2013年9月，蘋果發(fā)布了第一款指紋解鎖的手機(jī)， iPhone 5S，從此我們就告別了輸入密碼解鎖手機(jī)的時代。今年1月，vivo發(fā)布了第一款有屏下指紋識別技術(shù)的手機(jī)：vivo X20 Plus UD，從此不需要解鎖鍵也可以指紋解鎖。

擁有屏下指紋解鎖技術(shù)的公司，并不是一家手機(jī)公司，是來自美國專攻人機(jī)互動技術(shù)的Synaptics公司。隨著越來越多的公司和Synaptics簽下技術(shù)合約，華為、小米以及更多的公司也相繼推出了類似的屏下指紋解鎖的產(chǎn)品。 今天我們就從技術(shù)原理和發(fā)展方向的角度來了解一下屏下指紋技術(shù)。

按鍵式 VS 屏下指紋解鎖

在手指解鎖的短暫的一秒內(nèi)，你的手機(jī)需要完成以下四個步驟：獲取一張指紋的圖像；從圖像中獲取指紋信息；與備份的標(biāo)準(zhǔn)指紋信息進(jìn)行比較；決定是否解鎖手機(jī)。屏下指紋解鎖，和傳統(tǒng)指紋鍵解鎖不一樣的地方，主要在于獲取指紋圖像的方式。

按鍵式解鎖使用的電容傳感器來解鎖手機(jī)，感受的是指紋的凹凸。電容傳感器通過將凹凸變成電壓大小，來錄入指紋信息。類似的，手機(jī)觸屏使用的傳感器也是電容傳感器 ，但區(qū)別在于按鍵指紋解鎖對于精確度是指紋級別，而觸屏是指尖級別，比指紋大很多。需要達(dá)到指紋級別的清晰度，對于上層玻璃材料，傳感器密集度，以及和顯示屏合并為一體的技術(shù)都有難度。需要完成屏下解鎖，Synaptics用了另外一種傳感系統(tǒng)。

屏下指紋技術(shù)用的則不是電容傳感器，而是圖像傳感器。這類傳感器和相機(jī)上的傳感器類似，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后再復(fù)原電信號成為圖像。屏下指紋的光學(xué)傳感器安放在OLED顯示屏的下面，透過半透明的OLED顯示屏來給屏幕上的指紋照一張相片。

vivo手機(jī)在每一次屏下解鎖的時候都會有一個從指紋蔓延出來閃電的動畫，而那個動畫的作用當(dāng)然不止是為了炫酷。在動畫播放的時候會有一束強(qiáng)光從屏幕底下射出來，照亮你的指紋，同時屏幕下方的光學(xué)傳感器開啟，拍攝一張你指紋的照片。 如果你擁有一臺vivo的屏下指紋手機(jī)，如果你把手機(jī)屏幕關(guān)閉偏45度對著光線，你可以通過半透明的OLED顯示屏看到屏幕下面的方形的光學(xué)傳感器。

由于屏幕指紋技術(shù)依賴的是屏幕下的光學(xué)傳感器，所以對顯示屏的要求是：薄，半透明。由于傳統(tǒng)的液晶顯示屏存在需要打背光，需要多層偏光片的需求，顯示屏組成不透明也不薄，所以屏下指紋技術(shù)只能配套OLED顯示屏（有關(guān)OLED顯示屏詳情見你的屏幕比你浪：OLED和曲面屏發(fā)展史 | 鈦科普）

除了傳感器的不同，屏下指紋技術(shù)和按鍵指紋技術(shù)在信息識別上非常類似。在獲取了指紋的圖像之后，會提取指紋中有特點的紋路，比如分叉和回路，然后比較和之前錄入指紋中相應(yīng)特殊紋路的相對位置，來決定是否解鎖手機(jī)。

把我的指紋交給你安全嗎？

除了方便和快捷，任何手解鎖技術(shù)都是為了保證手機(jī)內(nèi)部信息的安全性。一般來說，安全性一半來自于兩方面：解鎖信息的獨特性，復(fù)制解鎖信息的可行性。解鎖信息的獨特性，從指紋解鎖的角度來說，在于人群中和你有類似指紋的人有多少。依據(jù)蘋果的數(shù)據(jù)，指紋解鎖在每5萬人中有一個人可以解鎖你的手機(jī)，而3D面部識別技術(shù)在100萬人中才能有一個能解鎖手機(jī)，而三星使用的虹膜解鎖技術(shù)，概率是120萬人中才有一個。

然而手機(jī)的安全性不止在于解鎖信息的獨特性，更在于復(fù)制解鎖信息的難度。傳統(tǒng)的按鍵指紋解鎖，因為感受的是指紋的凹凸，需要指紋的3D模型才能完成解鎖，而屏下手機(jī)解鎖使用的光學(xué)系統(tǒng)，只需要一張指紋的高清照片即可完成屏幕解鎖，復(fù)制難度相對較低。

同樣的道理，3D面部解鎖不僅收集面部的3D信息，還有體溫信息，所以即使有一個硅膠制作的3D面部模型，還需要模擬人的體溫才能讓3D面部解鎖，而2D虹膜解鎖技術(shù)只需要一張打印的高清虹膜圖片即可解鎖手機(jī)，復(fù)制較容易。

相比采集虹膜信息，指紋的高清圖片比較難以采集和仿制，所以從這一點上指紋解鎖比虹膜解鎖更安全，但是指紋解鎖并不是目前手機(jī)市場內(nèi)最安全的解鎖手機(jī)方式。同時，屏下指紋技術(shù)也是一項較為新的技術(shù)，在未來，通過硬件方式增加傳感器，例如增加溫度傳感器來辨別指紋到底是來自手指還是照片，或者通過軟件強(qiáng)化算法的方式，屏下指紋解鎖技術(shù)的安全性能還是有提高的空間的。

屏下指紋的下一步？

除去安全問題，屏下指紋技術(shù)還是給手機(jī)的發(fā)展帶了了質(zhì)變：不需要指紋鍵，離手機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)真正全屏更靠近了一步，從產(chǎn)品設(shè)計的角度來說打開了很多新的空間。雖然目前屏下指紋解鎖只局限于屏幕上的一小塊區(qū)域，理論上指紋解鎖可以覆蓋整個屏幕，只需要加大屏幕下方的光學(xué)傳感器大小。也許在不久的將來，簡單地把手放在手機(jī)上的動作就能解鎖手機(jī)。

8月23號新出的OPPO R17不僅把指紋解鎖技術(shù)移到了屏幕下面，也把之前劉海屏的紅外3D面部識別移到了屏幕下面。留在屏幕上方的，就只有一個前置攝像頭了。由于OLED有薄和半透明的特點，也許不久之后前置攝像頭也會移到屏幕之下，形成真正的全屏手機(jī)。

屏下指紋技術(shù)是屏下各種技術(shù)的開始。屏下技術(shù)給產(chǎn)品設(shè)計帶來的變革，給用戶帶來的方便與快捷，都會讓這項技術(shù)有不少生機(jī)。（本文首發(fā)鈦媒體，作者/黃竹皮，編輯/項歐）