超聲波/光學/電容指紋識別那種好？螢幕下解鎖是什麼？

【TechWeb報導】關注手機行業的朋友一定發現一個有趣的現象，今年三星率先推出了真正從手機設計結構上調整的全面螢幕手機Galaxy S8。

不過這台令人大聲驚呼的牛X產品卻有一個讓人哭笑不得的設計，後置指紋識別模塊。

一直以來三星都是正面指紋識別的忠實用戶，在指紋識別這個東西剛剛出現的時候，原本是有很多類型的，比如觸摸式、按壓式、滑動解鎖式等等，從視覺效果上也分為兩種，一種是以HTC產品代表的背面，另外一種是以蘋果、三星為代表的正面兩種的（當然，索尼的側面指紋比較另類，非常少見所以就不說了），但最近兩年，你會發現正面指紋基本上已經一統天下了，背面指紋手機越來越少，包括HTC等品牌已經逐漸改變了產品設計。

在這個大前提環境下，三星竟然反其道而行之，而且這個指紋識別似乎沒有什麼特殊的功能，所以被人質疑是一種開倒車的表現。

但仔細想想也可以理解，畢竟現在全面屏還是一個新鮮事物，配套的技術支持不到位，指紋識別就是明顯的例子，所以三星迫不得已放回了後面。

實際上不光指紋識別支持不到位，前置攝像頭、揚聲器、傳感器等等一系列的功能模塊都跟不上，所以真正100%全面屏手機是短時間之內無法見到的。

不過全面螢幕設計的出現卻意外的引發了行業內對於指紋識別問題的關注，一方面是大家或許難以接受這種「倒退」式的設計樣式，另一方面是由於蘋果全面螢幕手機iPhone 8的傳聞讓大家亢奮。

不管指紋識別如何，全面螢幕手機似乎是今年最熱門的流行趨勢，因此誰能先把指紋識別放在螢幕裡面就一定能成為焦點。

指紋識別真的那麼有必要麼？

不過大家在關注指紋識別技術的時候似乎忘記了最主要的一點，就是指紋識別本身的應用和實用性。

似乎包括蘋果在內，大多數指紋識別手機和功能都只是個擺設而已，除了讓解鎖更快之外沒有什麼實際性的作用。

指紋識別是一種生物識別安全技術的衍生物，目的並不是識別人體的指紋，而是通過指紋對照來認證主人信息，從而解鎖信息和密碼。

因為每個人都有自己獨立的特點，比如指紋、耳紋等等，獨立性很高，所以通過這些內容識別身份按理說是非常方便的，其實這個技術並不是現代人發明的，在中國有記錄的指紋畫押方式可以追溯到唐朝。

現代手機上應用指紋技術還沒幾年，蘋果是從iPhone 5s時代開始使用的，而在此之前已經有一些Android開始使用了。

之所以安全是因為指紋識別模塊相對獨立於手機運行，你輸入的指紋存儲在這個模塊當中，是經過加密的單向通道，因此不存在破解指紋本身庫本身的可能性。

但這並不意味著你的手機不會被破解，因為指紋並不是唯一解開你手機的方式，通常還會要求輸入4或6位數字密碼或者圖形密碼，這都是輔助解鎖的方式，以免指紋識別出現問題的時候應急使用。

所以指紋識別所謂的安全性並不是那麼有價值，因為完全可以繞靠指紋解鎖你的手機，比如前陣子美國沸沸揚揚的槍擊殺人案犯人的手機iPhone 5c，因為蘋果不幫助FBI解鎖而導致了社會爭論。

最終以FBI尋找一家以色列的安全公司幫助解鎖手機而告終，所以手機還是有方法被破解的，只是跳開了指紋識別這個步驟而已。

目前指紋識別功能已經經過了數年發展，但應用環境和場景並不多，最主要的地方就是用來解鎖手機初道密碼或者文件加密，一些支付軟體比如支付寶、微信支付、蘋果Apple Pay等等支持指紋免密支付功能。

除此之外似乎沒有太多其他作用，不過也正是因為少量的幾個功能，讓指紋識別成為手機必備的模塊之一。

快速解鎖本身就很有吸引力，現在只需要按一下就可以點亮並解鎖手機螢幕，相比原來節約了時間和步驟，而且相比虹膜識別、人臉識別等等方式，不受光線和環境影響。

因此短時間之內，似乎還沒有能替代指紋識別的技術出現，相信很長一段時間指紋識別依然會是主流。

三種主流指紋技術 哪一個更適合螢幕下？

看上去都是指紋識別，但技術和原理並不相同。

目前市場上的主流指紋識別解決方案有三種，分別是電容指紋、光學指紋和超聲波指紋識別三種。

我們現在使用最多的就是電容指紋識別。

與我們電容螢幕工作原理差不多，利用解析度感知指紋的紋理來進行存儲和識別。

不過剛才我們也說了，今天的主題是螢幕下方指紋識別，那麼就意味著我們現在常用的電容指紋識別方式不可行。

因為這種方式大多數都需要開孔，由於穿透力和工藝良率原因全面螢幕很難使用。

目前適合於全面屏屏內指紋識別的只有光學指紋和超聲波指紋兩種。

光學指紋識別常見於打卡機設備

光學指紋識別：首先說說光學指紋識別，因為這個技術應用的最早，現在依然有很多門禁、打卡機等等在使用這種技術。

技術原理是利用光的折射和反射，將瘦猴子放在光學鏡片上面，手指在光學鏡片上，手指在內置光（可見或者不可見光）照射下從底部攝像三稜鏡，射出的光線根據手機指紋紋理表現的光暗表現不同，通過投射到的耦合器件，一般是CMOS上面，來識別指紋所有獨特的特徵。

