同样是萤幕下指纹办识,三星GalaxyS10技术有何不同?

同样是萤幕下指纹办识,三星GalaxyS10技术有何不同?

台湾时间 21 日凌晨 3 点整,三星在美国举行了 2019 年年度旗舰机发表会,发表了 Galaxy S10 等多款旗舰机。

发表会开幕时 Galaxy Fold 可摺叠萤幕手机的重磅发表十分吸睛,是整场发表会的亮点。三星也主要对 Infinity Flex Display、多任务处理、多功能镜头组合等几个功能重点介绍。

但是,此次三星年度旗舰发表会有更值得关注的「新趋势」,可能为手机行业生物辨识技术带来颠覆性的改变──三星年度旗舰产品 Galaxy S10 及 S10 Plus 是全球第一款採用高通超音波萤幕指纹辨识技术的手机。

其实,最早在 2015 年 MWC 大会,高通就推出行动业首个超音波萤幕 3D 指纹技术解决方案,即 Qualcomm Snapdragon Sense ID 3D 指纹技术。

搭载高通超音波萤幕指纹技术的手机,看起来和一加 6T、华为 Mate 20 採用的萤幕下指纹辨识技术方案十分相似,但技术有本质性的差异。

同样是萤幕下指纹办识,三星GalaxyS10技术有何不同?

三星 Galaxy S10 系列超音波指纹辨识解锁图。


此次高通的超音波萤幕指纹技术首先在三星终端产品大规模商用、量产,也超乎其他人意料。自从高通推出该技术后,相关应用、量产的传言不断在供应链端传出。2018 年 10 月,华为 Mate 20 系列发表会前夕,华为公关流出的评测脚本资料显示,华为 Mate 20 系列的萤幕下指纹辨识技术是高通的超音波技术。然而后续,华为却否认了。

自三星 Galaxy S7 以来,虹膜辨识就已应用到三星手机产品。如今,三星慢慢摒弃虹膜生物辨识技术。特别是 Galaxy S10 及 S10 Plus 推出,标誌着三星内建萤幕的超音波指纹感测器取代了虹膜扫描辨识感测器。同时,三星入门级手机 Galaxy S10 E 还在电源按钮使用传统的电容式指纹辨识感测器。

萤幕下指纹技术目前有 3 类,分别是电容式指纹辨识、光学式指纹辨识、超音波指纹辨识技术。前两者技术发展较成熟,也应用到很多厂商的终端产品。其中,光学式指纹辨识技术在中国製装置占很大比例,应用最广泛。

超音波指纹辨识技术与光学式指纹辨识均是应用指纹辨识解锁萤幕,操作过程看起来相似。那幺,究竟两种技术有什幺区别、怎样区分哪款手机用的是超音波指纹辨识技术、哪款手机用的是常规方案光学式指纹辨识技术?

超音波指纹辨识技术的概念

首先,需要了解超音波指纹辨识技术究竟是什幺。和医院 B 型超音波类似,「3D 声波感测器」技术的作用原理是皮肤对声波的反射。无论夜晚还是白天,声波均可穿过皮肤上的水、乳液、油脂捕捉到皮肤表面的细节。

高通表示,超音波指纹辨识技术比目前广泛应用于手机的光学指纹辨识感测器更安全、迅速。这是因为超音波感测器透过对用户皮肤的凹凸纹理进行 3D 资讯捕捉,相比之下,光学指纹辨识不是透过声波,而是用光学捕捉资讯,只能获得二维图像资讯。

在手机萤幕嵌入指纹感测器是终端设计的热门趋势之一,因不占用手机表面任何空间。且与嵌入手机电源按钮及后背感测器相比,需要的技术量更少。这种设计很搭配全萤幕手机,且几乎看不到任何边框。

2018 年 12 月,高通在夏威夷举办的年度技术峰会,行动技术副总裁 Alex Katouzian 表示,「安全和生物辨识技术已经融入行动平台,这是指纹辨识技术未来的发展方向」。

高通开发的 3D 音波指纹感测器透过声波「读取」指纹,并解锁手机。从目前的趋势来看,一般指纹感测器嵌入显示萤幕下方位置,以方便用户将手指或拇指放在萤幕中央来解锁手机。因而,它也被称为萤幕指纹读取器,这种类型的感测器也可以内建于装置的主要关键按钮。

