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你以为买个方案装上就能用?屏下指纹的设计难点在哪里

摘要: 质疑国产手机没有自己研发能力,方案靠买,这种想法有些想当然了。

屏下指纹技术应用越来越普及

屏下指纹技术应用越来越普及

2018年钛媒体观察到相当多的手机开始采用屏下指纹解锁技术,从vivo第一个在MWC展会上推出具备屏下指纹识别技术的原型机vivo X20Plus UD,到发布vivo X21屏幕指纹版,vivo NEX,之后是华为Mate RS、小米8探索版,最近魅族 16和OPPO R17也都采用了屏下指纹解锁技术,这背后其实有很多有意思的事情可讲。

屏下指纹解锁技术你所不知道的小秘密

屏下指纹解锁,是一个很有意思的技术,原理是:屏下指纹的光学传感器安放在OLED显示屏的下面,这类传感器和相机上的传感器类似,将光信号转换成电信号,然后再复原电信号成为图像。透过半透明的OLED显示屏来给屏幕上的指纹照一张相片,最后把这个指纹照片和前期录入的备份指纹做比对,如果一致,就解锁成功。
屏下指纹结构图

屏下指纹结构图

从表面看是把原来的实体指纹解锁方式改成了“看不见的”屏幕下指纹解锁,解锁形式发生了变化,可目前的屏下指纹解锁的速度并没有实体键解锁速度快,那为什么各家厂商还是要在不停推出屏下指纹解锁的手机呢?

这就要说到智能手机的发展趋势。高性能是手机发展追求的维度之一,但随着性能提升不能带来更大使用上感受的差异化时,消费者对于手机的追求则从高性能本身向功能的差异化开始转变。这时候真正的全面屏技术登场了,更大的屏占比会带来更好的视觉体验,但你让原来的实体指纹键往哪放?

一种通常的解决方式是把指纹实体按键放在机身背后。这种操作方式做的最好的手机是锤子,把后面的logo和指纹识别合二为一,一点不突兀,但更多的是发生了设计上的尴尬,比如三星的note8就出现解锁时,手指头按到了后置摄像头上。所以,屏下指纹解锁技术的出现完美的解决了这件事。

屏下指纹技术,掌握在少几家企业手中,比较知名的是美国 Synaptics和国内的汇顶科技,采用CMOS光学传感器拍摄方式,是目前商用主流方式。而采用超声波扫描技术的高通因为迟迟没有商业化,现在还没什么影响力。

随着采用屏下指纹技术的手机越来越多,屏下指纹模块的成本从年初的15美元变成现在的7-9美元。屏下指纹技术开始从旗舰机向主流中端手机下探。

屏下指纹技术研发背后的难点

既然屏下指纹技术有上游厂商在研发,手机厂商买过来用就好。包括在钛媒体最近一期竞拍话题《国产手机到底凭什么翻身?》中,也有用户讨论认为国产手机厂商的“创新”都是拿来主义,这种说法到底对不对,只有深入调研才有发言权。
OPPO R17屏下指纹解锁

OPPO R17屏下指纹解锁

最新的一款采用屏下指纹技术的手机是8月23日OPPO发布的R17,这是一款售价3499元,定位主流价位的产品。据OPPO工程师向钛媒体介绍,OPPO是从2017年开始关注屏下指纹技术,而当时的上游提供商Synaptics和汇顶科技的技术识别时间大概在0.6秒相比传统实体按键最快0.2秒的解锁时间还有较大差距,这对于用户的使用体验来说,伤害比较大。因此,OPPO没有急于抢首发,上马这项技术,而是选择成立了相关的技术小组,自主研发,持续跟进优化屏下指纹技术。

此时,另一家国内屏下指纹方案供应商思立微进入了OPPO视野,双方技术方向一致,采用光线传感器方案,在软件算法上的协调也通畅,OPPO最终选择了思立微的屏下指纹方案。

手指头干湿度变化影响解锁成功率

但问题也随之而来,年轻的思立微更像是一个屏幕指纹方案的整合商,除了硬件方案之外,它整合了Precise Biometrics公司的算法,这是一家有着20多年指纹算法研发的瑞典公司。可这个算法还达不到OPPO的要求,于是OPPO牵头成立了三方合作小组,提供了大量图像样片进行算法优化,最终实现了屏下指纹在恒温下的识别率接近传统电容式指纹方案。
屏下指纹技术

屏下指纹识别率和速度成为难点

可环境温度的突然改变会影响手指干湿度,从而影响了识别率,举个例子,当用户从温度高的环境进入温度低的环境,手指会变干,而干手指的指纹图像质量相对较差,解锁率成功率就会低。于是OPPO工程师联合三方针对一些特定场景进行了优化,降低了手指干/湿度变化对识别率造成的影响,并且借助于AI自进化的机制,让算法可以持续学习用户的指纹,并不断更新指纹模板,用户使用时间越长,识别准确率也就越高,目前的黑屏下解锁速度可以达到0.41秒。

“国人爱贴膜”是另一个挑战

买了手机一定要贴膜,这是现在消费者最爱干的事情。但这对于屏下指纹产生了巨大挑战。

屏幕都存在偏光方向,光信号通过屏幕会产生一定的折射现象,这样就会干扰屏幕信号。OPPO工程师解决方法是把屏幕的偏光方向改成和指纹Sensor的方向一致,这样光信号可以不受干扰的通过屏幕。
如果碎屏或贴膜是否会影响到屏下指纹

贴膜不是件“小事”

而屏幕上的贴膜也存在偏振方向,对光信号的传导也会产生影响,OPPO工程师通过对裁切工艺进行升级,让膜材的偏振方向与屏幕偏振方向保持一致,这就实现了贴膜、屏幕、指纹Sensor三者的一致,解决了偏振问题对光线产生的折射影响,完美匹配光感屏幕指纹。从贴膜这件“小事”中,可见OPPO工程师的用心。

屏下指纹技术在2018年会加快普及,成为一种主流的指纹解锁方式。而屏下指纹技术从现在的单点区域触摸技术正在被区域性触摸屏技术所替代,OPPO工程师告诉钛媒体,半屏式和全屏式的屏下指纹解决方案产品会在明年上半年问世,科技的发展速度总是比我们想象的更快到来。

可见,屏下指纹技术采用谁家提供并不是最关键因素。OPPO能够从用户使用体验出发考虑,协调硬件技术和算法的优化,利用AI算法的学习能力,让指纹识别速度越来越快。2018年手机的创新突破正在从单点技术应用,向软硬件协同解决方案转向,手机企业能否甄别上游芯片供应商方案的优劣势,能否洞察用户体验的需求,这才是做出一部好手机的重要因素。(本文首发钛媒体,作者/项欧)

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项欧
项欧

钛媒体副总编辑,关注科技硬件和汽车产品。邮箱:ouxiang@tmtpost.com

评论(1

  • 浪尖 浪尖
    回复
    1

    指纹解锁,屏下的,需要亮屏再解锁,我觉得这种没意思。还不如放机身背面,手指一摸,黑屏状态下一样解锁。

    2018-09-01 15:56 via pc

Oh! no

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