小米 MIX 4 手机于 8 月 10 日正式发布,这款手机是小米首次采用 CUP 全面屏技术,将前摄隐藏在屏幕下方,实现无开孔真全面屏。官方表示,这项技术的研发,投入金额高达 5 亿元,花费了 2 年才完成。
近日小米官方发表文章,进一步介绍这款第三代 CUP 柔性屏方案。
小米曾经在 2020 年发布小米透明电视,通过重新排布像素和优化基板材料的方式令其拥有可观的透明度。CUP 屏幕只需应用相同的基本原理,提升屏幕面板的透光率,即可允许将摄像头也藏在屏下。
其实柔性 OLED 屏幕本身就已经具有一些透明度,这种特性正是驱动屏下指纹和屏下光感的核心。但仅仅是这样的透明度,是不够相机使用的。
为了让光线能够更容易穿过屏幕达到前摄相机传感器上,小米MIX 4首先要将像素下方主要阻碍光线的 TFT 电路移出 CUP 区域,这样就可以利用像素的间隙来透过光线。我们能看到 CUP 区域像一只「眼睛」一样,中间的「瞳孔」就是透光区域。
同时为了增大透光率,还需要将像素的间隙继续扩大,因此单个子像素需要做相应的缩小。缩小后,要做到像素的 RGB 比例依然相同来保证屏幕显示效果,并且为了减少光线穿过屏幕时的衍射现象,像素形状需要修改成圆形。
在缩小像素面积和移开TFT驱动电路后,还需将像素之间的引线电路改成了氧化铟锡(ITO)材料,这是一种透明的导线,可以进一步增加透光率。同样也是为了减少衍射,走线的路径改为波浪形。这样一来,我们就让屏幕拥有了可观的透明度,可以让 CUP 区域达到普通显示区 5 倍的透明度。
但没有人能违抗物理定律,即使做了这么多,也不能让衍射完全消失,或者让屏幕 100% 完全透明,因此屏下前摄相机还需要用软件算法来优化画面,补偿减小的进光量。
在产线上,小米MIX 4对屏下相机逐个进行色温校准,来让屏幕和 sensor 的硬件做好匹配。而在用户拍摄照片后,算法在 RAW 域进行多帧 HDR、降噪和去雾操作。小米MIX 4采用神经网络训练了一套去衍射模型,来减弱画面中点光源造成的衍射痕迹,并随后进行一系列细节增强、色彩增强和局部提亮算法操作。最终让 MIX 4 的前摄拍照达到可用水平。
小米 MIX 4 的 CUP 柔性屏历经多年研发,8月11日小米官方也发布了一段采访视频,多位工程师亲自讲述小米 MIX 4 CUP 全面屏技术开发过程。
小米工程师表示,这一个小点的面积仅为 0.2 平方厘米,消耗了工程师们无数精力和时间,和天文数字的投入(5 亿元)。整整两年,小米的工程师都在不停地失败。
小米工程师吴仓志表示,尽管研发过程很艰苦,但是同样十分刺激,因为一上来经费就是一个亿。起初不太敢花,怕出不来成绩。但是后续用完经费后,果然没出成绩,小米工程师非常愧疚地找老板汇报。雷军沉默了 30 秒,随后又给了一个亿。