去掉碍眼的Home键!指纹模块可在玻璃下任何地方

2017-01-18 00:15 出处:PConline原创 作者:公斤 责任编辑:kuangweijun

  【PConline杂谈】智能手机在近一两年增长放缓已经比较明显,世界范围里面,大部分市场的智能手机市场已经趋于饱和,逐渐进入升级换代的需求,要想再大规模爆发是暂时不可能了。除却市场饱和之外,增长乏力的另外一个重要原因便是遭遇创新瓶颈,智能手机在外观、功能、性能等方面已经逐渐趋于雷同,人们更新换机的热情逐渐消退。

  虽然智能手机在平稳中发展,但是人们对于创新的渴求是日益增加的。有人说iPhone的出现改变了智能手机,可是iPhone刚刚已经度过10周年的生日,智能手机在十年沉浮之际,亟待变革和创新的来临。

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  相信大家可能经常在媒体的各种曝光信息或者概念设计中看到那些美轮美奂的全屏手机,以iPhone为例,每年在发布会前总会有那些YY的概念设计图,最显著的ID设计便是只剩屏幕,去掉Home键、听筒等等。虽然小米MIX已经是全面屏的产品,它也获得了市场和消费者的高度关注,但始终这是一款概念的产品,当中的产品成本是很高的,这也一直导致它产量很难满足市场的需求。

  要想令智能手机在ID设计、交互方面取得重大变革,就要看如何解决现阶段手机Home键、听筒等设计问题。去掉实体Home键,我们可以用屏幕里面的虚拟按键代替,可是指纹识别Touch ID模块应该怎样解决?在今年CES2017展会上,Synaptics携各种最新人机交互技术亮相,涉及触控、显示、生物识别等多种人机交互领域的最新技术,当中包括能去掉那Home键的技术方案。

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Home键可以说Bye Bye

  早在2016年8月份,Synaptisc已经宣布了全新玻璃指纹识别传感器 Natural ID FS4500,这与一般手机厂商植入按键中的指纹识别传感器不一样,这款指纹传感器是可以置于手机屏幕的玻璃盖板下方,无需特别的按键,即可辨认用户的指纹。该解决方案可透过玻璃和陶瓷面板(厚度可高达300微米),兼容钢化玻璃。同时该传感器的大小只有6x6mm,可以供给各种手机厂商。

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成熟的电容式传感器方案

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  在2016年12月,Synaptics又发布了一款光学指纹传感器Natural ID FS9100,它与FS4500一样,也是面向手机和平板设计,同样可以置于手机屏幕的玻璃盖板下方,而其更是能透过1毫米的盖板玻璃扫描,相比FS4500的300微米(0.3毫米)提升很多。同时在传感器的原理方面,FS9100是光学传感器,较传统的电容式传感器,无需挖孔,正面的实体按键便有可能取消。假如能去掉实体按键,这必定会大幅降低玻璃的加工成本和难度,同时手机厂商也能有更大的外观设计度。

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  光学指纹传感器的穿透性相比传统电容式指纹传感器要好,可以透过1mm的盖板玻璃(现在市面上手机的玻璃厚度不超1mm),即使放在现在普遍采用的2.5D玻璃下也没有问题。同时光学传感器不会有湿手操作失败的问题,同时具有抗静电等特性。有人担心光学指纹传感器在体验上是否会比传统的电容式指纹(指我们现在主流手机采用的指纹识别)要差,如指纹识别准确率低、耗时长等。在今年CES的Synaptics的展台上有相关Demo产品,现场体验起来,不论是识别速度还是准确度都很不错,对比正在使用的iPhone 7 Plus,体验相近。虽然光学指纹传感是新技术,但是体验上与主流电容式指纹识别并无明显差距。

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  实际上,指纹识别传感器放哪里最好,并没有一个准确的说法,而Synaptics的理念便是帮助厂商能把指纹识别放在所有他们想放置的位置。通过FS9100,Synaptics把这个理念又向前迈进了一步。因为要在手机和平板的屏幕上任一固定位置或者是不固定位置,实现指纹识别功能,基本唯一可行的方案就是光学。这是因为电容传感技术需要极低的信噪比,并透过超过0.35mm的玻璃进行电容感应,因此在这一阶段使用电容技术就不太现实了。

  所以现在我们可以利用FS9100光学传感器,把指纹识别传感器放在屏幕下方的固定位置。虽然位置依然是固定的,但是不再局限在Home健这个实体按键上,厂商可以根据自己的ID设计需求来控制;而随着光学指纹技术的发展,未来我们可以在屏幕上任何一点实现指纹识别。

  当然我们也要看到屏幕中集成指纹识别仍然有技术的难题,那便是指纹和触控操作是处于手机的不同区域,相互不干扰,而指纹识别传感器放在屏幕下,这可能会与屏幕的触控传感器有干扰,如何准确识别用户是进行触控还是指纹识别,这将是一大难题。

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光学传感器(置于白色框里)

  技术依然会慢慢进步,我们也等待难题解决的一天。FS9100已经在CES2017展会上展出,手机上覆盖一块完整的玻璃,并没有开孔,而屏幕下方小框框里内置了光学指纹传感器。它的出现降低了玻璃盖板的生产难度,同时可以给予厂商最大限度的ID设计自由度,不再局限于现在的传感器设计,去掉Home键已经不是梦。FS9100目前已经开始出样,预计2017年年中和下半年量产出货。从这一点分析,三星S8采用光学指纹的传言似乎并不靠谱。

