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四种手机指纹识别原理剖析
2014-12-09 10:41:59   来源:www.shuihuo8.com   人气:

 

各个手机指纹识别原理

对于四家公司,笔者已经为大家简单介绍了一下,接下来就 iPhone 6、魅族MX4 Pro、三星Note 4、华为Mate7、OPPO N3这几款机器指纹方案的具体实现原理。下图是指纹识别过程简单的过程,而每个手机在指纹识别方案上是具体实现,由于华为Mate7与OPPO N3采用的是同一家的方案,N3是Mate7方案的升级版,在实际的原理是相同的,因此笔者在下文放在一起讲解。

摩擦VS按压四家手机指纹识别方案解析对比(2)

iPhone 5S/6指纹识别原理:

iPhone 5S/6的Touch ID指纹传感器被放置在Home键中,Home键传感器表面由激光切割的蓝宝石水晶制成,能够实现精确聚焦手指,保护传感器的作用,并且传感器会在此时进 行指纹信息的纪录与识别,而传感器按钮周围则是不锈钢环,用于监测手指,激活传感器和改善信噪比。随后,软件将读取指纹信息,查找匹配指纹来解锁手机。

摩擦VS按压四家手机指纹识别方案解析对比(2)

图片来源于shuihuo8

其中指纹传感器部分在开始表格中提到的基于电容和无线射频的半导体传感器,这位指纹读取做了两层验证。第一层是借助了一个指纹电容传感识别器来识别整个 接触面的指纹图像。第二层则是利用无线射频技术并通过蓝宝石片下面的感应组件读取从真皮层反射回来的信号,形成一幅指纹图像。

电容传感识别:手指构成电容的一极,另一边一个硅的传感器阵列构成电容另一极,通过人体带有的微电场与电容传感器间形成微电流,指纹的波峰波谷与感应器之间的距离形成电容高低差,从而描绘出指纹图像的

无线射频识别:将一个低频的射频信号发射到真皮层。由于人体细胞液是导电的,读取真皮层的电场分布而获得整个真皮层最真皮层,并且通过读取真皮层的电场分布而获得整个真皮层最精确的图像,而Touch ID外面有一个驱动环,由它将射频信号发射出来。

经过对指纹图像的纪录,将其数据录入到数据库中,然后Touch ID在指纹验证过程中,获得指纹扫描图像之后,其能够对指纹进行360°全方位的扫描并且与数据库指纹数据进行比对判断。当新的指纹图像与数据库样本 指纹互相匹配成功,该指纹图像就能够用于加强和完善数据库的样本信息,这样能够使得更多的样本信息被纪录了,提高指纹识别的成功率以及能够在各种角度成功 的识别指纹。

魅族MX4 Pro指纹识别原理

魅族认为背部的指纹识别体验不好,因此魅族在最后时刻选择了汇顶,MX4 Pro采用的是汇顶科技GT6618/28指纹识别模块,下图为该模块的具体参数。其中工作模式中的Finger Flash模式是汇顶的专利技术。

摩擦VS按压四家手机指纹识别方案解析对比(2)

在Finger Flash模式下,魅族MX4 Pro可以实现从息屏到亮屏然后到唤醒最后解锁这样的一体化操作。在锁屏状态下,用户通过按压HOME键点亮屏幕并在Home键上停留一会就可以实现解 锁,这与iPhone6在锁屏状态下采用的解锁实现方案是一样的,此外在屏幕点亮的情况下,两者均可实现轻触HOME键解锁。汇顶的指纹识别与苹果的 iphone5s一样都是采用基于电容触摸的原理。这样的话岂不是汇顶科技侵权了?

汇顶科技是否侵权?汇顶科技董事长张帆表 示,汇顶认为不存在侵权。副总经理龙华解释,其一是IC的专利一般保护的是芯片的layout,也就是实现方案,虽然实现原理一样,但是实现的方式不一 样,就不是侵权。其二,这里另一个重要的技术是指纹识别芯片的封装与模组形式,汇顶花了大量的时间研发封装技术,形成自己独有的专利。并且不会找苹果的封 装厂商,也不会像他们那样使用很复杂的封装方式。

笔者个人觉得,苹果是一个很注重专利的公司,汇顶科技如果真的是侵权苹果的话,苹果应该不会轻易放过他们,但是到魅族发布至今,苹果官方并没有什么发表任何声明,由此可见,汇顶科技应该是不存在侵权行为的。