其實這種技術很早以前就有了，不過由於光學本身的特點，所以集成到小模塊當中，應用到手機上是個難點。

另外光學指紋識別之前有一個麻煩的地方，就是如果手上有油污或者汗水，識別效果就會大幅度降低。

超聲波指紋識別：這算得上是比較先進的技術了，之前小米5S手機上曾經使用過高通公司第一代超聲波指紋識別，需要特別提示的是，雖然晶片是來自高通公司的，但整體解決方案是歐菲指紋模組公司打造的，使用高通的晶片加上其他電路和材料，打造成適合在手機上可量產的模組。

不過第一代歐菲實際表現並不好，消息稱當時因為指紋Sensor耐高溫不強，溫度較高就不靈敏了，超過80度就很難識別，雖然一般來說手機不會到這麼高的溫度，但整體使用體驗不算太好，尤其是樂Max2手機更是表現不佳。

不同的是小米手機的銷量非常高，往往用戶會在各種地區和環境下使用，一旦有反饋體驗不盡如人意之後，他們會在之後的產品上做出反映，因此小米之後的機型就不再繼續使用了。

不過據說第二代已經解決了這個問題，就是vivo在MWC2017上海展會上展示的那種。

超聲波指紋識別相比前面兩種，算是比較新鮮的技術，手機領域當中2015年才由高通公司商用並且展示出來。

其實相比另外兩種，還是有很多優勢的。

第一穿透能力很強，比如手機常用的後殼鋁合金、有機玻璃、人工藍寶石、塑料等等。

甚至可以穿透1.2mm以上的OLED螢幕。

第二對於手指檢測很直接，無論你的手是干還是濕，是否有油污，都有極高的識別率。

第三安全性比較高，可以通過阻抗、皮下血液流動甚至是心率相結合，活體或者立體指紋識別，虛假指紋很難通過檢測（現在還沒有商用，不過虛假指紋問題已經非常嚴重了，活體指紋識別和更安全的生物驗證勢在必行，為未來提供了更多可能性）。

當然了，超聲波也有很多問題，比如解鎖反映速度比電容指紋識別速度慢、功耗比電容指紋識別高等等，另外目前來看，只有三星、LG等公司的柔性AMOLED螢幕比較適合，其他硬質螢幕則不合適，而現在市場上只有三星能夠大規模供貨，因此產能會很受限制。

另外，使用之後就不能貼膜了，貼膜有可能會影響指紋識別的精準度，現在流行的鋼化玻璃膜則基本上都廢了。

這些小問題還需要解決，不過總體上看超聲波技術還是最被寄予厚望的。

當然，也有傳聞說蘋果要使用光學指紋識別技術，但現在還沒有進一步證據，恐怕產品發布之前是不會有太多透露的。

vivo在MWC上海展出的到底是什麼？

首先實現螢幕下指紋識別的廠商究竟是蘋果還是三星？出乎所有人意料的是，在今年上海站MWC2017上vivo竟然展出了首款螢幕下方指紋識別。

在現場我也曾經近距離體驗過搭載了螢幕下指紋識別的手機。

vivo在現場明確寫到了是和高通公司聯合開發的，實際上就是我們前面提到的第二代歐菲超聲波指紋模塊。

現場vivo使用的樣機實際上是在vivo Xplay6黑色版本改來的，所以大家不用糾結為什麼螢幕下方指紋識別還會留著實體Home按鍵，因為原本就是Xplay6手機，沒有單獨做一台全新工程樣機而已。

現場體驗原本的Home按鍵和指紋識別都屏蔽了，沒有實際作用。

在開展第一天，我搶在大批觀眾入場之前錄入自己的指紋體驗了一下。

螢幕下方指紋識別是有作用的，可以識別我的指紋，換一個手指無效，按壓在區域外的位置是無效的，螢幕上圖像的指示所以不容易按錯。

不過只是一個展示的Demo，所以沒法體驗更多的指紋場景，僅僅展示了識別和解鎖的過程。

相信關注過這個新技術發布的人應該都看到過有不少人認為速度比較慢，的確，解鎖的速度相比現在常見的指紋識別慢一些，但比輸入密碼或者圖案解鎖還是快不少的。

我認為之所以速度慢是兩方面原因造成的，一方面是現在技術還不太成熟，畢竟你要區分手指在螢幕上究竟是進行正常的滑動操作還是要識別指紋，另一方面可能與大家不適應新的方式有關。

