دوربین زیر نمایشگر چطور کار می کند؟

دوربین زیر نمایشگر اول با دوربین سلفی زیر نمایشگر آغاز شد. البته که مثلا در موبایل نیاز دیگری نیست که دوربین زیر نمایشگر به نظر نمی رسد اما بستر پیشرفت قابل توجهی را ارایه کرده است. سوال اینجاست که دوربین زیر نمایشگر چطور کار می کند؟ امشب می خواهیم با هم ببینیم که به صورت کلی دوربین سلفی چطور می تواند پشت پنل نمایشگر قرار بگیرد.

دوربین زیر نمایشگر

دوربین های زیر نمایشگر به دنبال موفقیت سنسور اثر انگشت زیر نمایشگر، آماده ارائه ویژگی جدید جدید هستند. تقریبا به نظر می رسد که داستان علمی تخیلی است: شما نمی توانید دوربین را ببینید، اما می تواند شما را ببیند. این فناوری نوید می دهد تا آخرین مانع موجود در رویای تمام صفحه تلفن را از بین ببرد. اما چگونه کار می کند و در واقع چه زمانی قادر به خرید تلفنی هستید که دارای آن باشد؟

پیش از پاسخ اما کمی به مرز حریم خصوصی‌مان نگاه کنید. دوربین هایی که پشت هر نمایشگری بتواند قرار بگیرد و بدون آگاهی ما اطلاعات جمع آوری کند. می تواند استفاده تبلیغاتی قابل توجهی داشته باشد ولی اجازه بدهید خیلی منفی نگاه نکنیم.

برای پاسخ به این سوالات، منبع مطلب به سراغ مایکل هلندر از OTI Lumionics می رود. شرکت وی برخی از مواد اصلی تولید صفحه نمایش OLED (به ویژه در مورد سنسورهای زیر نمایشگر) را تولید می کند، بنابراین آنها با تمام مشخصات فنی موجود آشنا هستند و او خوشحال شد که به ما نحوه کار آن را می گوید.

نمودار نوری که از یک صفحه نمایش OLED استاندارد عبور می کند.

دو نوع صفحه نمایش داریم

به گفته هلندر، دو روش مهندسی برای طراحی دوربین های زیر نمایشگر وجود دارد: شما یا همه تلاش خود را می کنید تا کل صفحه نمایش در بالای دوربین شفاف باشد، یا اساسا سوراخ های شفاف بسیار کوچکی را در یک صفحه غیر مبهم بین پیکسل ها ایجاد می کنید.

در حالت اول، این به معنای تغییر مواد و مرتب سازی مجدد پیکسل ها در منطقه بالای دوربین است. برخی از فلزات موجود در لایه های مختلف را می توان با مواد رسانای شفاف مانند اکسید قلع ایندیم جایگزین کرد و ساختار صفحه نمایش را می توان برای مرتب سازی مجدد هر چیزی که ممکن است با شفافیت مطلوب در آن منطقه تداخل کند، مرتب سازی مجدد کرد. هر چیزی که در نهایت قابل جابجایی یا شفاف سازی نیست، می تواند تا حد امکان کوچک شود.

نمودار نوری که از طرحی عبور می کند که برای شفافیت بهینه شده است.

این مسیر چند محدودیت دارد:

1. ۱- روشنایی
2. ۲- یکنواختی
3. ۳- وضوح

به طور معمول، پیکسل های OLED به گونه ای طراحی می شوند که از یک طرف بازتابنده و از طرف دیگر شفاف باشند و اطمینان حاصل کنید که بیشتر نور تولید شده در یک جهت قرار دارد: یعنی به سمت شما. ایجاد شفافیت در یک قسمت از نمایشگر با این نوع طراحی تداخل دارد و می تواند منطقه ای را که دوربین در آن دیده می شود کاملا متفاوت و روشنایی کمتری نسبت به بقیه صفحه نمایش ایجاد کند. جبران این اثر با مهار روشنایی و کالیبراسیون متفاوت در آن ناحیه کوچک می تواند منجر به مشکلات طولانی مدت دیگری مانند سایه در اطراف ناحیه دوربین شفاف شود.

همچنین به ما گفته شده است که تمام مراحل تغییر مسیر و افزایش شفافیت اغلب به معنای پذیرش وضوح نمایشگر پایین تر در آن نقطه خاص است – تعداد انگشت شماری از پیکسل های بزرگ در دریای کوچکترها. گفته می شود این روشی است که ZTE در دستگاههایی مانند Axon 20 5G در پیش گرفته است. ما کیفیت خروجی دوربین سلفی زیر نمایشگر با این راه حل را دیده ایم و خوب نیست.

کیفیت دوربین سلفی زیر نمایشگر گوشی ZTE Axon 20 چطور است؟

روش دوم کمی متفاوت است. به جای شفاف سازی کل صفحه نمایش در یک منطقه، می توانید “سوراخ های” شفاف جداگانه ای بین پیکسل ها ایجاد کرده و برای انتقال نور از طریق صفحه نمایش به آنها اعتماد کنید. شما می توانید این کار را به چند روش مختلف انجام دهید، مانند کاهش وضوح نمایشگر برای جدا کردن یک منطقه از هر X عدد پیکسل، یا فقط تغییر مکان و تغییر مسیر برای ایجاد فضاهای منظم طرح دار.

نمودار نوری که با کاتد طرح دار از آن عبور می کند.

مانند قبل، این به معنای تغییر مسیر برخی از اجزا است تا اطمینان حاصل شود که شما یک خط روشن از طریق صفحه دارید، اما لازم نیست نگران شفاف بودن کل پشته نمایشگر باشید، فقط نقاط مشخص در فواصل منظم.

