Kje se skriva sprednja kamera

Po nekaj patentih, prvih prototipih in nekaj stranpoteh je ZTE prvi izdal telefon, kjer ne vidimo sprednje kamere za »selfije«. Kot so nekateri proizvajalci storili s čitalniki prstnih odtisov, je kamero prefinjeno skril pod zaslon. Telefon je vizualno lepši, fotografije pa slabe. Za zdaj.

Proizvajalci telefonov že lep čas tekmujejo v zmanjševanju roba okrog zaslona na telefonih (bezel). Čitalnike prstnih odtisov so bodisi vgradili pod zaslon bodisi so jih posadili na zadnjo stran telefona. Druga ovira do zaslona pa je sprednja kamera za selfije. Kakor bi moral biti popolnoma neviden človek slep, tako tudi telefon z zaslonom čez celotno ploskev ne more imeti sprednje kamere.

Prva rešitev je bila mehanična. Kamera bi bila lahko vgrajena v notranjosti, potem pa bi – podobno kakor bliskavice pri nekaterih fotoaparatih – ob pritisku na sprožilec skočila iz notranjosti. Tako imenovane pop-up kamere so izumrle, še preden so se resnično prijele. OnePlus 7 Pro in 7T Pro sta jo imela, Oppo Find X jo je preizkušal že v začetku leta 2019. Isto velja še za nekatere druge proizvajalce, denimo Motorolo, Vivo in celo Xiaomi. Asus je v ZenFonu 6 poskusil še z bolj futuristično idejo, in sicer je imel motorček, ki je zadnjo kamero obrnil tako, da je bilo z njo moč posneti tudi selfi. Zelo velika prednost premičnih kamer pa je zasebnost. Moderne telefone lahko hekerji napadejo in to pomeni, da bi teoretično lahko prevzeli nadzor nad kamero in nas gledali. Če kamera ni fizično obrnjena, pa to seveda ne gre.

Telefoni s kamerami, ki skočijo iz notranjosti, se niso nikoli zares prijeli. Slika: The Verge

A po dveh letih je trend praktično zamrl, danes pa le stežka najdemo še kak telefon s premično kamero. Razlog je preprost. Takšni moduli so veliki, težki in okorni. Nimajo le cel kup mehaničnih delov, ki so dragi, tudi kvarijo se bolj. Predvsem pa tak telefon ne more biti tako tanek, kot bi si proizvajalci želeli. Poiskati bo treba novo rešitev.

Pod zaslon

In res, proizvajalci so ugotovili, da bi lahko podobno kot čitalnik prstnih odtisov kamero skrili pod zaslon. Prvi je to tehnologijo v praksi uporabil ZTE Axon 5G, ki ima, roko na srce, slab fotoaparat. A konkurenca ne počiva. Xiaomi in Oppo sta že napovedala, da bodo kmalu tudi njuni telefoni imeli kamero pod zaslonom, a boljšo kakor ZTE. Kako pa vse skupaj deluje?

Tehnologija namreč ni nova, saj je Xiaomi prototip pokazal že leta 2019, ko še ni bilo jasno, ali bo zmagal pristop s premično kamero ali skrivanjem pod zaslon. S prvo in z drugo iteracijo svojega izdelka niso bili zadovoljni, zato bo letos luč sveta v komercialnih izdelkih ugledala šele tretja inkarnacija. Tudi Oppo je leta 2019 pokazal svoj prototip. Samsung pa je enega izmed načinov letos celo patentiral.

Samsungov patent predvideva manjši del zaslona, ki ima boljšo prepustnost za svetlobo in slabšo ločljivost, pod katerim se skriva kamera. Slika: LetsGoDigital.

Na prvi pogled se zdi nemogoče, da bi lahko fotografirali skozi zaslon. A če svetloba lahko potuje skozi steklo in kopico drugih materialov, potem bi vsaj v teoriji lahko izdelali tudi takšen zaslon, le potrebne materiale potrebujemo.

Za delovanje takšne kamere pod zaslonom uporabimo tri prilagoditve. Prvič, zaslon mora biti ustrezno obdelan, da je bolj prepusten za svetlobo. ZTE pravi, da je razvil poseben material z visoko stopnjo prepustnosti, ki vključuje nove organske in anorganske filme. Da ni treba sklepati kompromisov pri celotnem zaslonu, je posebej prilagojen le manjši del, za katerim se dejansko skriva kamera. Drugod je zaslon običajen.

LCD ali OLED?

Moderni pametni telefoni imajo zaslone OLED, kjer so vir svetlobe individualne organske svetleče diode. O podrobnostih smo že večkrat pisali, zato omenimo le, da je vir svetlobe posamezen piksel. To mogoča natančnejše krmiljenje, boljšo črno barvo, kontraste in manjšo porabo energije. S tehnologijo LCD pa ves čas potrebujemo osvetlitev zaslona od zadaj, potem pa plasti tekočih kristalov in barvnih filtrov poskrbijo, da posamezen piksel oddaja ustrezno barvo.

Za fotoaparate pod zaslonom je primernejši način OLED, saj lahko z ustreznim dizajnom poskrbimo, da je piksel čim bolj prosojen za svetlobo in čim manjši. Svetlobo lahko spuščamo tudi mimo pikslov, če so zelo majhni ali redki. Pri zaslonih LCD pa fotoaparatov pod zaslonom verjetno še lep čas ne bomo videli, ker je problematična zadnja osvetlitev.

