摘要 :手機指紋識別技術已經逐步成為智能手機的標配,許多用戶對手機指紋識別技術還是比較關注的,今天小編就帶大家了解下手機指紋識別技術的一些知識,感興趣的朋友可以來圍觀啦。
 
 
 
  這幾年智能手機競爭激烈的發展,帶來一個明顯的好處就是技術下沉,曾經在高端機中才有的各種技術,在一段時間之後隨著成本下降等各種原因,會迅速下沉應用在中低端機身上,在近兩年的智能手機發展中,“ 手機指紋識別 ”算是比較明顯的例子。前兩年手機指紋識別還只應用在各款頂級旗艦機的技術,如今連各種千元機都已經標配手機指紋識別了。而關於剛發布的安卓頂級旗艦S8,即便加入了各種黑科技,但其背後指紋的設計還是讓不少網友吐槽。可見如今許多用戶對手機指紋識別的還是比較關注的技術點之一。本期我們就來聊聊手機指紋識別那點事。
 

 
  一個人身上所具有的獨一性生物特徵有不少,包括指紋、 虹膜、掌紋等,指紋由於其獨一性和便利性,目前成為人與智能手機交互的“密碼”,應用最為廣泛。而在這其中。早在2011年,摩托羅拉推出的Atrix 4G中就率先成為世界上首款採用指紋識別的量產智能手機,不過其採用的劃擦式體驗並不友好。而到iPhone5S上,蘋果在智能手機上真正將手機指紋識別這個功能發揚光大。至此之後,手機指紋識別真正在智能手機中普及。
 

 
  在現階段,從手機指紋識別類型上,絕大部分智能手機大多都在使用電容式手機指紋識別。一般來說,指紋模組(以iPhone為例)是由觸控IC、電容傳感器、金屬檢測環、保護蓋板組成,而現在技術的發展,則已經可以去掉金屬探測環,使得承載指紋模組的Home鍵更顯得一體化。
 

 
  由於我們的指紋是由一圈一圈的皮膚紋路構成,每個人紋路的形狀、指紋的波峰和波谷都完全不同,因此指紋在電容傳感器中測量的點的長短也不盡相同(波峰的電容值較高、波谷的電容值較低), 最終將指紋圖像翻譯成芯片能理解的電信號,當用戶在錄入指紋時,指紋模組工作,提取指紋圖像,轉化成電信號與傳感器上N多個電容器極板相匹配,最終記錄保存在手機中。
 
  對於當前絕大部分的指紋識別模組,都可以對指紋圖像進行360°掃描,因此對於用戶解鎖時手指的姿勢沒有限制,這就對指紋識別的精度有一定的要求。一般來說,目前智能手機的指紋識別模組分辨率能達到500dpi,而越高的分辨率則對於指紋信息的精準度和速度有所提升。
 
  當然,影響指紋識別速度和精準度的也並不只是指紋模組的面積和分辨率。前文所知, 電容式指紋識之所以能夠是識別指紋,主要是基於手指指紋的溝壑。而我們平時使用時,手上免不了沾染一些油污或出汗,而水和油污會導電,並且會填充手指的波谷,使得指紋識別掃描精度下降。這也就是一般情況下,手上沾水後為什麼指紋識別失靈或速度慢的原因。
 

 
  儘管如今電容式指紋的成本已經比較低(普通的指紋識別模組大概只要3美金左右),無論在當下的旗艦機還是千元機中上都可以有比較接近的體驗。不過如上文所說, 電容式指紋對於手上的污漬、水、油這樣的在生活中比較常遇到的情況下使用效果都會大打折扣。並且電容式指紋對於手機的造型也有一定方面的限制,由於電容式指紋需要在保護蓋板上做一些噴塗,因此使用久了總免不了會有刮花的可能。另外電容式指紋的穿透力大概在300微米,而正常的屏幕保護玻璃厚度大概在400微米以上。因此對於手機造型上有所限制。
 
  基於這些原因, 科技廠商也在不斷研發新的手機指紋識別技術。而目前已經看到樣機實現的,則是射頻式指紋識別(超聲波指紋)、第二代光學指紋。
 
  超聲波指紋:
 

