为什么 iPhone 的屏下摄像头会更难做？

每一代苹果新机发布后，总会有两种激烈的讨论，一是对本代产品的锐利点评，二是对下三代 iPhone 的大胆预测。

iPhone 15 上架后的半年里，屏下摄像头成了许多新闻媒体关注的焦点。

前段时间 Macrumor 爆料，苹果在韩国的供应商已经开始了智能手机屏下摄像头的的研发，而另一边马上有网友指正五年前就有了类似的传言。

我们不知道什么时候才能看见如图所示的 iPhone ，但在真机上市之前，这种争论会一直持续。

相较 Android 越做越小的前置镜头，甚至争先尝试「真 · 全屏」，苹果倒像一位坐在场边的观众，同在一个时空，却没参与比赛，置身事外地坚守着屏幕上方的那抹黑斑。

要了解苹果为什么迟迟不推出万众瞩目的屏下镜头，我们先要弄清一个问题：

前置模组对苹果来说为何如此重要？

家具越多，房子越大

苹果的刘海里面，其实暗藏玄机。

前置模组包括了「红外镜头」「泛光感应元件」「扬声器」等在内的 8 个感应组件，从这个角度再次审视，好像也能理解了齐刘海的存在。

其中的红外镜头、点阵投影器和前置摄像头，是苹果执着保留大模组的根本原因。

尽管 iPhone 15 上全系都采用了长度更短的「灵动岛」，许多传感器都被重新排布设计，但这三兄弟还是屹立在「岛屿」的中央。

iPhone 对拍照一直都有自己独到的理解，评测网站 DXOMARK 将 iPhone 15 Pro Max 「自拍效果」的评分列为了近两年的榜首，即使是去年的 14 依然能在 2023 年的一众新机里，取得并列第二的优异成绩。

图片来自：DXOMARK

iPhone 的纸面数据一直都不是最好的那个，但所有的摄影测评的横向对比中总少不了苹果的影子；它的照片风格也并不是最讨喜的那个，但自然的成像效果在各大榜单上却颇有亮点。

在这个线上互动愈发频繁的年代，自拍直播、视频通话、线上会议都需要前置镜头的参与，因此 iPhone 把前置摄影的权重，提到了很高的位置。

「红外镜头」和「点阵投影器」这对孪生兄弟，融合成了苹果生态的把关人 —— Face ID。

经常能听到苹果用户抱怨 iPhone 的续航和信号，但鲜有听闻苹果安全性不好的传言，这得益于苹果在安全验证方面的深耕。

早在 2017 年 Face ID 就加入了苹果生态，与此同时 iPhone 还把自己引领起来的 Touch ID 彻底抛弃。

人脸识别的安全性是指纹解锁不可比拟的，「3D 结构光双摄」的解锁过程展开讲有些生涩，我们只挑重点部分大概阐述。

「支付级别」的面部解锁，是对 Face ID 最大的夸奖，连金库都可以放心依托给的技术，当然有一些不可逾越的门槛，「点阵投影器」就是其中的大功臣。

通过镜头将看不见的 IR Dot 投影到人脸上，在面部形成一个拥有 3 万点阵组的三维模型，在用红外镜头扫描这个虚拟面罩，和手机里的点阵信息匹配，来确认解锁人是否为机主。

面部信息的安全性，实际上比指纹方案高出了 20 倍。被相同的指纹解锁手机的概率是五万分之一，而在 Face ID 中，这个概率缩小到了百万分之一。

经过面部识别多年的升级，用户可以在戴着口罩、眼镜、帽子时使用，但用假脸的照片甚至 1:1 的脸部模型不能解锁。

为了防止机主在睡觉时被他人拿着手机强行解锁，Face ID 还加入了「注意力检测」技术，只有当机主的注意力落在手机屏幕上时，iPhone 才会判别为解锁的指令，上述的解锁过程才能进行。

美观、全屏等特点在「安全」和「影像」的面前，都是可以妥协的项目。

苹果的固执，在没有遇见「完美」的屏下技术之前，会使得刘海和药丸一直存在。

不过苹果专利网上接连爆出的几项专利，好像又让远在天边的真·全面屏有了些许苗头。

堵住缺口的三板斧

目前已经推出过屏下摄像头的中兴、小米、OPPO、三星等，虽然对这项技术有着不同的叫法，但实现「镜头消失术」的底层逻辑，大同小异。

由于 OLED 发光材料不透光，所以想要做到既能看到屏幕，又能让镜头在屏幕下看到我们，就需要在前置镜头的区域，增加屏幕的透光性，不管是让像素之间的缝隙变大，还是扣掉部分像素，最终要的效果就是，光能顺利穿过缝隙，进入镜头。

