同樣是螢幕下指紋辦識,三星 Galaxy S10 技術有何不同?

作者 | 發布日期 2019 年 02 月 22 日 16:08 | 分類 Android 手機 , Samsung , 手機 follow us in feedly

台灣時間 21 日凌晨 3 點整,三星在美國舉行了 2019 年年度旗艦機發表會,發表了 Galaxy S10 等多款旗艦機。



發表會開幕時 Galaxy Fold 可摺疊螢幕手機的重磅發表十分吸睛,是整場發表會的亮點。三星也主要對 Infinity Flex Display、多任務處理、多功能鏡頭組合等幾個功能重點介紹。

但是,此次三星年度旗艦發表會有更值得關注的「新趨勢」,可能為手機行業生物辨識技術帶來顛覆性的改變──三星年度旗艦產品 Galaxy S10 及 S10 Plus 是全球第一款採用高通超音波螢幕指紋辨識技術的手機。

其實,最早在 2015 年 MWC 大會,高通就推出行動業首個超音波螢幕 3D 指紋技術解決方案,即 Qualcomm Snapdragon Sense ID 3D 指紋技術。

搭載高通超音波螢幕指紋技術的手機,看起來和一加 6T、華為 Mate 20 採用的螢幕下指紋辨識技術方案十分相似,但技術有本質性的差異。

▲ 三星 Galaxy S10 系列超音波指紋辨識解鎖圖。

此次高通的超音波螢幕指紋技術首先在三星終端產品大規模商用、量產,也超乎其他人意料。自從高通推出該技術後,相關應用、量產的傳言不斷在供應鏈端傳出。2018 年 10 月,華為 Mate 20 系列發表會前夕,華為公關流出的評測腳本資料顯示,華為 Mate 20 系列的螢幕下指紋辨識技術是高通的超音波技術。然而後續,華為卻否認了。

自三星 Galaxy S7 以來,虹膜辨識就已應用到三星手機產品。如今,三星慢慢摒棄虹膜生物辨識技術。特別是 Galaxy S10 及 S10 Plus 推出,標誌著三星內建螢幕的超音波指紋感測器取代了虹膜掃描辨識感測器。同時,三星入門級手機 Galaxy S10 E 還在電源按鈕使用傳統的電容式指紋辨識感測器。

螢幕下指紋技術目前有 3 類,分別是電容式指紋辨識、光學式指紋辨識、超音波指紋辨識技術。前兩者技術發展較成熟,也應用到很多廠商的終端產品。其中,光學式指紋辨識技術在中國製裝置占很大比例,應用最廣泛。

超音波指紋辨識技術與光學式指紋辨識均是應用指紋辨識解鎖螢幕,操作過程看起來相似。那麼,究竟兩種技術有什麼區別、怎樣區分哪款手機用的是超音波指紋辨識技術、哪款手機用的是常規方案光學式指紋辨識技術?

超音波指紋辨識技術的概念

首先,需要了解超音波指紋辨識技術究竟是什麼。和醫院 B 型超音波類似,「3D 聲波感測器」技術的作用原理是皮膚對聲波的反射。無論夜晚還是白天,聲波均可穿過皮膚上的水、乳液、油脂捕捉到皮膚表面的細節。

高通表示,超音波指紋辨識技術比目前廣泛應用於手機的光學指紋辨識感測器更安全、迅速。這是因為超音波感測器透過對用戶皮膚的凹凸紋理進行 3D 資訊捕捉,相比之下,光學指紋辨識不是透過聲波,而是用光學捕捉資訊,只能獲得二維圖像資訊。

在手機螢幕嵌入指紋感測器是終端設計的熱門趨勢之一,因不占用手機表面任何空間。且與嵌入手機電源按鈕及後背感測器相比,需要的技術量更少。這種設計很搭配全螢幕手機,且幾乎看不到任何邊框。

2018 年 12 月,高通在夏威夷舉辦的年度技術峰會,行動技術副總裁 Alex Katouzian 表示,「安全和生物辨識技術已經融入行動平台,這是指紋辨識技術未來的發展方向」。

高通開發的 3D 音波指紋感測器透過聲波「讀取」指紋,並解鎖手機。從目前的趨勢來看,一般指紋感測器嵌入顯示螢幕下方位置,以方便用戶將手指或拇指放在螢幕中央來解鎖手機。因而,它也被稱為螢幕指紋讀取器,這種類型的感測器也可以內建於裝置的主要關鍵按鈕。