TDDI方案:显示触摸高度集成

  Synaptics提出的TDDI方案实际是把触控屏控制器和显示驱动器集成在单一芯片上,从而降低整体的成本。我们在CES上看到其展出大量采用TDDI方案的产品,包括华为Mate9、小米5S,中低端手机如华为畅享6S等,覆盖了主流手机厂商的各级各档位的产品。

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  Syanptics的TouchView TDDI产品组合能够支持从HD到WQHD等多种分别率。TouchView控制器能够把触控控制器IP和传统级专业显示驱动器技术集成到单一芯片解决方案,同时能够支持多点内嵌式和混合多点内嵌式,整体来说,TDDI技术可使系统的成本更低,简化供应链,也能够支持智能设备进行无边框的设计。

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  TDDI的最大优点在于功耗更低,厚度也可以更加轻薄,边框也可以更窄,成本必然会降低。可是由于当前面板厂工艺的问题,会有一定良品率的问题,前期有可能导致成本的上升,可是长远来说,TDDI的技术成本是要低于两颗芯片的。

多重生物认证方案:指纹+脸部识别多保险

  我们在Synaptics的展台上,现场人员为我们介绍了一款拥有指纹和面部识别两种生物识别方式的智能手机。我们看到,用户可以针对不用的应用、功能等设置不同组合的认证方式。例如安全级别不太高的应用可以选择面部识别或者指纹识别打开,而对于支付等安全级别较高的的应用功能,那可以设置面部+指纹识别同时符合才能完成开启。

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  现场体验了一番,在手机解锁等安全级别中等的操作,就如同我们使用现在手机解锁一般,快速而且准确率高。在进入一些隐私相册的时候,系统设置了指纹和面部识别同时符合才能准许,当只使用指纹识别的时候,系统会提示同时需要把面正对屏幕,当两者同时通过检测后便能顺利进入相册。不过可能因为是Demo的关系,面部识别的提示不太直观,当然这可以通过软件升级改进,而整个多重认证过程依然是迅速,准确率很不错。

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  这个多重生物认证方案是在CES2017上发布的,它能够为智能手机、平板电脑提供更灵活更安全的设计。用户可以通过多重融合的引擎,选择任意生物方式来进行认证。用户的指纹和面部生物特征完全集成在Synaptics Natural ID指纹传感器中,融合识别的结果是取决于多个生物特征,这既可以提高安全性,同时组合起来也令其更加灵活便捷。当我们带着手套或者其他不方便用指纹的时候,就可以选择以面部识别作为主要认证方式。

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  多重生物识别实际安全性能够提到很高,采用组合的方式需要两者都符合才能通过,安全级别得到提高。同时指纹识别和面部识别的组合,并不需要在原来的设备里面新增额外的硬件传感器,只要原设备是Synaptics的传感器,通过软件升级便可以使用这个功能,并不会增加成本。

  在安全技术方面,Synaptics多重生物特征融合引擎由Synaptics SentryPoint技术支持,如PurePrint防欺骗算法的Quantum Matcher技术。PurePrint防欺骗算法是利用特有人工智能技术检测指纹图像,可以区分真假手指,而面部识别同样采用防欺骗工具,能够同时检测眨眼和头部移动的多重组合动作。

手机形态或将有新的变革

  Synaptics是一间专注于移动计算、通信和娱乐设备人机界面交互开发解决方案设计的制造公司,涉猎移动、PC和汽车行业,提供人机交互解决方案,包括触摸屏、指纹、压力感应等等。Synaptics的光学指纹传感器等一系列新的人机交互特性的发布,将会推动手机ID外观设计的发展,不再纠结于Home健(指纹识别传感器)的位置。

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  从设计上来看,处于玻璃内层的传感器设计能令产品免于开孔,一整块的玻璃的设计自由度更加大;实用性来说,免于开孔之后,可以防止一些水、灰尘等细小物件进入产品内部,同时指纹识别模块可以根据需求放置在屏幕的任一个地方,灵活性更加大,当然初期这个需要硬件和软件的共同协调优化,以达到更加良好的体验。

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TDDI方案拥有更高集成度

  市场上并不是只有Synaptics一家在做指纹识别相关的技术,面临整个手机行业的增长放缓、竞争对手的挑战,Synaptics依然有很大的市场前景,因为现阶段产品对于指纹、显示、触控等人机交互等创新需求是增大的。虽然做指纹识别技术的公司很多,同时具备相当实力的厂家也不少,但是只有少数几家可以提供把指纹识别与其他显示、触摸传感器融合、置于玻璃下方等的技术解决方案。

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  随着CES结束和MWC的临近,网络中充斥着去掉Home键的三星S8渲染图设计。而按照指纹识别技术方案的市场来看,可能性很大,但不一定是光学指纹。Synaptics并不是唯一一家提供玻璃下内置指纹识别传感器方案的公司,我们看到高通、LG也有相应的方案,前者是超声波指纹,但在小米5s上的识别速度、准确率以及是凹槽设计上的用户体验没有比现在常见的电容式指纹好;后者LG新技术可以让小至 0.01 英寸的指纹识别模块放到手机屏幕玻璃之下,不过对厚度有要求。Synaptics的技术方案,包括Under-Glass的FS4500和光学FS9100,与竞争对手相比有优势也有不足,不过它的加入必然会推动指纹识别传感器置于融入屏幕玻璃下的发展和普及。

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三星S8渲染图(指纹识别处于屏幕玻璃下)

  在指纹识别不可或缺的当下,要想去掉Home键,指纹识别功能置于屏幕底下显然会成为当下手机设计的优先选择,这也会令手机外观设计具有更多可塑性和创新性。

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