华为Mate 7指纹识别原理

华为Mate 7 采用瑞典FPC公司的FPC1020指纹识别方案 ,该方案是将传感器置于手机后盖中,虽说是按压式指纹识别技术,但是它应该属于接触式。只需要对将手机轻轻放在解锁区域,就能够进行解锁。

摩擦VS按压四家手机指纹识别方案解析对比(2)

华为Mate7指纹传感器上覆盖一层银色的镀膜,指纹识别区域和后壳之间还有一圈环形金属状,类似于包裹住iphone5s指纹感应区的不锈钢探测环 (Stainless steel detection ring),这个金属环除了充当指纹触发器感觉还可以有很多功能。此外成熟的FPC1020的识别的面积是现阶段其他手机的面积中最大的。

oppo N3所使用的方案

oppo N3使用的是FPC1020的升级版—FPC1021。两者差异性并不大,所以笔者就不进行赘述了,不过FPC1021相较于FPC1020小30%,但是相对于iPhone的Touch ID依然还是有点大,放在Android手机正面,不太合适,因此,OPPO N3 将它放在了背面。

华为Mate 7与OPPO N3采用背部指纹识别方案原因

1.设计与美观

华为Mate 7与OPPO N3的操作顺应安卓的变化,采用虚拟按键的方式,EMUI是在屏幕内部设置了虚拟按键,如果为了指纹识别而在正面下巴安装一个指纹识别传感器,这对手机整 体外观而言会大打折扣的,OPPO N3虽在屏幕面板外设置虚拟按键,但如果在Home键的位置进行安装指纹识别传感器的话,这与OPPO的设计语言有很大出入,所以没有必要这样做。

2.Sensor大小

由于Sensor大小的原因,在正面指纹识别的Sensor所占据的面积会比较大,对华为Mate 7以及OPPO N3的窄下巴进行挑战,而放在背部则也能实现指纹识别功能,方便性与实用性上也不太差,并且能够保证正面设计的完整性,自然会选择背部指纹识别。

笔者个人认为华为与OPPO将指纹识别Sensor放在背部,主要由于用于在使用手机的时候,眼睛更多的是在正面,而背面的关注则少了很多,那么给用户 一个漂亮的正面,将指纹识别Sensor放在背部,也是基于用户考虑的。至于放在背部与放在正面除了这方面的原因,笔者会在后文为大家介绍两者的优劣的。

三星Note 4指纹识别方案原理

三星Note 4指纹识别传感器跟苹果一样,同样选择集成在Home键之下,不过三星Note 4采用的是Synaptics& Validity的方案,属于摩擦类型,在解锁菜单设置过程也和iphone5s类似。

摩擦VS按压四家手机指纹识别方案解析对比(2)

三星Galaxy S5 滑动式指纹识别必须从上向下滑动,当手指划过传感器的时候,会对手指进行逐行扫描,这样就要要求你必须固定姿势,固定方向并且手指覆盖整个Sensor才可被识别。这样要求你固定姿势的划擦,相对而言,用户体验就会变得差很多了。

三星为什么没有使用按压式指纹识别?

首先,按压式指纹识别方案在汇顶出现之前,AnthenTec独享了这项技术,三星用了全球第二大的Validity,Validity到现在为止只有划擦式的指纹识别功能,而三星为什么没有选择汇顶,各位觉得三星会选择一个国内还在发展中的科技公司么?

其次,瑞典的Fingerprint Cards AB的FPC1020方案中的Sensor体积太大了,与三星的Home键大小会冲突,Home键的尺寸与Sensor的大小不合适,如果在下面重新设计Home键那就不是三星的传统设计语言了。这对于三星来说,这是难以接受的。

笔者个人感觉如果三星不改变Home键的设置的话,那么就必须等到按压式指纹识别技术更加成熟,使得Sensor能够做到很小的话,这样才能使用按压式的指纹解锁方案了。但是到了那个阶段,三星跟进的话,那就显得有些迟了。

介绍完手机指纹方案的公司以及各公司不同解锁方式的原理,接下来笔者将与大家聊聊关于指纹识别安全性、实用性以及未来发展方面,在这些方面,让用户感受一下那些方案是比较好的方案。

对于安全性方面的问题,相信是每个人都特别关心的问题,随着指纹技术的加强,在安全性方面各个公司又是如何实现的呢?其采用的安全处理方案之间是相互独立还是相互之间有联系的呢?

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