اگر وضوح تصویر شما به اندازه کافی کم است، می توانید این سوراخ های اضافی را بدون هیچ گونه کاستی، اما در تراکم بسیار بالا ارایه دهید و می تواند به معنای کنار گذاشتن برخی پیکسل ها و پذیرش وضوح پایین تر باشد. نکته مهم این است که، این مسیر به این معنی است که پیکسل های جداگانه بالای دوربین از همان ویژگی های روشنایی و عملکرد جداگانه پیکسل ها در جای دیگر نمایشگر برخوردار هستند، بنابراین نباید به همان اندازه مشکلات یکنواختی داشته باشید.

این مسیر دوم همان چیزی است که به ما گفته شده است شیائومی در حال برنامه ریزی برای گوشی های آینده خود است و به نظر می رسد که در حال حاضر بهترین راه حل ممکن است باشد.

الگوی کاتدی: توجه داشته باشید که نور “سوراخ ها” با فاصله یکسان می تواند از طریق عبور راحت تری.

هزینه های دیگر نیز شامل می شود

با این حال سازندگان از هر مسیری که استفاده کنند، دوربین های زیر نمایش کاملا مانند گذشته کار نمی کنند. در هر صورت، دوربین با داشتن وسایل بیشتری کمی نور کم می کند و جلوه های نوری دیگری نیز وجود دارد که این طرح ها باید با آنها مقابله کنند.

مواردی مانند بازتاب و پراش از بین انواع مختلف مواد، لایه ها و سوراخ هایی که نور از آنها عبور می کند وجود دارد. اینها مشکلاتی است که نمی توان به طور کامل از بین برد، اما هلندر به ما می گوید که می تواند در نرم افزار جبران شود و با پیشرفت در علم و مهندسی مواد کاهش یابد. برخی از این مسائل همچنین منجر به “نرم تر” شدن تصاویر می شوند، تقلید از برخی از تأثیرات فیلترهای زیبایی که بسیاری از مردم از آن لذت می برند، بنابراین همه چیز بد نیست. هلندر همچنین ادعا می کند که مدل های یادگیری ماشین (ML) می توانند بسیاری از این مسائل را به خوبی جبران کنند.

این فناوری در آینده درهای بزرگی را برای ما باز می کند. در حال حاضر، بیشتر نمونه های اولیه دوربین را در همان مکان سنتی قرار می دهند اما هیچ چیز مانع استفاده از برخی از این راه حل ها برای شفاف سازی کل نمایشگر و قرار دادن دوربین در هر کجا که دوست داریم، نمی شود.

در نهایت، ما می توانیم دوربین را به سمت پایین صفحه منتقل کنیم و در نتیجه هنگام تماس های تصویری اثر تماس چشمی را راحت تر کنیم یا حتی می توانیم چندین دوربین را در مکان های مختلف زیر صفحه قرار دهیم. بعضی کاربردها این است که حسگرهای نوری دیگر، مانند دوربین های مادون قرمز که برای سیستم های باز کردن قفل صورت استفاده می شوند، می توانند به زیر صفحه منتقل شوند. در نهایت، ما می توانیم همین کار را با مانیتورهای رایانه رومیزی نیز انجام دهیم.

موارد زیادی وجود دارد که استفاده بالقوه ای به جز سلفی گرفتن را پس از برطرف کردن همه سستی ها نشان می دهد، اما این امر یک شبه اتفاق نخواهد افتاد.

ابتدا میان رده، بعدا پرچمدار

قبل از اینکه این فناوری جایگزین شکاف یا سوراخ نمایشگر شود، باید مقیاس بندی شود. با توجه به نوع هزینه های مهندسی، هلندر به ما می گوید که به طور خلاقانه، ابتدا شاهد رواج این فناوری در بازار میان رده خواهیم بود.

در حال حاضر، فداکاری های لازم در مورد وضوح و روشنایی بدان معناست که این فناوری برای مدتی، جایی که مشتریان انتظار بهترین ها را دارند، احتمالاً در فضای پرچمداری مناسب نخواهد بود. مسائلی مانند یک مربع یا دایره خاکستری بزرگ (تصویر بالا – البته در شرایطی که محتوای نمایش داده شده در آن بخش به سمت مشکی میل کند) در صفحه با حداکثر روشنایی، کاهش رزولوشن در یک گوشه یا وضوح نمایشگر کلی پایین تر، همه در قیمت هزار دلاری توجیهی ارائه نمی کنند، اما در میان رده ها قابل قبول تر هستند محصول گران قیمت و جزئیات دستگاه آینده ZTE شواهد بیشتری را بر این استدلال ارائه می دهد.

طبق برآورد هلندر، ممکن است سال 2022 یا 2023 باشد تا این فناوری به جریان اصلی تبدیل شود، مشکلات مهندسی برطرف شود، رمپ تولید افزایش یابد و این ویژگی در بازار بالا و پایین رده ارایه شود. در این بین، بیشتر ما مجبور هستیم که بتوانیم دوربین خود را در یک برش لبه یا ناچ داشته باشیم.

نظر شما چیست؟ فکر می کنید که دوربین سلفی زیر نمایشگر چقدر برای شما اهمیت دارد؟ گاها برای کاربر عادی اصلا مهم نیست، چیزی که مثلا شخصا در عکس العمل کاربران عمومی به قرار گرفتن حسگر اثرانگشت زیر نمایشگر شاهد بودیم! هر چند که این فناوری بسیار جذاب بود و ما مدت ها منتظرش بودیم اما بازخورد آن ها خیلی هیجان زده نبود. البته که عملکرد نه چندان جالب آن هم بی تاثیر نیست!