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超声波指纹识别(为什么只有三星用超声波指纹)原创Referline参考线2021-03-19 15:09:31
vivo 发布市面第一款量产的屏下指纹识别手机,X20 Plus(屏幕指纹版)后的三年时间里,「屏下指纹」已成为了各大厂商旗舰,甚至是中端、入门 OLED 机型的标配 。
iPhone 5s 带起手机的指纹识别技术发展至今,已诞生了三种不同的主流解决方案,一是电容、二是光学,三是超声波 。
01
电容式指纹识别技术
跟 iPhone 5s 一同诞生的 TouchID,用的是「电容式指纹识别」技术,内部含有电容器、压力感应和热感应等传感器 。
(图片 pinho / unsplash)
简单来说,压力感应传感器在感知到压力时,会调动电容器用来对指纹进行扫描,利用指腹纹理的细微凹凸落差产生的电势差识别指纹,进而形成指纹灰度影像,再跟事前录好的指纹库数据进行比对匹配,就能完成识别,其中的热感应传感器主要是用来判定活体特征 。
不过在 OLED 全面屏时代,「电容式指纹识别」技术的组件难以跟 OLED 面板融合,于是「光学式指纹识别」技术正式登上手机指纹识别的历史舞台,不,应该算是「重返舞台」 。
02
光学式指纹识别技术
说是「重返舞台」,是因为「光学式指纹识别」并不算是什么新鲜的技术了,它其实早于电容式,光学式指纹识别早早地存在于各大公司的指纹考勤机、门禁机上 。
基本原理很简单,就是直接给手指指腹打上一束(可见)光,照亮指纹并由下方的图像传感器(如 CMOS、CCD)接收,直接记录下指纹的灰度影像来直接进行数据比对 。
▲ 使用光学式指纹识别的 vivo X60 Pro+ 与 OPPO Find X2 Pro
相比起电容式,光学式指纹识别的结构其实更简单,识别模块能很自然地隐藏在 OLED 面板之下,在 OLED 像素之间捕获到指纹信息,另外,自发光的 OLED 面板天然地就是个指纹识别的光源,指纹识别时 OLED 特定区域亮起就能直接给识别模块提供光源,开始识别 。
这种实现屏下指纹识别的方法成本相对简单经济,是当今最主流、且较为成熟的一种屏下指纹识别方式 。
此外,还有另一种更先进的屏下指纹识别技术 —— 超声波式指纹识别 。
03
【超声波指纹识别 为什么只有三星用超声波指纹】超声波式指纹识别技术
超声波式指纹识别技术,顾名思义就是利用超声波作为采集媒介的指纹识别技术啦 。
▲ 使用超声波式指纹识别的魅族 18 Pro
利用超声波来扫描捕捉指腹纹理,再进行建模、比对和分析,实现指纹识别 。超声波具有一定的穿透性,能穿透 OLED 面板和屏幕外玻璃,因此不仅适合于普通实体的指纹识别模块上,也适合作为屏下指纹识别 。
高通就很热衷于超声波式指纹识别,魅族 18 和魅族 18 Pro 是最新一款采用超声波屏下指纹识别技术的机型,它的识别准确率之高、识别速度之快,直接击破了我对「屏下指纹 = 慢」的刻板印象,蜻蜓点水般触摸一下指纹区域就能迅速完成识别并解锁(当然前提要保证接触面积),完全可以跟市面上最快的独立式指纹识别模块媲美 。
▲ 魅族 18 Pro(超声波)
▲ 三星 Galaxy S21(超声波)
▲ OPPO Find X2 Pro(光学)
▲ vivo X60 Pro+(光学)
除了魅族,三星也是超声波式指纹识别的拥趸,最新的 Galaxy S21 指纹解锁准确率也挺高,速度也挺快,但还是要比魅族 18 慢那么一丢丢 。
▲ 使用超声波式指纹识别的三星 Galaxy S21
前面提到超声波具有一定的穿透性,而超声波指纹识别率基本不受水影响,即使是湿手,也能轻易解锁 。
其实近年来,不少采用光学式指纹识别也对湿水指纹识别进行了优化,湿手识别率是上去了,但速度会比干指纹要慢些 。
快,但不全等于更好用
光学和超声波,这两种指纹识别技术如果类比脸部识别技术,光学式好比普通的单摄像头脸部识别,超声波识别好比 3D 结构光识别的 FaceID,它们的优缺点也比较相似,光学识别需要外部光源,OLED 屏幕会在手指放下的一刻会亮起强光,这在昏暗的夜间体验可不算太友好;而超声波识别的精度相对较高,更安全,速度也更快些 。
▲ 三星 Galaxy S21 / 魅族 18 Pro / OPPO Find X2 Pro / vivo X60 Pro+
但快归快,体验上的好坏除了技术上的先天优势,还得看各家厂商的调教和设计,以及方案供应商的技术成熟度,例如,即使硬件做得再好,识别率再高,落实到具体机型,如果识别区域太过靠底,单手操作体验也不太友好 。
超声波指纹识别有个最大的天敌,那就是「保护膜」,特别是较厚实的钢化膜 。超声波虽然有穿透性,但遇到较厚、密度较大的物体时会很难穿过 。
这里我们来做了个试验,选来了一张实测厚度为 0.439mm 的钢化膜,分别贴在三星 Galaxy S21、魅族 18 Pro,以及 OPPO Find X2 Pro 和 vivo X60 Pro+ 的屏幕指纹识别区域 。
▲ 贴钢化膜后的三星 Galaxy S21 和魅族 18 Pro 无法正常录入指纹
▲ 贴钢化膜后的 OPPO Find X2 Pro 和 vivo X60 Pro+ 正常录入指纹
无论手指再怎么用力贴近屏幕,采用超声波式的魅族 18 Pro 和三星 Galaxy S21 都是完全无法正常采集到指纹信息的;而同样的膜贴在光学式指纹识别的 vivo X60 Pro+ 和 OPPO Find X2 Pro 的屏幕上,识别速度虽有打折,但至少是可以准确识别 。
三星在初次使用这项技术的 Galaxy S10 身上,也因此开始在出厂标配了一张厚度适合的软质膜 。而魅族 18 Pro 的超声波指纹识别精度、速度,以及位置的设计都让我非常满意,但想吐槽的是出厂配备的软膜质感真的有些廉价 。
所以说采用超声波屏下指纹识别的机型想要用上指纹识别,就基本是告别钢化膜,甚至是较厚的软膜了 。
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