為什麼 iPhone 的屏下攝像頭會更難做？
每一代蘋果新機發布後，總會有兩種激烈的討論，一是對本代產品的鋭利點評，二是對下三代 iPhone 的大膽預測。
iPhone 15 上架後的半年裏，屏下攝像頭成了許多新聞媒體關注的焦點。
前段時間 Macrumor 爆料，蘋果在韓國的供應商已經開始了智能手機屏下攝像頭的的研發，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，甚至爭先嚐試「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着屏幕上方的那抹黑斑。
要了解蘋果為什麼遲遲不推出萬眾矚目的屏下鏡頭，我們先要弄清一個問題：
傢俱越多，房子越大
蘋果的劉海里面，其實暗藏玄機。
前置模組包括了「紅外鏡頭」「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。
其中的紅外鏡頭、點陣投影器和前置攝像頭，是蘋果執着保留大模組的根本原因。
儘管 iPhone 15 上全系都採用了長度更短的「靈動島」，許多傳感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 年的一眾新機裏，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喜的那個，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、視頻通話、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。
「紅外鏡頭」和「點陣投影器」這對孿生兄弟，融合成了蘋果生態的把關人 —— Face ID。
經常能聽到蘋果用户抱怨 iPhone 的續航和信號，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。
人臉識別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。
「支付級別」的面部解鎖，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，「點陣投影器」就是其中的大功臣。
通過鏡頭將看不見的 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，在用紅外鏡頭掃描這個虛擬面罩，和手機裏的點陣信息匹配，來確認解鎖人是否為機主。
面部信息的安全性，實際上比指紋方案高出了 20 倍。被相同的指紋解鎖手機的概率是五萬分之一，而在 Face ID 中，這個概率縮小到了百萬分之一。
經過面部識別多年的升級，用户可以在戴着口罩、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着手機強行解鎖，Face ID 還加入了「注意力檢測」技術，只有當機主的注意力落在手機屏幕上時，iPhone 才會判別為解鎖的指令，上述的解鎖過程才能進行。
美觀、全屏等特點在「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，會使得劉海和藥丸一直存在。
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攝像頭的中興、小米、OPPO、三星等，雖然對這項技術有着不同的叫法，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，在這段時間的體驗裏，我們在大部分的場景下都感受不到分辨率缺失的突兀，但這也是建立在只有一顆攝像頭的前提下才能實現的效果。
針對這一點，蘋果在專利中用「集成+隱藏」的方法，來儘可能地縮小對屏幕分辨率的影響。
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集成」的技術。
泛光照明器就是在上文提到的紅外鏡頭，用來發射紅外光幫助手機識別面容，並判定用户是否直視屏幕，以確保只有用户本人才可以解鎖屏幕。
現在，蘋果能將泛光照明器和點陣投影儀組合成單個緊湊的投影模塊，將這對傳感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」，是上述集成技術的延伸。
傳統前置模組中的環境光傳感、圖像捕獲、手勢識別和接近傳感等模塊，需要通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屏幕上留一抹黑，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屏上的平面光波導，來引導輻射穿過顯示屏表面，而不干擾顯示功能。
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，也縮小了降低屏幕分辨率的面積，需要讓主屏幕妥協的，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。
首先，通過像素特殊的「W」排列方式，增加透光率，減少衍射現象，避免自拍出現「光暈」和「霧化感」。
接着，該區域裏的元件（如觸摸傳感器金屬）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分辨率。
在翻閲專利文件時，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 發佈前，全網開啓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」「屏幕完整」的理想手機，只能滿足其中的兩個。
在這個不可能三角中捨棄的那一項，也形成了不同品牌、不同系列的特點。
另一邊，不完整的屏幕到也不全是缺點。回到屏幕上方，猛然發現，挖空、劉海或水滴的存在不僅讓前置模組有發揮空間，而且還給狀態欄提供自然的棲息空間。
屏下方案普及的那天，狀態欄信息該何去何從？廠家又會針對這些圖標的去留玩兒出哪些花樣？還挺值期待的。
不過人們對完美屏幕的追求，讓這場曠日持久的「空間拉鋸戰」還在繼續，未來的手機屏幕到底會是什麼樣子？其實早就有了答案。
前蘋果首席設計師 Jony Ive 認為「無邊泳池」會是未來手機屏幕的一種形態，從三星 Galaxy Note Edge 到華為 Mate 30 pro 一直都在無意間貫穿着這一概念，但真正能夠在視覺上達到無邊的，就是那台被擺在展櫃裏的小米 Mix α，只是這台機器離量產，或者説離我們，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。
就像當年寧可家裏空空，也不願意湊活用不喜歡的傢俱的喬布斯，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，引起世界的關注。
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。
