手機(jī)全面屏沒地方放指紋識別？

    手機(jī)全面屏沒地方放指紋識別？前不久發(fā)布的三星Galaxy S8/S8+，將指紋識別挪到了機(jī)身背部，這讓三星的Galaxy S系列前兩代產(chǎn)品對前置按壓式指紋的堅(jiān)持被終結(jié)。面對超高屏占比的前面板，三星放棄正面指紋識別也屬無奈之舉。當(dāng)下越來越高的屏占比不斷將指紋識別需求指向Under glass方案。毫無疑問，這將促使當(dāng)今的指紋識別產(chǎn)業(yè)發(fā)生變革。

    位置大亂斗 哪里才是“正經(jīng)”的位置

    市面上的手機(jī)指紋識別方案逐漸趨于大同化。自iPhone 5S加入正面指紋識別開始，指紋識別便成為手機(jī)最主流的元素之一。當(dāng)下指紋識別位置方案共有三種：正面、側(cè)面、背面，其中最為主流的就是正面。

    現(xiàn)階段采用側(cè)面指紋識別方案的手機(jī)并不多見。側(cè)面位置雖然不會占用前后面板空間，但指紋模組的厚度會對屏幕的邊框?qū)挾犬a(chǎn)生影響，而且在手機(jī)越來越薄的當(dāng)下，允許側(cè)面指紋占據(jù)的空間越來越小，指紋識別掃描面積的縮小帶來最直接的變化就是指紋識別率降低。所以側(cè)面位置方案能成為最終的指紋識別形態(tài)的可能性較小。

    背面指紋識別是目前較為多見的位置方案。AuthenTec在正面電容按壓式指紋識別領(lǐng)域積累了大量的核心專利，被蘋果收購之后停止對外服務(wù)，并且最初的安卓機(jī)型多為虛擬按鍵，這便是背面指紋方案被大面積采用的原因。但就使用體驗(yàn)來說，用戶想要解鎖就得拿起手機(jī)，比較麻煩，而且一般都會有其他功能集成在指紋識別按鍵上，用戶在使用這些功能時(shí)背部位置就顯得不夠直觀。

    正面指紋識別則是一種相對受歡迎的方案。從觀感來說，正面位置更符合傳統(tǒng)的交互審美，而且在操作上更加直觀，用戶不必拿起手機(jī)就可以通過指紋識別進(jìn)行解鎖。前些年手機(jī)前面板還發(fā)展不到取消額頭和下巴的程度，所以前置指紋也成了補(bǔ)足面板空白的手段之一，與上部聽筒配合更顯協(xié)調(diào)。這幾年手機(jī)指紋識別的位置也有由背部向正面轉(zhuǎn)移的趨勢，畢竟便利與直觀的交互方案可以吸引更多的消費(fèi)者買賬。

    但正面指紋識別卻在這段時(shí)間進(jìn)入了一個(gè)尷尬的境地?，F(xiàn)階段只憑手機(jī)SoC已不足以評價(jià)一部手機(jī)的好壞，外觀設(shè)計(jì)也成為了一項(xiàng)重要的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，而屏占比的高低逐漸成為這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的核心部分。像三星Galaxy S8/S8+這種玻璃面板上下都十分窄的正面設(shè)計(jì)已經(jīng)沒有充足的空間去采用現(xiàn)在市面上的任何一種指紋方案。

    此時(shí)，如果Under glass方案能夠進(jìn)一步成熟，它將拯救這一切。

    原理大亂斗 電容式是主流 射頻式和光學(xué)式是發(fā)展方向

    一般來說，普通的手機(jī)指紋系統(tǒng)包括指紋識別Sensor、特征提取匹配模塊、特征模板庫、應(yīng)用軟件。指紋的驗(yàn)證可分為兩步，首先是提取待驗(yàn)證的指紋特征，然后將其和指紋模板庫中的模板指紋進(jìn)行相似度比較，相似度達(dá)到要求時(shí)便能實(shí)現(xiàn)解鎖。

