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屏下指紋技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越普及

2018年鈦媒體觀察到相當(dāng)多的手機(jī)開(kāi)始采用屏下指紋解鎖技術(shù)，從vivo第一個(gè)在MWC展會(huì)上推出具備屏下指紋識(shí)別技術(shù)的原型機(jī)vivo X20Plus UD，到發(fā)布vivo X21屏幕指紋版，vivo NEX，之后是華為Mate RS、小米8探索版，最近魅族 16和OPPO R17也都采用了屏下指紋解鎖技術(shù)，這背后其實(shí)有很多有意思的事情可講。

屏下指紋解鎖技術(shù)你所不知道的小秘密

屏下指紋解鎖，是一個(gè)很有意思的技術(shù)，原理是：屏下指紋的光學(xué)傳感器安放在OLED顯示屏的下面，這類傳感器和相機(jī)上的傳感器類似，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后再?gòu)?fù)原電信號(hào)成為圖像。透過(guò)半透明的OLED顯示屏來(lái)給屏幕上的指紋照一張相片，最后把這個(gè)指紋照片和前期錄入的備份指紋做比對(duì)，如果一致，就解鎖成功。

屏下指紋結(jié)構(gòu)圖

從表面看是把原來(lái)的實(shí)體指紋解鎖方式改成了“看不見(jiàn)的”屏幕下指紋解鎖，解鎖形式發(fā)生了變化，可目前的屏下指紋解鎖的速度并沒(méi)有實(shí)體鍵解鎖速度快，那為什么各家廠商還是要在不停推出屏下指紋解鎖的手機(jī)呢？

這就要說(shuō)到智能手機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。高性能是手機(jī)發(fā)展追求的維度之一，但隨著性能提升不能帶來(lái)更大使用上感受的差異化時(shí)，消費(fèi)者對(duì)于手機(jī)的追求則從高性能本身向功能的差異化開(kāi)始轉(zhuǎn)變。這時(shí)候真正的全面屏技術(shù)登場(chǎng)了，更大的屏占比會(huì)帶來(lái)更好的視覺(jué)體驗(yàn)，但你讓原來(lái)的實(shí)體指紋鍵往哪放？

一種通常的解決方式是把指紋實(shí)體按鍵放在機(jī)身背后。這種操作方式做的最好的手機(jī)是錘子，把后面的logo和指紋識(shí)別合二為一，一點(diǎn)不突兀，但更多的是發(fā)生了設(shè)計(jì)上的尷尬，比如三星的note8就出現(xiàn)解鎖時(shí)，手指頭按到了后置攝像頭上。所以，屏下指紋解鎖技術(shù)的出現(xiàn)完美的解決了這件事。

屏下指紋技術(shù)，掌握在少幾家企業(yè)手中，比較知名的是美國(guó) Synaptics和國(guó)內(nèi)的匯頂科技，采用CMOS光學(xué)傳感器拍攝方式，是目前商用主流方式。而采用超聲波掃描技術(shù)的高通因?yàn)檫t遲沒(méi)有商業(yè)化，現(xiàn)在還沒(méi)什么影響力。

隨著采用屏下指紋技術(shù)的手機(jī)越來(lái)越多，屏下指紋模塊的成本從年初的15美元變成現(xiàn)在的7-9美元。屏下指紋技術(shù)開(kāi)始從旗艦機(jī)向主流中端手機(jī)下探。

屏下指紋技術(shù)研發(fā)背后的難點(diǎn)

既然屏下指紋技術(shù)有上游廠商在研發(fā)，手機(jī)廠商買過(guò)來(lái)用就好。包括在鈦媒體最近一期競(jìng)拍話題《國(guó)產(chǎn)手機(jī)到底憑什么翻身？》中，也有用戶討論認(rèn)為國(guó)產(chǎn)手機(jī)廠商的“創(chuàng)新”都是拿來(lái)主義，這種說(shuō)法到底對(duì)不對(duì)，只有深入調(diào)研才有發(fā)言權(quán)。

OPPO R17屏下指紋解鎖

最新的一款采用屏下指紋技術(shù)的手機(jī)是8月23日OPPO發(fā)布的R17，這是一款售價(jià)3499元，定位主流價(jià)位的產(chǎn)品。據(jù)OPPO工程師向鈦媒體介紹，OPPO是從2017年開(kāi)始關(guān)注屏下指紋技術(shù)，而當(dāng)時(shí)的上游提供商Synaptics和匯頂科技的技術(shù)識(shí)別時(shí)間大概在0.6秒相比傳統(tǒng)實(shí)體按鍵最快0.2秒的解鎖時(shí)間還有較大差距，這對(duì)于用戶的使用體驗(yàn)來(lái)說(shuō)，傷害比較大。因此，OPPO沒(méi)有急于搶首發(fā)，上馬這項(xiàng)技術(shù)，而是選擇成立了相關(guān)的技術(shù)小組，自主研發(fā)，持續(xù)跟進(jìn)優(yōu)化屏下指紋技術(shù)。

