屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?
屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

部分拿屏幕指紋手機的用戶可能會注意到,在強光下,貌似能隱約看到指紋識別區域有個規則的圖案?

這一切的背后, 是人性的扭曲還是道德的淪喪? 是寫輪眼發作?還是瞳力溢出? 歡迎收看愛搞機這一期的小科普。

這次科普主要是為了回答3個問題:是不是能看到?為什么能看到?以及簡單的屏幕指紋科普。

屏下指紋機型

雖然中途出現了3D結構光人臉識別、ToF結構光等非接觸的生物識別方案,但在很多機友心目中,屏幕指紋才是屬于下一個時代的解鎖方案。甚至還有人認為,蘋果轉投3D結構光的原因只是屏幕指紋方案趕不及發布新機的節點而已。

在iPhone X發布之前,蘋果和三星才是首發屏幕指紋的大熱。三星那邊,從上一年就開始傳聞前旗艦Galaxy Note8會配備屏幕指紋,結果Note 9都已經實錘沒有屏幕指紋了。

屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

反倒是國內廠商這邊的進度飛快:

  • vivo在上一年就展示過超聲波屏幕指紋的樣機,隨后選定了光學屏幕指紋方案,現在已經有X20 Plus UD、X21 UD、NEX旗艦版3臺使用光學屏幕指紋的手機,都也已經跑過了3代光學屏幕指紋方案。

  • 而剛剛開賣的小米8透明探索版,以及8月8日發布的魅族16系列(第二代屏幕指紋)等新機,也同樣搭載了光學屏幕指紋。當中,前者還是現在唯一的壓感屏幕指紋機型。

強光真能看到屏幕下的指紋模塊?

屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

小米8透明探索版,息屏時的指紋指示區域


屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

強光下,小米8透明探索版的屏幕指紋模塊


屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

強光下,X21 UD屏幕指紋區域


屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

NEX屏幕指紋區域,強光下,中間非常小那個圓點

可以看到,vivo X21 UD的第二代屏下指紋傳感器,其強光下的可見度要比小米8透明探索版的要低,隱藏得更好。而隱藏得最好,面積最小的,是vivo NEX旗艦版的第三代屏幕指紋,后者只有一個很小的圓圈,肉眼都很難發現。

跟著,我們點亮屏幕看看:

屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

小米8透明探索版的屏幕指紋模塊,強光下,亮屏狀態


屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

X21 UD屏幕指紋,強光下,亮屏狀態


屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

左X21 UD,右小米8透明探索版,強光下純色畫面


屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

左X21 UD,右小米8透明探索版,強光下設置界面


屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

NEX旗艦版強光下亮屏,幾乎看不到指紋區域

強光下,亮屏狀態會更加容易看到屏幕下的屏幕指紋模塊:

  • 小米和vivo X21 UD的屏幕指紋識別區大小接近,但小米的傳感器是斜放的(為了提高右手解鎖時有效面積?);

  • 小米的壓感屏幕指紋,在傳感器旁邊還有很大一塊區域,而且整體輪廓也要更加清晰一些。

然后,我們再對比一下幾臺手機的屏幕指紋模塊拆解:

屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

新浪拆解的小米8透明探索版,中間部分就是屏幕指紋模塊


屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

中關村拆解的vivo X21 UD


屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

NEX旗艦版上的屏幕指紋模塊體積明顯小了很多,而且采用的是類攝像頭的設計


屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

單獨拆解屏幕之后,能看到NEX旗艦版屏幕上的透光孔

為什么能看到呢?屏幕指紋原理小科普

屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

屏幕指紋說到底其實就是把指紋識別模塊放到屏幕下面的技術。現在屏幕指紋最成熟的兩個方向,分別是高通的超聲波方案,以及已經大規模量產的匯頂/新思的光學方案:

  1. 高通的超聲波方案,可以追溯到以前樂視手機和小米5s上的超聲波指紋。其就是小米5s的玻璃不開孔也能做指紋識別的“黑科技”之一。在vivo上一年的測試機中,終于把超聲波模塊放在了屏幕下面。當時展示的超聲波方案,高通PPT宣稱穿透力可以做得比光學方案更好,可以用在更厚的LCD屏幕模組下面,而且不怕水。很多人都以為它才會是主流,但最后卻因為識別速度、體積、成本等原因,已經被光學屏幕指紋方案大幅拋離。

  2. 而量產機中,現在只能看到光學屏幕指紋的方案。光學方案的原理有點像傳統的指紋打卡機,首先通過OLED屏幕本身的光線來照亮指紋,由屏幕下面的CMOS/CCD傳感器,甚至是類魚眼攝像頭(NEX旗艦版)來完成光學指紋成像。

    屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

    全球首發的屏幕指紋傳感器,是由新思Synaptics在2017年12月發布的Clear ID FS9500,隨后國內的匯頂科技也跟進了性能接近的產品。坊間傳說提到匯頂版的識別率會稍微弱一些,但因為大部分機型都是匯頂和新思混用,我們暫時也沒能拿到不同傳感器的同一機型,無法驗證,僅供參考。

說到這里,就基本可以回答最開始的問題了。光學屏幕指紋需要屏幕下的傳感器接收穿透屏幕的光線,那不可避免地就需要提高屏幕的透光性。反過來,在強光下能看到屏幕下面的傳感器就是非常自然的事情了。

為了提高屏幕指紋的識別率,降低光線穿透玻璃蓋板時發生的折射、散射等光學干擾,玻璃蓋板需要做的非常薄,透光性非常好。匯頂的屏幕指紋更是加入了“準直孔(Collimator Hole)”以讓光線更好地匯聚到屏幕下的傳感器上。

會不會影響日常使用呢?

屏幕指紋科普:竟能看到屏下的指紋模塊?

答案是幾乎不會。原因有二:

  1. 其一,上面圖片的強光環境是在大太陽下面,正常人不太可能會在這么亮的環境長時間使用手機。日常亮度下是很難,或者根本看不到屏幕內部的。

  2. 其二,畢竟屏幕本身就是發光體,只有環境光線比屏幕亮度高太多,那些穿透屏幕照射到屏幕指紋傳感器,然后再反射出來的光線才能被我們察覺到。如果喜歡探究的話,建議用強光手電來照,會更容易看到屏幕下的開孔。

反倒對于X21 UD、小米8透明探索版,以及剛剛發布的魅族16系列,這些使用第二代或接近原理的光學指紋方案的產品。如果強光下的模塊看不清楚,說明模塊搜集指紋信息的難度要相對更高,反而會影響識別率和識別速度。真是情義兩難全啊,這可能就是為什么NEX旗艦版上的第三代屏幕指紋要大改方案的原因吧。


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