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光學屏下指紋識別:率先商業化,體驗在改進
2018-09-21 393

北京時間09月21日消息,中國觸摸屏網訊,淺析光學屏下指紋與超聲波指紋識別。密碼是保護用戶資料及財產安全的關鍵,只是設置密碼這事一直讓人糾結,簡單好記意味著不安全,想要安全就要使用復雜的高強度密碼,只是記住不同的密碼實在太難了,所以指紋識別手機問世之后迅速得到認可,自從2013年iPhone 5s整合指紋識別為Touch ID之后,指紋識別現在已經是智能機必備功能,哪怕是入門機也是有指紋識別的。蘋果是智能手機廠商中第一個大規模應用指紋識別的,但也是第一個放棄指紋識別的,現在改刷臉認證了,不過安卓廠商這次沒有完全跟隨蘋果,有些廠商押注了屏下指紋識別,目前來看他們有可能走對了。

  現在來看,iPhone 5s手機是近幾年來智能手機轉折的一個重要標志,它在先進技術上至少有兩處領先,一個是64位處理器,一個是指紋識別,這兩個技術都花了安卓廠商一年多時間才追上來。這幾年中指紋識別技術也多次迭代升級,從正面指紋識別到背面指紋識別,現在又回到了正面指紋識別,但不再是Home鍵,推動它進步的也不是識別率、識別速度等技術因素了,而是出于全面屏的要求。

  關于指紋識別,今天這篇超能課堂里不再詳細介紹現在的電容式指紋識別技術了,它已經很成熟了,解鎖速度、識別率已經不是問題,芯片、傳感器的成本也足夠讓低端手機用起來無壓力。現在的問題是人們對智能手機的要求變得更高了,全面屏時代已經沒有空間留給實體Home鍵了,后置指紋識別又被消費者吐槽(雖然技術上沒問題了),指紋識別技術也要隨之改變,現在主要的解決方案就是屏下指紋(也叫屏幕指紋),技術方向上主要有光學及超聲波這兩種,也是我們超能課堂今天的重點。

  指紋識別手機發展路線圖(國元證券研究中心)

  為什么需要屏下指紋識別?全面屏時代的必然選擇

  自從iPhone 5s之后,指紋識別產業進入了高速發展期,電容式指紋識別在解鎖速度以及成功率上不斷進步,體驗上已經沒什么問題了,本來正值盛年,但是無奈遇上了全面屏升級,現在大家都在追求接近100%的屏占比,正面已經沒有空間留給電容式指紋識別了,2020年預計全面屏手機滲透率達到85%以上,屆時電容式指紋識別也不會消亡,但只能存在于部分后置指紋識別的低端手機中,屏下指紋識別技術將成為主流。

  在這次的生物識別技術升級中,蘋果毅然放棄了指紋識別,在iPhone X上使用了3D結構光技術,進入了刷臉時代,從技術進步來說蘋果的3D結構光很先進,直到一年后的今天安卓陣營也沒幾臺3D結構光的手機,這個情景有點像當年的iPhone 5s。

  但是3D結構光的好評可沒有當年的指紋識別那么高,人臉識別技術識別速度太快、太慢或者太準、太不準都是個問題,而且從操作習慣上看,刷臉是不如按手指那么自然的,而且指紋識別是個主動的識別過程,刷臉認證不是手機用戶主動控制的,所以iPhone X的人臉識別備受爭議,吐槽的人跟叫好的人都大有人在。

  由于蘋果在3D結構光技術上也跟當年指紋識別技術一樣直接收購了市場上技術最好的廠商,導致安卓陣營短時間追不上蘋果,但這次安卓廠商的選擇也多了,因為不跟隨蘋果上3D結構光的廠商也很多,Vivo、華為、OPPO、小米、魅族等中國公司也押注了屏下指紋識別技術,其中Vivo做到了全球首發屏下指紋識別手機。

  屏下指紋識別路線之爭:光學指紋、超聲波指紋

  在全面屏時代,前置指紋識別沒空間、后置指紋識別沒逼格,廠商的選擇就只有屏下指紋識別了,目前來說主要的技術路線有光學指紋識別和超聲波指紋識別,現在商業化的屏下指紋識別幾乎都是光學指紋別,超聲波指紋識別技術由高通領頭,其實在兩年前的小米5s上使用過,但是這個技術依然不成熟,至少今年內都沒戲。

  光學屏下指紋識別:率先商業化,體驗在改進

  如果單純說光學指紋識別,那這種技術早就大量應用了,指紋考勤機就是傳統光學指紋識別的代表,但這種光學指紋識別方案體積大,也不需要考慮電池等因素,跟智能手機使用的光學指紋識別方案也是不一樣的,我們這里所指的是后一種。

