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屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?
方查理 2018-08-09 15:36

部分拿屏幕指纹手机的用户可能会注意到,在强光下,貌似能隐约看到指纹识别区域有个规则的图案?

这一切的背后, 是人性的扭曲还是道德的沦丧? 是写轮眼发作?还是瞳力溢出? 欢迎收看爱搞机这一期的小科普。

这次科普主要是为了回答3个问题:是不是能看到?为什么能看到?以及简单的屏幕指纹科普。

屏下指纹机型

虽然中途出现了3D结构光人脸识别、ToF结构光等非接触的生物识别方案,但在很多机友心目中,屏幕指纹才是属于下一个时代的解锁方案。甚至还有人认为,苹果转投3D结构光的原因只是屏幕指纹方案赶不及发布新机的节点而已。

在iPhone X发布之前,苹果和三星才是首发屏幕指纹的大热。三星那边,从上一年就开始传闻前旗舰Galaxy Note8会配备屏幕指纹,结果Note 9都已经实锤没有屏幕指纹了。

屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

反倒是国内厂商这边的进度飞快:

强光真能看到屏幕下的指纹模块?

屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

小米8透明探索版,息屏时的指纹指示区域


屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

强光下,小米8透明探索版的屏幕指纹模块


屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

强光下,X21 UD屏幕指纹区域


屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

NEX屏幕指纹区域,强光下,中间非常小那个圆点

可以看到,vivo X21 UD的第二代屏下指纹传感器,其强光下的可见度要比小米8透明探索版的要低,隐藏得更好。而隐藏得最好,面积最小的,是vivo NEX旗舰版的第三代屏幕指纹,后者只有一个很小的圆圈,肉眼都很难发现。

跟着,我们点亮屏幕看看:

屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

小米8透明探索版的屏幕指纹模块,强光下,亮屏状态


屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

X21 UD屏幕指纹,强光下,亮屏状态


屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

左X21 UD,右小米8透明探索版,强光下纯色画面


屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

左X21 UD,右小米8透明探索版,强光下设置界面


屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

NEX旗舰版强光下亮屏,几乎看不到指纹区域

强光下,亮屏状态会更加容易看到屏幕下的屏幕指纹模块:

然后,我们再对比一下几台手机的屏幕指纹模块拆解:

屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

新浪拆解的小米8透明探索版,中间部分就是屏幕指纹模块


屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

中关村拆解的vivo X21 UD


屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

NEX旗舰版上的屏幕指纹模块体积明显小了很多,而且采用的是类摄像头的设计


屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

单独拆解屏幕之后,能看到NEX旗舰版屏幕上的透光孔

为什么能看到呢?屏幕指纹原理小科普

屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

屏幕指纹说到底其实就是把指纹识别模块放到屏幕下面的技术。现在屏幕指纹最成熟的两个方向,分别是高通的超声波方案,以及已经大规模量产的汇顶/新思的光学方案:

  1. 高通的超声波方案,可以追溯到以前乐视手机和小米5s上的超声波指纹。其就是小米5s的玻璃不开孔也能做指纹识别的“黑科技”之一。在vivo上一年的测试机中,终于把超声波模块放在了屏幕下面。当时展示的超声波方案,高通PPT宣称穿透力可以做得比光学方案更好,可以用在更厚的LCD屏幕模组下面,而且不怕水。很多人都以为它才会是主流,但最后却因为识别速度、体积、成本等原因,已经被光学屏幕指纹方案大幅抛离。

  2. 而量产机中,现在只能看到光学屏幕指纹的方案。光学方案的原理有点像传统的指纹打卡机,首先通过OLED屏幕本身的光线来照亮指纹,由屏幕下面的CMOS/CCD传感器,甚至是类鱼眼摄像头(NEX旗舰版)来完成光学指纹成像。

    屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

    全球首发的屏幕指纹传感器,是由新思Synaptics在2017年12月发布的Clear ID FS9500,随后国内的汇顶科技也跟进了性能接近的产品。坊间传说提到汇顶版的识别率会稍微弱一些,但因为大部分机型都是汇顶和新思混用,我们暂时也没能拿到不同传感器的同一机型,无法验证,仅供参考。

说到这里,就基本可以回答最开始的问题了。光学屏幕指纹需要屏幕下的传感器接收穿透屏幕的光线,那不可避免地就需要提高屏幕的透光性。反过来,在强光下能看到屏幕下面的传感器就是非常自然的事情了。

为了提高屏幕指纹的识别率,降低光线穿透玻璃盖板时发生的折射、散射等光学干扰,玻璃盖板需要做的非常薄,透光性非常好。汇顶的屏幕指纹更是加入了“准直孔(Collimator Hole)”以让光线更好地汇聚到屏幕下的传感器上。

会不会影响日常使用呢?

屏幕指纹科普:竟能看到屏下的指纹模块?

答案是几乎不会。原因有二:

  1. 其一,上面图片的强光环境是在大太阳下面,正常人不太可能会在这么亮的环境长时间使用手机。日常亮度下是很难,或者根本看不到屏幕内部的。

  2. 其二,毕竟屏幕本身就是发光体,只有环境光线比屏幕亮度高太多,那些穿透屏幕照射到屏幕指纹传感器,然后再反射出来的光线才能被我们察觉到。如果喜欢探究的话,建议用强光手电来照,会更容易看到屏幕下的开孔。

反倒对于X21 UD、小米8透明探索版,以及刚刚发布的魅族16系列,这些使用第二代或接近原理的光学指纹方案的产品。如果强光下的模块看不清楚,说明模块搜集指纹信息的难度要相对更高,反而会影响识别率和识别速度。真是情义两难全啊,这可能就是为什么NEX旗舰版上的第三代屏幕指纹要大改方案的原因吧。


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