此時(shí)，另一家國(guó)內(nèi)屏下指紋方案供應(yīng)商思立微進(jìn)入了OPPO視野，雙方技術(shù)方向一致，采用光線傳感器方案，在軟件算法上的協(xié)調(diào)也通暢，OPPO最終選擇了思立微的屏下指紋方案。

手指頭干濕度變化影響解鎖成功率

但問(wèn)題也隨之而來(lái)，年輕的思立微更像是一個(gè)屏幕指紋方案的整合商，除了硬件方案之外，它整合了Precise Biometrics公司的算法，這是一家有著20多年指紋算法研發(fā)的瑞典公司?？蛇@個(gè)算法還達(dá)不到OPPO的要求，于是OPPO牽頭成立了三方合作小組，提供了大量圖像樣片進(jìn)行算法優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)了屏下指紋在恒溫下的識(shí)別率接近傳統(tǒng)電容式指紋方案。

屏下指紋識(shí)別率和速度成為難點(diǎn)

可環(huán)境溫度的突然改變會(huì)影響手指干濕度，從而影響了識(shí)別率，舉個(gè)例子，當(dāng)用戶從溫度高的環(huán)境進(jìn)入溫度低的環(huán)境，手指會(huì)變干，而干手指的指紋圖像質(zhì)量相對(duì)較差，解鎖率成功率就會(huì)低。于是OPPO工程師聯(lián)合三方針對(duì)一些特定場(chǎng)景進(jìn)行了優(yōu)化，降低了手指干/濕度變化對(duì)識(shí)別率造成的影響，并且借助于AI自進(jìn)化的機(jī)制，讓算法可以持續(xù)學(xué)習(xí)用戶的指紋，并不斷更新指紋模板，用戶使用時(shí)間越長(zhǎng)，識(shí)別準(zhǔn)確率也就越高，目前的黑屏下解鎖速度可以達(dá)到0.41秒。

“國(guó)人愛(ài)貼膜”是另一個(gè)挑戰(zhàn)

買了手機(jī)一定要貼膜，這是現(xiàn)在消費(fèi)者最愛(ài)干的事情。但這對(duì)于屏下指紋產(chǎn)生了巨大挑戰(zhàn)。

屏幕都存在偏光方向，光信號(hào)通過(guò)屏幕會(huì)產(chǎn)生一定的折射現(xiàn)象，這樣就會(huì)干擾屏幕信號(hào)。OPPO工程師解決方法是把屏幕的偏光方向改成和指紋Sensor的方向一致，這樣光信號(hào)可以不受干擾的通過(guò)屏幕。

貼膜不是件“小事”

而屏幕上的貼膜也存在偏振方向，對(duì)光信號(hào)的傳導(dǎo)也會(huì)產(chǎn)生影響，OPPO工程師通過(guò)對(duì)裁切工藝進(jìn)行升級(jí)，讓膜材的偏振方向與屏幕偏振方向保持一致，這就實(shí)現(xiàn)了貼膜、屏幕、指紋Sensor三者的一致，解決了偏振問(wèn)題對(duì)光線產(chǎn)生的折射影響，完美匹配光感屏幕指紋。從貼膜這件“小事”中，可見(jiàn)OPPO工程師的用心。

屏下指紋技術(shù)在2018年會(huì)加快普及，成為一種主流的指紋解鎖方式。而屏下指紋技術(shù)從現(xiàn)在的單點(diǎn)區(qū)域觸摸技術(shù)正在被區(qū)域性觸摸屏技術(shù)所替代，OPPO工程師告訴鈦媒體，半屏式和全屏式的屏下指紋解決方案產(chǎn)品會(huì)在明年上半年問(wèn)世，科技的發(fā)展速度總是比我們想象的更快到來(lái)。

可見(jiàn)，屏下指紋技術(shù)采用誰(shuí)家提供并不是最關(guān)鍵因素。OPPO能夠從用戶使用體驗(yàn)出發(fā)考慮，協(xié)調(diào)硬件技術(shù)和算法的優(yōu)化，利用AI算法的學(xué)習(xí)能力，讓指紋識(shí)別速度越來(lái)越快。2018年手機(jī)的創(chuàng)新突破正在從單點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用，向軟硬件協(xié)同解決方案轉(zhuǎn)向，手機(jī)企業(yè)能否甄別上游芯片供應(yīng)商方案的優(yōu)劣勢(shì)，能否洞察用戶體驗(yàn)的需求，這才是做出一部好手機(jī)的重要因素。（本文首發(fā)鈦媒體，作者/項(xiàng)歐）