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昨日“黑科技”今日成“标配” 指纹识别还有哪些你不知道的秘密

这几年智能竞争激烈的发选择适合的钳口放进钳口底座内展，带来一个明显的好处就是技术下沉，曾经在高端机中才有的各种技术，在一段时间之后随着成本下降等各种原因，会迅速下沉应用在中低端机身上，在近两年的智能发展中，“指纹识别”算是比较明显的例子。前两年还只应用在各款顶级旗舰机的技术，如今连各种千元机都已经标配指纹识别。而关于刚发布的安卓顶级旗舰S8，即便加入了各种黑科技，但其背后指纹的设计还是让不少友吐槽。可拉力实验机见如今许多用户对指纹识别的还是比较关注的技术点之一。本期的机情观察室，我们就来聊聊指纹识别那点事。

一个人身上所具有的独一性生物特征有不少，包括指纹、虹膜、掌纹等，而在这其中指纹由于其独一性和便利性，目前成为人与智能交互的“密码”中应用最为广泛的一种。早在2011年，摩托罗拉推出的Atrix 4G中就率先成为世界上首款采用指纹识别的量产智能，不过其采用的划擦式体验并不友好。而到iPhone5S上，苹果在智能上真正将指纹识别这个功能发扬光大。至此之后，指纹识别真正在智能中普及。

在现阶段，在指纹识别类型上，绝大部分智能大多都在使用电容式指纹识别。一般来说，指纹模组（以iPhone为例）是由触控IC、电容传感器、金属检测环、保护盖板组成，而现在技术的发展，则已经可以去掉金属探测环，使得承载指纹模组的Home键更显得一体化。

由于我们的指纹是由一圈一圈的皮肤纹路构成，每个人纹路的形状、指纹的波峰和波谷都完全不同，因此指纹在电容传感器中测量的点的长短也不尽相同（波峰的电容值较高、波谷的电容值较低）， 最终将指纹图像翻译成芯片能理解的电信号，当用户在录入指纹时，指纹模组工作，提取指纹图像，转化成电信号与传感器上N多个电容器极板相匹配，最终记录保存在中。

对于当前绝大部分的指纹识别模组，都可以对指纹图像进行360°扫描，因此对于用户解锁时手指的姿势没有限制，这就对指纹识别的精度有一定的要求。一般来说，目前智能的指纹识别模组分辨率能达到500dpi，而越高的分辨率则对于指纹信息的精准度和速度有所提升。

当然，影响指纹识别速度和精准度的也并不只是指纹模组的面积和分辨率。前文所知，电容式指纹识之所以能够是识别指纹，主要是基于手指指纹的沟壑。而我们平时使用时，手上免不了沾染一些油污或出汗，而水和杂志会导电，并且会填充手指的波谷，使得指纹识别扫描精度下降。这也就是一般情况下，手上沾水后为什么指纹识别失灵或速度慢的原因。

尽管如今电容式指纹的成本已经比较低（普通的指纹识别模组大概只要3美金左右），无论在当下的旗舰机还是千元机中上都可以有比较接近的体验。不过如上文所说，电容式指纹对于手上的污渍、水、油这样的在生活中比较常遇到的情况下使用效果都会大打折扣。并且电容式指纹对于的造型也有一定方面的限制，由于电容式指纹需要在保护盖板上做一些喷涂，因此使用久了总免不了会有刮花的可能。另外电容式指纹的穿透力大概在300微米，而正常的屏幕保护玻璃厚度大概在400微米以上。因此对于造型上有所限制。

基于这些原因， 科技厂商也在不断研发新的指纹识别技术。而目前已经看到样机实现的，则是射频式指纹识别（超声波指纹）、第二代光学指纹。

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超声波指纹：

超声波属于射频指纹的一直用，与电容式需要检测指纹表面不同，超声波具有穿透性，利用指纹模组发出的特定频率的超声波扫描手指，利用指纹的不同对超声波反射的不同，能够建立3D指纹图形，因此对手指表面的清洁程度并不用太过考虑。另外，由于超声波具有比较强的穿透性，可以穿透金属、玻璃等常用材质，因此对外观方面也不会有太多限制。

去年9月，小米5S成为首款搭载超声波指纹识别的产品，但最初的超声波指纹用户体验并不如之前想象中优秀，识别速度慢、准确率偏低。而在刚刚过去的MWC上，高通发布了第二代超声波指纹识别方案，将指纹模组放进屏幕中、金属背壳内，由vivo Xplay6作为样机展示。

根据高通提供的数据，面向显示屏的指纹传感器可透过厚至1200微米的OLED显示屏工作，面向金属的指纹传感器可透过厚至650微米的铝材质外壳工作，而面向玻璃的指纹传感器可透过厚至800微米的玻璃工作。这样的数据已经超过当前主流的2.5D屏幕（大致毫米）的厚度，因此厂商可以将指纹模组放在自己需要的部分，以打造更具未来感的外观（目前超声波指纹方案还只能应用在OLED屏幕）。且高通宣称，这一代的超声波指纹识别在功耗、模组大小都可以与可以做到与电容式传感器比较接近的水准。

当然，能做到in-display的，除了超声波之外，更多的科技公司在研究光学指纹方案。

光学指纹：

相比之下，光学指纹的应用场景离我们更贴近一些。比如在最初的指纹打卡机上，就是采用最早的光学指纹技术。在录入原始指纹信息后，通过玻璃下方发出的激光扫描你手指摁在玻璃上压出来的指纹，扫描出的图像以黑白的图像与数据库进行对比。但是最初的光学指纹识别由于是基于图像识别，所以对手指的清洁度、指纹模组大小都有要求。

机情观察室：聊聊指纹识别那些事

▲汇顶年初MWC展示的光学指纹

在智能中，对光学指纹进行了重新升级，通常采用屏幕作为发光主体，通过光路照射到指纹，返回的光线再通过屏幕返回到屏幕下的CIS（CMOS Image Sensor），针对返回的图像使运转更安稳与数据库进行分析对比，最终识别指纹。

可以看到，只要是光学指纹就需要有光。而对于智能来说，屏幕发光的时间、功耗、以及屏幕表面的清洁度都会影响到光学指纹的应用体验，因此现在也只能应用在OLED屏幕上开发，而基于LCD屏幕的光学指纹还鲜有人问津。而同为in-display的解决方案，在产品成本、良品率上光学指纹比超声波指纹更具有优势，但在安全性方面，目前高通所做的超声波指纹可以检测到皮肤下的血氧以及心率，拥有先天优势的超声波无疑优于光学指纹。

总结：

以上就是目前离我们最近的指纹识别的三种方案，各有利弊。从目前成本以及普及度，电容式指纹＞光学指纹＞超声波指纹；从安全性出发，超声波指纹＞电容性指纹（暂时）＞光学指纹；而从对外观的影响来看，能穿透金属的超声波无疑会给智能的ID设计带来更多富有创意的可能性，但不得不说，在三者中，目前超声波指纹可实现的技术难度最高。今年，全面屏时代很可能正式到来，但相比全屏幕技术，相配的指纹识别方案的成熟很可能在明年才会正式与我们见面。或许明年，搭配更新指纹技术的全面屏，会刷新我们对设计的认识，我们自然也拭目以待，产品在经过近两年的低潮期后，在未来一段时间内能给我们带来怎样的惊喜。