    目前采集指紋的方式共有三種：光學(xué)識別、電容傳感器、生物射頻。雖然指紋識別的速度與準(zhǔn)確性不完全取決于采集方式，但識別率卻是跟采集方式大大相關(guān)的。目前手機(jī)上大部分采用的都是電容傳感器。

    光學(xué)式指紋模塊是利用光學(xué)發(fā)射裝置發(fā)射的光線，射到手指上再反射回機(jī)器以獲取數(shù)據(jù)，該類型指紋模塊對使用環(huán)境的溫度濕度都有一定的要求，并且在識別準(zhǔn)確度上并不理想，再加上這種模塊一般會占用更大的空間，使其難以在手機(jī)端有所作為。但科技已經(jīng)讓不可能的事情出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)，匯頂在MWC2017展出的光學(xué)指紋技術(shù)讓我們不得不承認(rèn)，光學(xué)式指紋識別原理或成未來最為主流的解決方案原理。

    電容傳感器識別是利用交替命令的并排列傳感器電板，交替板的形式是兩個(gè)電容板，指紋的山谷和山脊成為板之間的電介質(zhì)。兩者之間的恒量電介質(zhì)的傳感器檢測變化來生成指紋圖像。

    目前手機(jī)上采用的大多是電容傳感器，其識別模組主要由芯片、保護(hù)蓋板、金屬環(huán)、軟板、載板等組成，其中金屬環(huán)是指紋識別的觸發(fā)裝置。電容傳感器體積小，按壓式識別率高、操作簡單。但指紋上有水時(shí)識別率會特別低，對于手容易出汗的用戶，普通的電容式傳感器幾乎就是雞肋一般的存在。

    射頻指紋模塊技術(shù)是通過傳感器本身發(fā)射出微量射頻信號，穿透手指的表皮層去控測里層的紋路，來獲得最佳的指紋圖像。這一類指紋模塊最大的優(yōu)點(diǎn)便是手指無需與指紋模塊相接觸，而且信號可以穿透表皮層，所以即便手濕也能完成指紋掃描。

    射頻指紋模塊現(xiàn)階段包含無線電波探測與超聲波探測兩種，主要用在手機(jī)上的是使用超聲波探測。目前比較典型的機(jī)型就是小米5S，采用了超聲波指紋識別模塊。不過據(jù)用戶反饋，小米5S指紋識別率并不高。雖然射頻指紋識別目前來看是未來的發(fā)展方向，但就現(xiàn)階段技術(shù)水準(zhǔn)來說還并不成熟。

    技術(shù)方案大亂斗 哪種Under glass才是最終贏家

    目前市面上的指紋識別大致有兩種類型，區(qū)分點(diǎn)就是需要按壓和不需要按壓。這些外掛式的指紋模塊體積較大，而且需要在機(jī)身或者玻璃面板上開通孔用以放置。這些相對成熟的指紋解決方案在Under glass方案完善之前，會一直是手機(jī)指紋識別行業(yè)的主流。在這里并沒有解析的必要，我們單說一下Under glass方案。

    Under glass方案離我們并不遙遠(yuǎn)，在目前來說就已經(jīng)有產(chǎn)品采用了這種方案。比如聯(lián)想的ZUK Edge，小米的小米5S，這些都屬于Under glass方案，但這些并不是Under glass方案的最終形態(tài)。而且Under glass方案也分光學(xué)識別、電容傳感器、生物射頻三種，剛才提到的小米5S采用的是生物射頻原理，ZUK Edge則是電容式原理。

    目前來說相對成熟的就是電容式的Under glass方案。2014年9月，匯頂科技發(fā)布了“IFS（Invisible Fingerprint Sensor）指紋識別與觸控一體化技術(shù)”。相對于傳統(tǒng)的電容式指紋識別技術(shù)，手機(jī)廠商無需在手機(jī)前面板或后殼上開通孔放置指紋傳感器模塊，而是將指紋傳感器隱藏于TP面板之下，可支持玻璃面板也可支持藍(lán)寶石面板。