  智能手機使用的光學屏下指紋放棄了傳統光學系統,改用智能手機屏幕作為光源,因此自發光的OELD屏幕是光學屏下指紋手機的最佳拍檔,LCD屏幕因為需要LED背光模組,不太適合光學屏下指紋,真要做的話技術難度、成本就比較高了,目前還不實用。

  光學屏下指紋識別的原理就是按壓OLED屏幕后,OLED產生的光線會照射手指紋理,然后光線再反射到屏幕下的指紋識別傳感器上,產生指紋圖像。這個過程說起來簡單,但是光學指紋識別要涉及到光學透鏡系統、傳感器芯片、蓋板玻璃、OELD屏幕,研發中要涉及多個供應商。

  光學指紋識別其實也有兩種路線之分,我們常說的屏下指紋識別的屏下就是Under Display方案,指紋模組在OILED屏幕下方,另一種方案是In Display,就是把指紋識別傳感器整合到屏幕中,這個方向是未來的屏幕指紋識別的趨勢,不過現在的技術還做不到量產。

  光學屏下指紋識別技術雖然今年初才正式商業化量產,但是發展速度很快,抗干擾性、穩定性都比較好,但是問題也不少,技術原理決定了光學指紋識別要學穿透屏幕及玻璃,所以識別速度、準確率不如電容式指紋識別,借助OLED屏幕發光也會導致OLED屏幕特定區域一直發光,不僅會增加功耗,還對OLED屏幕壽命有影響。

  超聲波指紋別:技術體驗好,商業量產進展慢

  除了光學屏下指紋識別之外,還有一種體驗更好的屏幕指紋識別技術,那就是超聲波指紋識別,它的原理跟光學指紋識別不同,不依賴屏幕發光,而是傳感器主動發出超聲波,穿透屏幕及玻璃達到人體皮膚,然后接收反射回來的信號,利用指紋表面與空氣密度的不同從而構建出3D指紋圖像,與指紋信息做比對。

  那么超聲波指紋識別的優點就來了,首先是超聲波穿透性強,因此不需要擔心皮膚表面的水漬、污漬影響,識別率高,還能濕手檢測,而且超聲波能夠穿透皮膚,不像光學指紋識別那樣只能檢測表皮。

  算起來超聲波指紋識別的(偽)量產時間比光學指紋識別其實更早,樂視在2016年1月、小米在2016年9月就推出了超聲波指紋識別手機,不過這兩款手機的指紋識別體驗都不夠好,主要還是當時的技術限制,超聲波穿透距離有限,不過隨著技術進步,超聲波指紋識別對屏幕厚度的要求不斷低,高通去年在上海MWC展會上發布了第二代超聲波指紋識別技術,已經可以穿透0.8mm的玻璃、0.65mm的金屬、1.2mm的OLED屏幕了。

  說到這一點,大家可能會注意Vivo在指紋識別技術真的是個神奇的公司了,以往大家認為Vivo不重視技術,但實際上Vivo是高通第二代超聲波指紋識別技術的首發廠商,Xplay 6上已經應用了該技術,而今年Vivo又是光學指紋識別的首發廠商,在這兩個方向上都做到了第一。

  不過超聲波指紋識別目前的問題在于還不夠成熟,之前小米、樂視搶先推出超聲波指紋識別手機更多地是出于營銷考慮,從體驗上來說還不到時候,直到目前超聲波指紋識別技術還沒有真·量產,現在的消息是明年的三星Galaxy S10手機上會使用超聲波指紋識別技術,看樣子明年是超聲波指紋識別技術的一次爆發了。

  總結:屏下指紋識別最好的時刻還沒來

  三種指紋識別技術的優缺點比較

  對于電容式指紋識別、光學指紋識別、超聲波指紋識別來說,前者體驗比較好,技術成熟,但在全面屏時代不受待見,被外貌黨嫌棄了,以后只能停留在中低端手機上了。全面屏手機會轉向光學指紋識別及超聲波指紋識別,目前首發的是光學屏下指紋識別,但它的限制還是挺多的,離不開OLED屏幕也是個大問題,超聲波指紋識別技術上更好一些,但是目前還不能大規模量產,成本及功耗也比較高,未來應該是在旗艦級智能手機上率先使用。

  此外,屏下指紋識別是安卓廠商跟蘋果掰腕子的一次機會,現在蘋果已經轉向了3D結構光技術,但是蘋果在指紋識別技術上一直保持投入,其實并沒有完全放棄這個方向,一旦蘋果認為技術成熟了,那么殺個回馬槍也是很有可能的,真需要的話,2020年就能實現了。

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