曾經有人質疑，vivo這不就是將現成的歐菲和高通的第二代解決方案揉進螢幕裡面你麼，好意思說這是他們自己的新技術發布？的確，vivo使用的是這個解決方案，但現在手機行業早已經是個供應鏈分工明確的時代了，一家手機廠商如果能夠達到vivo這樣的地位，必然有自己的研發團隊和一定的開發能力。

而且看似只是將一個現成的模塊裝進去，但要知道軟硬體適配、空間的規劃利用等等方面下功夫。

之前我們提到了超聲波螢幕下指紋識別有幾個前提條件，因為穿透螢幕的厚度最高可以到1.2mm，所以首先是要使用AMOLED柔性螢幕，因為厚度和本身柔性的原因，vivo旗下的X系列和Xplay系列都三星AMOLED螢幕的使用者，除了三星自己的產品之外，蘋果今年也大量採購了三星的OLED螢幕，據說數值高達7000萬片，本來就捉襟見肘的OLED螢幕供應會更加短缺，這就意味著更多的廠商拿不到三星螢幕，而國內手機廠商當中vivo絕對是實力可以排名前五甚至更高的，加上一直以來良好的合作關係（國內首款雙曲面手機也是vivo的Xplay5s）不用擔心拿不到螢幕的情況。

當然如果急於用在手機上，並不是明智的選擇，所以vivo開了一場關於新技術的發布會。

現階段還不知道直接應用到手機上能否有良好的體驗，至少年底之前我們是見不到搭載該技術的手機，現在還有很多細節不夠成熟，能否大規模量產也是個問題。

無論如何vivo已經搶先給出了一個螢幕下方指紋識別的解決方式，並且也有能力在未來一年內的某一款產品上使用這項技術，相當於對外宣布了未來可能的產品特性規劃，對於vivo來說這就足夠了，已經提升了在公眾眼中的整體品牌形象。

大家為什麼都在關注蘋果？

在很多新技術領域，蘋果都不是締造者，也往往不是首發，但毫無疑問在很多情況下他們都是最佳體驗的創造者，成功將一項「新技術」變為「受歡迎的新技術」。

這也就是為什麼蘋果經常給人一眾能夠帶動潮流卻「不勇於」嘗鮮的形象，按理說蘋果內部應該是進行過大量嘗試的，只不過很多沒能展示到公眾面前而已。

這一點很多大公司都是一樣的，比如微軟和谷歌。

而且可以確定除了三星之外，蘋果也會加入全年螢幕的行列當中，全面螢幕意味著只有兩個大方向上的選擇，第一是繼續使用指紋識別，第二是完全捨棄指紋識別。

而使用指紋當中還有兩個不同的選擇，要麼開發出螢幕下方指紋識別，要麼像三星那樣使用後置指紋識別。

現在外界傳聞很多，不過主流的觀點和供應鏈條消息已經基本忽略了背部指紋識別的模式，究竟能否實現螢幕下指紋？還是乾脆的捨棄？相信蘋果也很難做出抉擇，畢竟Apple Pay等功能還需要指紋驗證，直接放棄相當於自斷一臂，甚至有可能影響支付領域的布局。

毫無疑問，在這個取捨問題上，遠比放棄3.5mm耳機接口要艱難的多。

還有什麼能代替指紋？

有人曾經問了我一個問題，就是全局指紋識別能不能實現？也即是說手指在螢幕的任何一個地方都可以實現解鎖，而不需要集中在某一個小區域內。

答案是肯定的，未來不僅僅這種技術可以實現，甚至還有可能實現全機身指紋識別。

當然這也能僅僅是能夠實現，並不見得一定要實現，原因很簡單，第一，這種體驗真的好麼？第二，那個時代還有指紋識別的必要性麼？

現在生物識別之所以被重視是因為安全，但前面我們也提到過了，生物識別現在還不能作為唯一的識別密鑰，因此手機並不是絕對鐵板一塊的安全，有很多方法可以跳過，消費者更喜歡的是快速解鎖手機和支付的所謂「免密」模式。

那麼可以代替的種類就非常多了，現在有人臉識別、虹膜識別、語音聲紋識別等等。

從產品上看三星虹膜識別、Windows Hello識別等等，都有同樣安全的特點和高效性。

但這些類型都有致命的短板，你不能在開會的時候或者非常安靜的環境下說話來解鎖手機，也沒法在昏暗無燈光的環境下進行面部或者指紋識別。

這些都讓這些技術短時間內代替指紋驗證的方式。

不過未來一定會有更好的方式，雖然現在看指紋並不是絕對必須的，但卻也無可替代。

下半年暫露頭角 明年迎來熱潮

根據現有的資料和消息，下半年的三星Note 8恐怕還是沒法實現螢幕下方指紋，依然遵循S8手機的後置方式。

不過蘋果還是最大的看點之一，加上vivo已經展示了一個成功的樣本，年底推出一款產品似乎不是什麼難事。

因此，我們有理由相信，今年下半年至少可以有一兩個勇於吃螃蟹的產品和廠商，至少供應鏈條已經躍躍欲試了。

而沉澱一年之後，明年將迎來全面螢幕手機的大爆發，螢幕下指紋手機也會隨之大範圍普及。