S tem je povezan drugi sestavni del, in sicer posebna matrika za optimizacijo pikslov in zagotavljanje konsistentnosti prikaza na zaslonu. Običajno je del, pod katerim je kamera, vseeno slabše kakovosti, saj ima nižjo ločljivost. Matrika se pač potrudi, da je razlika čim manj opazna, kar je odvisno tudi od konkretne podobe, ki jo zaslon prikazuje. Na temnejših ozadjih se razlika manj opazi.

Tretji pomemben del pa se nanaša na samo kamero. Posebej čip skrbi za barvno sinhronizacijo, saj svetloba pri potovanju skozi zaslon, na katerem je neka podoba, lahko spremeni barvo. Ta čip odfiltrira popačitve barv in osvetlitve, ki nastanejo zaradi zaslona.

Na Xiaomijevem prvem prototipu iz leta 2019 se je obrise kamere še videlo.

Kako deluje

V grobem sta načina dva, vsak pa ima seveda variacije. Del zaslona, pod katerega želimo dati kamero, mora torej bolje prepuščati svetlobo. Eden izmed načinov je uporaba CPM (Cathode Patterning Material). Običajni zasloni OLED namreč skoraj niso prepustni za svetlobo, ker so zgrajeni iz več plasti. Da bi torej lahko uporabljali kamero, moramo poskrbeti, da bo svetloba lahko potovala skozi zaslon, kar v tem načinu naredimo z luknjicami. Če je ločljivost dovolj nizka, ne bomo žrtvovali nobenega piksla, sicer pa jih bo treba imeti manj, kar bo negativno vplivalo na ločljivost.

Svetloba lahko do kamere pod zaslonom potuje skozi luknjice ali skozi transparentne diode. Slika: OTI

Zasloni OLED so v bistvu sendviči iz dveh elektrod. Te so kovinske in blokirajo znaten del svetlobe, ki potuje skoznje. Kamera pod takšno elektrodo ne bi delovala. CPM pa pomeni, da med piksle vjedkajo luknjice, ki prenašajo svetlobo. Piksli namreč nikoli niso povsem skupaj, zato lahko prostor med njimi predelamo v luknjice. Takšna elektroda postane bistveno bolj prosojna.

ZTE in Xiaomi pa uporabljata svoja način, ki sta variaciji druge možnosti. ZTE elektrode ni naluknjal, temveč je z organskimi in anorganskimi filmi poskrbel, da je zgornji del piksla (s tem pa cel piksel) drugačen in bolj prosojen. Ključni razlog je tudi, da ima ravno nad kamero manj pikslov od preostanka, zato se mimo njih lahko izmuzne več svetlobe. Nižjo ločljivost (manj pikslov) pa je treba kompenzirati z močnejšo svetilnostjo obstoječih pikslov in barvnim prilagajanjem. Vseeno se to opazi, zato je ZTE prilagodil programsko opremo tako, da se na tem delu zaslona prikazujejo le obvestila in druga nebistvena vsebina. Znebili smo se torej črne luknje, ki je kamera, in dobili manj zmogljiv del zaslona, ki je omejen na obvestila. Z dežja pod kap torej.

Na zaslonu ZTE Axon 5G vidimo rahlo drugačen del, pod katerim je kamera. Slika: Gizmodo China

Xiaomi po drugi strani ni znižal ločljivosti (torej znižal števila pikslov), temveč je piksle fizično skrčil. Še vedno jih je enako število, morajo pa zaradi manjše velikosti močneje svetiti, kar prinaša nevarnost vžgane slike. Svetloba lahko potuje do kamere, ker je med manjšimi piksli več prostora.

Xiaomi je sprva poskušal tudi z redčenjem števila pisklov (v sredini), potem pa jih je v primerjavi z običajnim zaslonom (zgoraj) raje znižal (spodaj). Slika: Gizmodo China

Kaj ima ZTE Axon 5G

ZTE Axon 5G ima zaslon OLED z diagonalo 6,92 palca (2.460 x 1.080 pikslov). Sprednja kamera je pod zgornjim robom, skrita za zaslonom. Čeprav ima Axon 5G sprednjo kamero z 32 milijoni pikslov, so rezultati precej klavrni. Testi, ki so jih naredili kolegi v tujini, razkrivajo presvetljene fotografije z veliko šuma. A to v resnici ni presenetljivo, saj ima tehnologija pač še porodne težave. Vse tehnologije jih imajo. Konkurenca ne spi, temveč intenzivno razvija svoje kamere pod zaslonom. Čeprav o časovnici ne govorijo, bodo takoj, ko bo sprejemljiva za širšo rabo, gotovo našle pot v nove modele telefonov.

Axon 5G ni telefon višjega cenovnega razreda, temveč sodi v srednjega. Tudi ostali proizvajalci sprva tehnologije verjetno ne bodo ponudili v najdražjih modelih. Razlog je preprost, premalo je še preizkušena in zahteva kompromise bodisi na strani zaslona ali kamere. Za najdražje telefone to ni sprejemljivo.

Na prvi pogled se zdi, da sprememba niti ni pomembna, a tudi to je napredek. Morda bomo pri telefonih res privarčevali nekaj kvadratnih milimetrov prostora ter se znebili ene črne točke, a hkrati so se inženirji naučili precej novega. Novi materiali in tehnologije nam bodo gotovo v pomoč še kje.

Kamera pod zaslonom na ZTE Axonu 5G. Slika: The Verge