Як працює камера під екраном телефону і які у неї недоліки

Протягом останніх декількох років індустрія смартфонів вірним курсом йшла до повного покриття передньої панелі екраном. Тобто, щоб взагалі не було рамок, челок, вирізів, отворів та інших геометричних вишукувань. Головною проблемою на шляху до повної перемоги є фронтальна камера. Донедавна її неможливо було нікуди сховати так, щоб вона була не видна, але виконувала свої функції. І ось тепер, схоже, це здійснилося. Виробники навчилися ховати її під екраном так, щоб вона була повністю прихована. Залишилося тільки зрозуміти, за рахунок якої магії вони цього домоглися і на які компроміси їм довелося піти на шляху досягнення мети.

Камера під екраном у ранніх моделях виглядала так. Тепер все повинно стати набагато краще.

Телефон без передньої камери

Самі компроміси почалися ще до появи підекранної камери самої по собі. Такі телефони, як ASUS Zenfone 6, усувають необхідність в окремій фронталці, роблячи камеру відкидною. Але тут виникають проблеми з габаритами пристрою і складністю його захисту від води. Рухомий механізм досить складно загерметизувати так, щоб у нього не потрапляла ні вода, ні пил.

Були і камери, але будь-який подібний механізм має більше мінусів, ніж плюсів. Тому всі і прагнули до камери під екраном (скорочено UDC). Ми бачили це на декількох прототипах телефонів від різних виробників, а також у різних продуктах, таких, як ZTE Axon 30 5G. А з недавнім випуском Samsung Galaxy Z Fold 3 камери під дисплеєм стають все більш популярними і масовими.

Камера Galaxy Z Fold 3 поки є найкращим представником підекранних камер.

Як працює камера під екраном

Суть такої камери в тому, що вона дивиться ніби через екран. Тобто перед нею буде знаходитися решітка пікселів, але між ними будуть прогалини для потрапляння світла на матрицю камери. Проблема створення такого екрану полягає в тому, щоб пікселі екрану були досить щільними і не псували зображення, але при цьому, щоб між ними була відстань, необхідна для роботи камери.

Якщо розширити відстань між пікселями максимально, то ми отримаємо той самий отвір, від якого хочемо піти. Якщо навпаки, стиснути їх, то камера просто нічого не побачить. Залишається тільки додати, що такі фокуси можливі лише з OLED-екранами. Якщо це IPS-матриця, то її конструкція не дозволить розмістити потрібним чином підсвічування. З цим розібралися.

У різних виробників різні підходи до прихованих камер. По-перше, давайте подивимося на Samsung в її останньому складному телефоні. Велика частина дисплеїв Galaxy Z Fold 3 використовує круглі субпікселі в традиційному ромбовидному матричному шаблоні - з кластером червоних, зелених, синіх, зелених субпікселів (або R-G-B-G). Це особливість технології, яка вимагає розміщення двох зелених субпікселів для достатньої кількості світла цього спектру. Над отвором для камери Fold 3 пікселі здвоюються, об'єднуючи свою структуру в незвичайний візерунок B-R-G-G-G-G-R-B.

Ось так виглядає місце, в якому встановлена камера.

Чи видно камеру під екраном

При цьому щільність пікселів над камерою приблизно вдвічі менша, ніж у звичайному місці екрану. Це видно на деяких знімках навіть без спеціального збільшення даної області. Але навіть коли екран вимкнений, на камеру все одно не потрапляє світло. Тому і потрібно зробити щілину між пікселями, щоб вона бачила світ як би через сітку.

Щоб було зрозуміліше, якщо запустити на екрані картинку зі смугою шириною в один піксель, то вона буде видна, а якщо змістити її на один піксель убік, то в районі камери вона пропаде. Цей експеримент навіть поставили наші колеги з видання Androidcentral.com.

Ось так смужка пікселів переривається в районі камери.

Якщо не ставити собі за мету побачити під мікроскопом цю решітку, то ви її не помітите. Мало того, що розриви мінімальні, так ще й мозок сам звик добудовувати зображення. Тобто, якщо в тому місці будуть букви, мозок сам домалює їх і проблем зі сприйняттям не буде, навіть незважаючи на приблизно вдвічі меншу щільність пікселів. Якщо ви дивитеся відео, то через миготливе зображення проблем буде ще менше.

Від чого залежить якість фотографій підекранної камери

Поки всі технології зводяться саме до такого компромісу, а підсумкова якість фотографій залежить від того, хто знайде більш правильний баланс. Поки якість фотографій всіх виробників приблизно однакова. Далі почнуть з'являтися інші фактори, які будуть впливати на знімки. Наприклад, важливим буде фактичний розмір сенсора камери, рівень програмної обробки і навіть скло екрану.

Останнє важливіше, ніж здається. Чим більш прозорим буде скло, тим краще будуть знімки. Як приклад можна згадати нашу атмосферу. Згадайте, поруч з великими містами навіть вночі небо саме трохи світиться. А якщо ви опинялися на відстані пари сотень кілометрів від великих населених пунктів, то згадайте, скільки там зірок і яке темне небо. Так і з екраном. На око ця каламутність не видна, але при світінні інших пікселів вона може сама трохи світитися. Це теж матиме негативний вплив на якість знімків. Цей ефект є і зараз, тому інтерфейс програми камери часто витриманий в темних тонах.

Погодьтеся, що так телефон виглядає набагато приємніше, ніж з вирізом

Чи будуть камери під екраном у всіх телефонах

Найближчим часом можна сказати, що який би підхід не вибрали для камери під дисплеєм, поки якість знімків буде поступатися звичним камерам. В отворі або тим більше в челке. Навіть збільшення розміру пікселя не зіграє вирішальної ролі.

Приєднуйтесь до нас у Telegram!

Зараз великий внесок у поліпшення фотографій з нового типу фронтальних камер робить штучний інтелект. Системи отримують зображення з сенсора і обробляють його. Це і називається обчислювальною фотографією, на яку робиться акцент у сучасних гаджетах.

Немає сумнівів у тому, що камера під екраном буде все краще і краще. Особливо в міру розвитку OLED-технологій і алгоритмів поліпшення зображень. Через деякий час ми ще повернемося до цієї розмови, а поки залишається порадіти тому, що підекранні камери поступово стають масовими.