本來稿子早備好了,但是上一篇

臻臻倪:10代,先於時代——從Galaxy 十周年發布會說開去(一)初探WiFi6?

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圖標

反響簡直撲街啊,簡直是沒動力發

不過今天在 @某bit 和某蒜苗的罵戰中因為抨擊知乎技術貼流失被人罵了hhh

好,我行那我上唄,感謝拉黑催生了這篇文章

再想想最初來知乎真的是想獲取知識、鍛煉表達的,所以贊數啥的我也不在乎,就當做個備份自己寫給以後的自己看吧,讓他記住自己還是個做過工程、技術的男人!誰說你怎麼怎麼你就怎麼了嗎?不是的

下面進入正題(肯定是不能從聲學講起了,那過於長了,主要是IC和感測器以及機內設計)


北京時間2019年2月21日凌晨三星S10和S10+是世界首款搭載超聲波屏下指紋的手機

超聲波指紋識別其實我們並不陌生,當時的小米5s、榮耀10都使用了超聲波指紋識別方案,不過放在屏下還是第一次

此次三星採用了來自Qualcomm高通的指紋識別模塊,在Exynos版的S10+中這也是唯一一個來自高通的元器件(圖源Tech Insights)

看圖可能大家沒什麼概念,實際測量表明這個長方形的指紋模塊尺寸為4mm x 9mm,非常小,但這只是發出和接收超聲波的模塊,識別IC被集成在了屏幕和主板防滾架之間,充分利用了空間

作為對照,一般光學屏下指紋的結構分兩個部分——短焦攝像頭或感測器、指紋識別IC,體積相對於超聲波,那真是……你們自己看吧

Mate20Pro光學指紋模塊和整機尺寸對比,銀色部分推測為短焦攝像頭(應該不會是初代光電吧)
……

超聲波屏下指紋模塊在建立你的指紋數據時通過超高壓超聲波發射器發出超聲波,通過反射回來的超聲波建立一個3D指紋模型,包含常見的2D信息以及深度信息,相比於基於2D圖像或特徵點識別的光學屏下指紋更加安全,S10的超聲波指紋獲得了FIDO聯盟生物組件認證(這讓我想起了天國的虹膜解鎖,也是顧及了安全犧牲了速度,超聲波好一點但是目前動畫還是慢了些)不過這東西其實沒有活體檢測,要說絕對安全……還是可以被破解的(詳見各種大佬評測),畢竟結構光也能被破解(打個高精度頭模)233

由於超聲波獨有的特性(不同的材質對聲波的反射強度不同、聲波在不同介質傳播的速度也不同,故水和手指的反射信號會在時間上被分離開來,超聲波穿透力強解析度也更有保證),超聲波指紋識別模塊可以做到濕手解鎖、臟手解鎖(污漬不嚴重的情況),已經有很多人在S10上驗證過了,這裡不再贅述

超聲波指紋令人意外的一點優勢是收發模組體積非常小,節約了很大的,特別是縱軸上佔據空間很小,其厚度約為200μm,而光學指紋模塊厚度一般在2-3mm(然而三星選擇了輕薄和耳機孔還是沒上X軸馬達),相比光學指紋巨大的體量無疑是有優勢的,而且不同於光學屏下指紋依靠單個攝像頭,解鎖區域受攝像頭視野限制,超聲波指紋可以直接通過增大感測器模組面積的擴大識別區域,據路邊社消息,高通的8x8mm大感測器已經在路上了,Note10有望首發,識別面積進一步增大

(註:其實有些光學指紋的攝像頭還是很小的,不知道為啥M20P這麼大……不過不影響最後的結論)

超聲波指紋由於不需要藉助屏幕產生亮光也不受光線干擾,能夠在完全息屏狀態下解鎖,在強光下的識別率也不受影響(廢話),這就避免了光學屏下指紋晚上解鎖亮瞎、強光解鎖失敗的尷尬,當然光學指紋也在逐步優化但是超聲波指紋無疑有原理上的優勢

可是先坑者最初的解鎖體驗卻並不好(所以叫先坑者,具體之後講),一部分原因是他們還是以按壓的方式嘗試解鎖,而超聲波指紋只需要輕點解鎖,按壓反而有可能導致感測器接收到錯誤的信息;另一部分原因則是因為國行先行者的固件是工程機版本,拍照和指紋都是各種翻車,後來2月27日更新了固件,基本可以做到輕點即秒解,正式版應該不會有這個問題

但是動畫過渡以及指紋識別位置過低的原因也決定了用戶需要一定時間來適應這種新的解鎖方式,歡迎廣大S10用戶吐槽,這樣我們也可以見到下一代更優秀的產品了

具體到解鎖速度的方面我覺得S10可能位於匯頂第五代光學屏下指紋和第六代的速度之間,光學指紋迭代了許久,模組非常成熟且與DSP的聯動愈發深入,而且光學2D信息的處理量也不比聲學3D信息大,最初慢一點是合理的而且三星動畫也基本是一坨屎,但是我們當然要罵他解鎖慢,這樣解鎖速度就可以超過光學指紋了233

下表為對比光學屏下指紋,超聲波指紋的優劣總結(網友投稿,總結到位,侵刪)

超聲波後面幾個劣勢確定不是反向誇?

至於貼膜的問題,首先明確S10出廠自帶貼膜,這個貼膜有疏油層手感還行而且不影響錄入和識別指紋,超聲波指紋識別性質特殊,對介質變化比較敏感,所以貼鋼化膜是不可以的,因為鋼化膜與屏幕之間不完全貼合,有空氣存在,這真不是厚度問題,超聲波對單一介質的穿透力還是挺強,厚度只會影響識別速度但不會增加識別錯誤率,因為玻璃和uv膠他都能穿過(想一想電動牙刷),超聲波在不同介質間的傳播特性可以參考大學物理的機械波衍射干涉等部分,具體原理要畫圖但是我手殘,只能大家腦補了(其實就是不想做flash),而且即使是最薄的0.15mm鋼化膜也不能正常解鎖,但是軟膜是可以的,所以出廠貼膜就別撕下來了,有本事你撕下來就一直裸奔233

至於UV膜可不可以,理論上可行,因為膜和屏幕之間是有膠水的,市面上也有少量這種膜出現了但是可能暫時還存在一些問題需要解決,目前來看的確是可以識別的但是速度不太好,隨著膜廠和三星的共同努力,問題應該能通過軟體更新和優化材料來解決

關於行業局勢多說幾點,其實超聲波指紋對比光學指紋,安裝在屏下更有優勢,由於是利用聲波識別,不受像素排列的干擾,所以使用超聲波可以輕鬆上2K屏幕;目前除了華為,沒有光學指紋是2K屏幕,因為像素密度過大會影響識別,需要重新設計識別方式、調整識別方式,這可能也是M20P識別模塊碩大的原因之一,此處還是可以看出BOE和華為及其供應鏈的技術實力很強。(所以P30為毛還是1080P?定位問題?)

但是囿於成本和技術水平等因素,大多數廠家既不想(也不能)上2K屏也不上超聲波,造成了目前三星獨佔的狀況,我還是感覺挺遺憾的,希望日後能夠有突破吧

PS:你喜歡市場分析我不反對,你給套模板的答案點贊我堅決反對……

其實研究自己怎麼被割韭菜(市場)和自己被什麼鐮刀割的(技術)本來沒有什麼區別,只不過一部分人求知慾強一點,但是互相懟就真的不好了


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