 
  超聲波屬於射頻指紋的一直用,與電容式需要檢測指紋表面不同,超聲波具有穿透性,利用指紋模組發出的特定頻率的超聲波掃描手指,利用指紋的不同對超聲波反射的不同,能夠建立3D指紋圖形,因此對手指表面的清潔程度並不用太過考慮。另外,由於超聲波具有比較強的穿透性,可以穿透金屬、玻璃等常用手機材質,因此對手機外觀方面也不會有太多限制。
 
  去年9月,小米5S成為首款搭載超聲波指紋識別的產品,但最初的超聲波指紋用戶體驗並不如之前想像中優秀,識別速度慢、準確率偏低。而在剛剛過去的MWC上,高通發布了第二代超聲波指紋識別方案,將指紋模組放進屏幕中、金屬背殼內,由vivo Xplay6作為樣機展示。
 

 
  根據高通提供的數據,面向顯示屏的指紋傳感器可透過厚至1200微米的OLED顯示屏工作,面向金屬的指紋傳感器可透過厚至650微米的鋁材質外殼工作,而面向玻璃的指紋傳感器可透過厚至800微米的玻璃工作。這樣的數據已經超過當前主流的2.5D屏幕(大致700-800毫米)的厚度,因此手機廠商可以將指紋模組放在自己需要的部分,以打造更具未來感的外觀。(目前超聲波指紋方案還只能應用在OLED屏幕)。並且高通宣稱,這一代的超聲波手機指紋識別在功耗、模組大小都可以與可以做到與電容式傳感器比較接近的水準。
 
  當然,能做到in-display的,除了超聲波之外,更多的科技公司在研究光學指紋方案。
 
  光學指紋:
 

 
  相比之下,光學指紋的應用場景離我們更貼近一些。比如在最初的指紋打卡機上,就是採用最早的光學指紋技術。在錄入原始指紋信息後,通過玻璃下方發出的激光掃描你手指摁在玻璃上壓出來的指紋,掃描出的圖像以黑白的圖像與數據庫進行對比。但是最初的光學指紋識別由於是基於圖像識別,所以對手指的清潔度、指紋模組大小都有要求。
 

匯頂年初MWC展示的光學指紋
 
  在智能手機中,對光學指紋進行了重新升級,通常採用手機屏幕作為發光主體,通過光路照射到指紋,返回的光線再通過屏幕返回到屏幕下的CIS(CMOS Image Sensor),手機針對返回的圖像與數據庫進行分析對比,最終識別指紋。
 
  可以看到,只要是光學指紋就需要有光。而對於智能手機來說,屏幕發光的時間、功耗、以及屏幕表面的清潔度都會影響到光學指紋的應用體驗,因此現在也只能應用在OLED屏幕上開發,而基於LCD屏幕的光學指紋還鮮有人問津。而同為in-display的解決方案,在產品成本、良品率上光學指紋比超聲波指紋更具有優勢,但在安全性方面,目前高通所做的超聲波指紋可以檢測到皮膚下的血氧以及心率,擁有先天優勢的超聲波無疑優於光學指紋。
 
  總結:
  以上就是目前離我們最近的手機指紋識別的三種方案,各有利弊。從目前成本以及普及度,電容式指紋>光學指紋>超聲波指紋;從安全性出發,超聲波指紋>電容性指紋(暫時)>光學指紋;而從對手機外觀的影響來看,能穿透金屬的超聲波無疑會給智能手機的ID設計帶來更多富有創意的可能性,但不得不說,在三者中,目前超聲波指紋可實現的技術難度最高。今年,全面屏手機時代很可能正式到來,但相比全屏幕技術,相配的手機指紋識別方案的成熟很可能在明年才會正式與我們見面。或許明年,搭配更新手機指紋技術的全面屏手機,會刷新我們對手機設計的新高度,我們自然也拭目以待,手機產品在經過近兩年的低潮期後,在未來一段時間內能給我們帶來怎樣的驚喜,我們一起期待吧。

 

 

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