苹果也是用相同的原理设计屏下镜头，但比起先前的厂家，iPhone 屏下镜头有两个原生难题需要面对：

• 搭载 FaceID 的 iPhone，有更大的前置模组需要隐藏

• 更大的模组需要更大的透光区

红魔 9 Pro 是目前市面上将「屏下区」和「主屏区」的分辨率差异，控制得比较好的机子，经过这段时间的体验，我们在大部分的场景下都感受不到分辨率缺失的突兀，但这也是建立在只有一颗摄像头的前提下才能实现的效果。

针对这一点，苹果在专利中用「集成+隐藏」的方法，来尽可能地缩小对屏幕分辨率的影响。

在代号为 20240077648 的专利文件中，提及了一种名为「点阵投影器和泛光照明器集成」的技术。

泛光照明器就是在上文提到的红外镜头，用来发射红外光帮助手机识别面容，并判定用户是否直视屏幕，以确保只有用户本人才可以解锁屏幕。

现在，苹果能将泛光照明器和点阵投影仪组合成单个紧凑的投影模块，将这对传感器的面积缩小到将近原来的一半，以此来减少对屏下区域的需求。

另一份专利中的「平面光波导」，是上述集成技术的延伸。

传统前置模组中的环境光传感、图像捕获、手势识别和接近传感等模块，需要通过各种物理孔径发射或接收不同光谱区域内的光辐射，这样才能完成相应的操作指令，以及对环境和使用者的感知。

所以目前绝大部分全面屏手机才会在屏幕上留一抹黑，不是喜欢，而是无奈。

不过，平面光波导似乎把这个问题解决了。这项技术可以利用手机显示屏上的平面光波导，来引导辐射穿过显示屏表面，而不干扰显示功能。

把晦涩深奥的专业词语去掉：有了它，大部分传感器（除了摄像头）即使放在屏幕下面也不会影响使用，就和手机上的指纹解锁一个道理。

理论上，苹果的这套组合拳缩小了前置模组的大小，也缩小了降低屏幕分辨率的面积，需要让主屏幕妥协的，就只剩一个前置光学镜头了。

所以，这张 iPhone 16 的渲染图，也不无道理。

但要做到真全面，镜头是一定绕不开的话题，模组上方的分辨率终究还是和主屏幕有区别，即使是红魔 9 Pro 上依然会在浅色高亮的界面看到「纱窗般」的屏下区域。

而苹果的第三板斧，专门为此而生。

首先，通过像素特殊的「W」排列方式，增加透光率，减少衍射现象，避免自拍出现「光晕」和「雾化感」。

接着，该区域里的元件（如触摸传感器金属）在不同的使用场景中，可以朝向或远离其相邻像素的方向移动，以此来减轻「像素去除区」和「全像素密度区」之间的显示差别。

只从专利文件的描述来看，苹果做到了物理意义上的可变分辨率。

在翻阅专利文件时，我还发现了一个苹果的「小心机」。

示意图中并没有给出屏下区域的具体位置是哪，而是把可能出现的位置依次例举。这个烟雾弹，不亚于每年新 iPhone 发布前，全网开启对后置模组形状猜测的大狂欢。

这两年，各大厂商对全面屏的探索，似乎都统一放缓了脚步。

一方面，经过了多年的尝试，前后双面屏、翻转镜头、滑盖屏等奇思妙想都成了转瞬即逝的历史产物，点子很新鲜但市场不买单，在现有的技术水平下，「重量便携」「像素高清」「屏幕完整」的理想手机，只能满足其中的两个。

在这个不可能三角中舍弃的那一项，也形成了不同品牌、不同系列的特点。

另一边，不完整的屏幕到也不全是缺点。回到屏幕上方，猛然发现，挖空、刘海或水滴的存在不仅让前置模组有发挥空间，而且还给信息栏提供自然的栖息空间。

屏下方案普及的那天，状态栏信息该何去何从？厂家又会针对这些图标的去留玩儿出哪些花样？还挺值期待的。

不过人们对完美屏幕的追求，让这场旷日持久的「空间拉锯战」还在继续，未来的手机屏幕到底会是什么样子？其实早就有了答案。

前苹果首席设计师 Jony Ive 认为「无边泳池」会是未来手机屏幕的一种形态，从三星 Galaxy Note Edge 到华为 Mate 30 pro 一直都在无意间贯穿着这一概念，但真正能够在视觉上达到无边的，就是那台被摆在展柜里的小米 Mix α，只是这台机器离量产，或者说离我们，还是太远。

这几份专利文件，也算让我们看到「全面屏 iPhone」的一点希望，只是把宁缺毋滥贯穿到底的苹果，在找到完美屏幕的路上，稍慢了几步。

就像当年宁可家里空空，也不愿意凑活用不喜欢的家具的乔布斯，iPhone 的设计，似乎一直在保持这种理念，总是特立独行，总是慢人一步，当然也会在做出改变的时候，引起世界的关注。

更重要的是，当把近些年的 iPhone 摆在一起，不难发现它们有在悄悄进步。