem Markt, das den Auflösungsunterschied zwischen dem „Unterbildschirmbereich“ und dem „Hauptbildschirmbereich“ kontrolliert. Nach dieser Erfahrung können wir den Unterschied in den meisten Szenen nicht spüren. Die Der Mangel an Bildqualität ist abrupt, aber auch dies ist ein Effekt, der nur mit nur einer Kamera erreicht werden kann.

Als Reaktion darauf nutzte 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 Punktmatrixprojektor und Flutbeleuchtung“ erwähnt.

Bei der Flutbeleuchtung handelt es sich um die oben erwähnte Infrarotlinse, die Infrarotlicht aussendet, 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 Flutlichtstrahler 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 physische Öffnungen aussenden oder empfangen, um entsprechende Betriebsanweisungen und Wahrnehmung der Umgebung auszuführen und Benutzer.

Aus diesem Grund hinterlassen die meisten aktuellen Vollbild-Handys einen schwarzen Fleck auf dem Bildschirm. Nicht weil sie es mögen, sondern weil sie keine andere Wahl haben.

Planare optische Wellenleiter scheinen dieses Problem jedoch zu lösen. Diese Technologie nutzt planare optische Wellenleiter auf Mobiltelefondisplays, um Strahlung über die Displayoberfläche zu leiten, ohne die Displayfunktionalität zu beeinträchtigen.

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

Theoretisch reduziert Apples Kombination die Größe des Frontmoduls und die Fläche, die zur Reduzierung der Bildschirmauflösung erforderlich ist. Das Einzige, was beim Hauptbildschirm kompromittiert werden muss, ist eine optische Frontlinse.

Daher ist diese Darstellung des iPhone 16 nicht unangemessen.

Aber um wirklich umfassend zu sein, muss das Objektiv ein Thema sein, an dem man nicht vorbeikommen kann. Schließlich unterscheidet sich die Auflösung über dem Modul immer noch vom Hauptbildschirm. Auch beim Red Magic 9 Pro wird man immer noch ein „Bildschirmfenster“ sehen. wie „Erscheinung in der hell hervorgehobenen Oberfläche.“ des Unterbildschirmbereichs.

Und Apples dritte Axt ist speziell dafür konzipiert.

Erstens wird durch die spezielle „W“-Anordnung der Pixel die Lichtdurchlässigkeit erhöht, das Beugungsphänomen reduziert und es entstehen „Halos“ und „Nebel“ bei Selfies.

Dann können Komponenten in diesem Bereich (z. B. das Metall des Berührungssensors) in unterschiedlichen Nutzungsszenarien auf ihre benachbarten Pixel zu oder von ihnen weg bewegt werden, wodurch die Lücke zwischen dem „Pixelentfernungsbereich“ und dem „Bereich mit voller Pixeldichte“-Anzeigeunterschied verringert wird.

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

Beim Durchblättern der Patentdokumente entdeckte ich auch einen „Warnhinweis“ von Apple.

Das schematische Diagramm gibt nicht die genaue 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 Vollbildanzeigen verlangsamt zu haben.

Einerseits sind fantastische Ideen wie doppelseitige Front- und Heckbildschirme, Flip-Linsen, Schiebebildschirme usw. nach jahrelangen Versuchen zu flüchtigen historischen Produkten geworden. Die Ideen sind sehr frisch, aber der Markt zahlt nicht dafür. Auf dem aktuellen technischen Niveau kann das ideale Mobiltelefon, das „tragbar im Gewicht“, „hochauflösend in Pixeln“ und „komplett im Bildschirm“ ist, nur zwei davon erfüllen.

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

Andererseits ist der unvollständige Bildschirm nicht unbedingt ein Nachteil. 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.

Allerdings hat das Streben der Menschen nach perfekten Bildschirmen dieses langwierige „Weltraum-Tauziehen“ fortgesetzt. Wie werden die Mobiltelefonbildschirme der Zukunft aussehen? Tatsächlich haben wir die Antwort bereits.

Der frühere 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 unbeabsichtigt überall verwendet, aber es kann wirklich umgesetzt werden Optisch. Boundless ist das Xiaomi Mix α in der Vitrine platziert, doch von der Massenproduktion, also von uns, ist dieses Gerät noch zu weit entfernt.

Diese Patentdokumente geben uns auch ein wenig Hoffnung auf ein „Vollbild-iPhone“, aber Apple, das immer bereit war, durchzuziehen, war auf dem Weg zum perfekten Bildschirm ein paar Schritte langsamer.

Genau wie Steve Jobs, der lieber ein leeres Zuhause hätte, als sich mit Möbeln zufrieden zu geben, die ihm nicht gefallen, scheint das Design des iPhones dieses Konzept immer beibehalten zu haben, immer einzigartig und immer einen Schritt hinterher zu sein, aber natürlich wird es so sein Nehmen Sie auch Änderungen vor. Zeit, die Aufmerksamkeit der Welt auf sich ziehen.

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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