超音波感測器整合到手機顯示螢幕多層中的一層,當用戶將手指置於目標區域,即正在觸摸手機螢幕玻璃時(註:不是直接與感測器接觸),皮膚將發射微小的電脈衝,觸發感測器,使其辨識解鎖手機。當手機在非工作時段關上時,用戶可透過手指輕推手機螢幕,喚醒超音波指紋辨識。

超音波指紋辨識技術的工作原理細節

當用戶的電信號擊中感測器時,會發出聲波,反射到用戶的皮膚。人的皮膚表面並不平坦,每個人的指紋擁有獨特的「谷線」和「脊線」圖案。超音波反射回到處理器,處理器根據皮膚聲波壓力讀數繪製指紋圖案。通俗地說,就是根據指紋「谷線」和「脊線」的圖案計算不同的電壓水準。

舉個簡單的例子,假設「脊線」是 1,「谷線」是 0。超音波感測器模組可將這些數據繪製出來,形成一幅細節豐富的 3D 指紋圖像。聲波還能檢測人的血液,所以斷指、假手指、人造皮膚都不能愚弄超音波指紋辨識技術。

近幾年,隨著生物辨識技術在金融、安防等領域的蓬勃發展,生物辨識的安全性也備受關注。一旦用戶端對生物辨識的安全性要求提升時,超音波技術和其他指紋辨識技術,特別是光學式指紋辨識技術的優缺點,就顯現出來了。

超音波指紋與光學和電容式指紋辨識技術差異

目前中國廠商華為、vivo、OPPO 等均採用光學式指紋辨識技術。該技術是將光線反射到用戶的手指,然後再反射回感測器。感測器將用戶的指紋資訊讀數繪製成二維圖像,所以基本上就是用戶指紋「脊線」和「谷線」的形狀「照片」。

專家曾經表示,光學式指紋辨識的工作原理決定了,很容易被照片、高仿指紋(比如,AI 繪製的假指紋)欺騙。高通聲稱,其超音波指紋感測器的功能足以掃描、讀取用戶指紋 4 公厘的深度資訊,達到所謂的孔隙水準。

電容式指紋的原理是,當用戶將手指按壓在手機背面、側面或者正面按鍵時,指紋會被電容式感測器捕獲。在手機觸控螢幕,手指會放出微量電荷,讓手機顯示螢幕準確感知手指觸摸的位置。電容器透過掃描儀測量電荷,然後將電荷圖案與註冊時的手指指紋資訊匹配,檢測指紋「脊線」的位置。

三星逐漸放棄虹膜辨識技術?

2017 年蘋果秋季新品發表會,蘋果 iPhone X 搭載臉部辨識技術,即 Face ID 功能。Face ID 透過 3 萬個紅外點繪製臉部輪廓的深度資訊。身為蘋果競爭對手,三星則推出虹膜辨識技術(人眼由鞏膜、虹膜、瞳孔三部分構成,虹膜是基於人眼的虹膜部分進行身分辨識)。中國手機使用虹膜辨識技術的廠商寥寥無幾,只有一些中小廠商採用,例如國美手機。

有一部分人認為,Face ID 與虹膜辨識在技術上不分伯仲,各有各的優勢。由於線下端的應用場景集中在銀行等金融領域,對臉部辨識技術的安全性要求很高。所以,不但人臉辨識的相關設備要求更高,技術也需要更低錯誤率。阿里巴巴螞蟻金服就將人臉辨識和虹膜辨識兩種技術結合,提高辨識準確率,捕捉用戶更詳細的 3D 身分資訊。

三星 S9 用的是臉部辨識(RGB 技術)+虹膜辨識,虹膜辨識的安全性很高,但 RGB 臉部辨識則一般,但有個優點是快,所以三星想將兩者結合,比如一般解鎖時用臉部辨識,支付時用虹膜辨識,達到又快又安全。不過這套系統設計還是有漏洞,有人就用一張照片+隱形眼鏡騙過這個系統。

今年,三星逐漸開始摒棄一直引以為傲、打算直接與蘋果 Face ID 功能對打的虹膜生物辨識技術。臉部辨識「大行其道」的環境下,三星在 Galaxy S10 等重要旗艦機型內建超音波指紋辨識技術,可謂出乎意料。今年 8 月將發表的 Galaxy Note 10,很有可能也不會採用虹膜辨識技術。

不管是什麼原因,也不管未來臉部辨識還是超音波技術辨識當道,正如高通宣傳所言,超音波指紋辨識技術安全性更高,那麼,未來該技術將在終端產品持續幾代。

(本文由 雷鋒網 授權轉載;首圖來源:達志影像)

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