資料來源：愛範兒（ifanr）
iPhone 15 上架後的半年裏，屏下攝像頭成了許多新聞媒體關注的焦點。
前段時間 Macrumor 爆料，蘋果在韓國的供應商已經開始了智能手機屏下攝像頭的的研發，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，甚至爭先嚐試「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着屏幕上方的那抹黑斑。
要了解蘋果為什麼遲遲不推出萬眾矚目的屏下鏡頭，我們先要弄清一個問題：
引用前置模組對蘋果來説為何如此重要？
傢俱越多，房子越大
蘋果的劉海里面，其實暗藏玄機。
前置模組包括了「紅外鏡頭」「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。
其中的紅外鏡頭、點陣投影器和前置攝像頭，是蘋果執着保留大模組的根本原因。
儘管 iPhone 15 上全系都採用了長度更短的「靈動島」，許多傳感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 年的一眾新機裏，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喜的那個，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、視頻通話、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。
「紅外鏡頭」和「點陣投影器」這對孿生兄弟，融合成了蘋果生態的把關人 —— Face ID。
經常能聽到蘋果用户抱怨 iPhone 的續航和信號，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。
人臉識別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。
「支付級別」的面部解鎖，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，「點陣投影器」就是其中的大功臣。
通過鏡頭將看不見的 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，在用紅外鏡頭掃描這個虛擬面罩，和手機裏的點陣信息匹配，來確認解鎖人是否為機主。
面部信息的安全性，實際上比指紋方案高出了 20 倍。被相同的指紋解鎖手機的概率是五萬分之一，而在 Face ID 中，這個概率縮小到了百萬分之一。
經過面部識別多年的升級，用户可以在戴着口罩、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着手機強行解鎖，Face ID 還加入了「注意力檢測」技術，只有當機主的注意力落在手機屏幕上時，iPhone 才會判別為解鎖的指令，上述的解鎖過程才能進行。
美觀、全屏等特點在「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，會使得劉海和藥丸一直存在。
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攝像頭的中興、小米、OPPO、三星等，雖然對這項技術有着不同的叫法，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，在這段時間的體驗裏，我們在大部分的場景下都感受不到分辨率缺失的突兀，但這也是建立在只有一顆攝像頭的前提下才能實現的效果。
針對這一點，蘋果在專利中用「集成+隱藏」的方法，來儘可能地縮小對屏幕分辨率的影響。
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集成」的技術。
泛光照明器就是在上文提到的紅外鏡頭，用來發射紅外光幫助手機識別面容，並判定用户是否直視屏幕，以確保只有用户本人才可以解鎖屏幕。
現在，蘋果能將泛光照明器和點陣投影儀組合成單個緊湊的投影模塊，將這對傳感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」，是上述集成技術的延伸。
傳統前置模組中的環境光傳感、圖像捕獲、手勢識別和接近傳感等模塊，需要通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屏幕上留一抹黑，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屏上的平面光波導，來引導輻射穿過顯示屏表面，而不干擾顯示功能。
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，也縮小了降低屏幕分辨率的面積，需要讓主屏幕妥協的，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。
首先，通過像素特殊的「W」排列方式，增加透光率，減少衍射現象，避免自拍出現「光暈」和「霧化感」。
接着，該區域裏的元件（如觸摸傳感器金屬）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分辨率。
在翻閲專利文件時，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 發佈前，全網開啓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」「屏幕完整」的理想手機，只能滿足其中的兩個。
在這個不可能三角中捨棄的那一項，也形成了不同品牌、不同系列的特點。
另一邊，不完整的屏幕到也不全是缺點。回到屏幕上方，猛然發現，挖空、劉海或水滴的存在不僅讓前置模組有發揮空間，而且還給狀態欄提供自然的棲息空間。
屏下方案普及的那天，狀態欄信息該何去何從？廠家又會針對這些圖標的去留玩兒出哪些花樣？還挺值期待的。
不過人們對完美屏幕的追求，讓這場曠日持久的「空間拉鋸戰」還在繼續，未來的手機屏幕到底會是什麼樣子？其實早就有了答案。
前蘋果首席設計師 Jony Ive 認為「無邊泳池」會是未來手機屏幕的一種形態，從三星 Galaxy Note Edge 到華為 Mate 30 pro 一直都在無意間貫穿着這一概念，但真正能夠在視覺上達到無邊的，就是那台被擺在展櫃裏的小米 Mix α，只是這台機器離量產，或者説離我們，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。
就像當年寧可家裏空空，也不願意湊活用不喜歡的傢俱的喬布斯，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，引起世界的關注。
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。
資料來源：愛範兒（ifanr）