    但這種方案存在的短板就是電容式的指紋模塊不能與手指直接接觸，智能手機(jī)正面2.5D玻璃面板的厚度超過0.7mm，而根據(jù)電容式指紋識別的原理，如果在芯片上方存在的蓋板玻璃厚度超過0.3mm時(shí)，其識別精確度將大幅降低。匯頂給出的解決方案是在玻璃蓋板上開盲孔，讓指紋識別處的玻璃面板厚度保持在0.2-0.3mm，使信號可以有效的傳達(dá)。所以我們看到的ZUK Edge，以及同樣采用IFS方案的華為P10，在指紋識別處都有一個(gè)開槽。也就是說，這種指紋識別的開槽不僅僅是為了讓用戶方便指紋定位，更多的是為了提升識別的成功率。

    相對于電容式的Under glass方案，超聲波式（射頻式）Under glass方案目前還并不成熟，小米5S就是一個(gè)典型的案例。電容式的Under glass方案雖然對手濕難以識別的問題進(jìn)行了算法改進(jìn)，但終究還是改變不了電容傳感器本身的短板。而超聲波式的Under glass方案可以對濕手指有高達(dá)99%的識別率，并且只會對人的真皮皮膚有反應(yīng)，從根本上杜絕了人造指紋的問題。超聲波指紋識別可以產(chǎn)生高質(zhì)量的指紋圖像，這就允許了傳感器尺寸的縮小，并且無需犧牲認(rèn)證的可靠性，從而使成本得以下降。所以一旦超聲波式Under glass方案成熟，電容式指紋識別將很快被替代。

    在目前來說，應(yīng)用到光學(xué)式傳感器的手機(jī)指紋識別Under glass方案對消費(fèi)者還屬于“黑科技”。在MWC2017展會上，匯頂科技發(fā)布了全球首創(chuàng)并擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的顯示屏內(nèi)指紋識別技術(shù)。這種隱藏在OLED顯示屏下的光學(xué)指紋并不影響屏幕顯示，而且屏幕并不需要特殊定制，展會現(xiàn)場展出的樣品就是用三星Galaxy S7與vivo Xplay6改裝的。但這種方案也并未成熟，識別位置只能在屏幕的特定位置，在靈敏度和識別率上還需進(jìn)一步改進(jìn)。

    這種光學(xué)指紋的具體技術(shù)細(xì)節(jié)我們還不得知，據(jù)推測，為了與手機(jī)顯示屏中的RGB可見光相區(qū)分，同時(shí)減少環(huán)境光線的干擾，光學(xué)式指紋識別可能采用近紅外光的光源。整個(gè)產(chǎn)品的核心除了算法之外，在硬件端最重要的變化，就是多了近紅外光源、光學(xué)器件、圖像傳感器等。

    據(jù)悉，蘋果公司已經(jīng)計(jì)劃在OLED和MicroLED顯示屏幕的發(fā)光層內(nèi)加入具備指紋識別功能的傳感器，形成“交互像素”，即在每一個(gè)傳統(tǒng)的RGB像素點(diǎn)旁邊添加指紋識別像素點(diǎn)，到那時(shí)就不再需要指紋識別芯片這個(gè)概念，因?yàn)轱@示屏幕已經(jīng)成了一塊大號的指紋識別芯片。

    看到這里，相信讀者已經(jīng)對指紋識別Under glass方案有了一個(gè)大致的了解?？偨Y(jié)來說，電容式的Under glass方案在超聲波和光學(xué)方案都未成熟前會成為主流方案。但一旦其它兩個(gè)方案成熟，電容式Under glass方案便沒有了存在的意義。因?yàn)椴恢罆粫懈玫墓庠催M(jìn)行圖像反射，所以還不清楚光學(xué)式Under glass方案的識別率能不能有質(zhì)的飛躍。但從行業(yè)的整體趨勢來看，超聲波和光學(xué)式的Under glass方案將會成為未來指紋識別的主角。