超音波感测器整合到手机显示萤幕多层中的一层,当用户将手指置于目标区域,即正在触摸手机萤幕玻璃时,皮肤将发射微小的电脉冲,触发感测器,使其辨识解锁手机。当手机在非工作时段关上时,用户可透过手指轻推手机萤幕,唤醒超音波指纹辨识。

同样是萤幕下指纹办识,三星GalaxyS10技术有何不同?超音波指纹辨识技术的工作原理细节

当用户的电信号击中感测器时,会发出声波,反射到用户的皮肤。人的皮肤表面并不平坦,每个人的指纹拥有独特的「谷线」和「脊线」图案。超音波反射回到处理器,处理器根据皮肤声波压力读数绘製指纹图案。通俗地说,就是根据指纹「谷线」和「脊线」的图案计算不同的电压水準。

举个简单的例子,假设「脊线」是 1,「谷线」是 0。超音波感测器模组可将这些数据绘製出来,形成一幅细节丰富的 3D 指纹图像。声波还能检测人的血液,所以断指、假手指、人造皮肤都不能愚弄超音波指纹辨识技术。

近几年,随着生物辨识技术在金融、安防等领域的蓬勃发展,生物辨识的安全性也备受关注。一旦用户端对生物辨识的安全性要求提升时,超音波技术和其他指纹辨识技术,特别是光学式指纹辨识技术的优缺点,就显现出来了。

超音波指纹与光学和电容式指纹辨识技术差异

目前中国厂商华为、vivo、OPPO 等均採用光学式指纹辨识技术。该技术是将光线反射到用户的手指,然后再反射回感测器。感测器将用户的指纹资讯读数绘製成二维图像,所以基本上就是用户指纹「脊线」和「谷线」的形状「照片」。

专家曾经表示,光学式指纹辨识的工作原理决定了,很容易被照片、高仿指纹欺骗。高通声称,其超音波指纹感测器的功能足以扫描、读取用户指纹 4 公厘的深度资讯,达到所谓的孔隙水準。

同样是萤幕下指纹办识,三星GalaxyS10技术有何不同?

电容式指纹的原理是,当用户将手指按压在手机背面、侧面或者正面按键时,指纹会被电容式感测器捕获。在手机触控萤幕,手指会放出微量电荷,让手机显示萤幕準确感知手指触摸的位置。电容器透过扫描仪测量电荷,然后将电荷图案与注册时的手指指纹资讯匹配,检测指纹「脊线」的位置。

三星逐渐放弃虹膜辨识技术?

2017 年苹果秋季新品发表会,苹果 iPhone X 搭载脸部辨识技术,即 Face ID 功能。Face ID 透过 3 万个红外点绘製脸部轮廓的深度资讯。身为苹果竞争对手,三星则推出虹膜辨识技术。中国手机使用虹膜辨识技术的厂商寥寥无几,只有一些中小厂商採用,例如国美手机。

有一部分人认为,Face ID 与虹膜辨识在技术上不分伯仲,各有各的优势。由于线下端的应用场景集中在银行等金融领域,对脸部辨识技术的安全性要求很高。所以,不但人脸辨识的相关设备要求更高,技术也需要更低错误率。阿里巴巴蚂蚁金服就将人脸辨识和虹膜辨识两种技术结合,提高辨识準确率,捕捉用户更详细的 3D 身分资讯。

三星 S9 用的是脸部辨识+虹膜辨识,虹膜辨识的安全性很高,但 RGB 脸部辨识则一般,但有个优点是快,所以三星想将两者结合,比如一般解锁时用脸部辨识,支付时用虹膜辨识,达到又快又安全。不过这套系统设计还是有漏洞,有人就用一张照片+隐形眼镜骗过这个系统。

今年,三星逐渐开始摒弃一直引以为傲、打算直接与苹果 Face ID 功能对打的虹膜生物辨识技术。脸部辨识「大行其道」的环境下,三星在 Galaxy S10 等重要旗舰机型内建超音波指纹辨识技术,可谓出乎意料。今年 8 月将发表的 Galaxy Note 10,很有可能也不会採用虹膜辨识技术。

不管是什幺原因,也不管未来脸部辨识还是超音波技术辨识当道,正如高通宣传所言,超音波指纹辨识技术安全性更高,那幺,未来该技术将在终端产品持续几代。