你以為買個方案裝上就能用？屏下指紋的設計難點在哪裡

屏下指紋技術應用越來越普及

2018年鈦媒體觀察到相當多的手機開始採用屏下指紋解鎖技術，從vivo第一個在MWC展會上推出具備屏下指紋識別技術的原型機vivo X20Plus UD，到發布vivo X21屏幕指紋版，vivo NEX，之後是華為Mate RS、小米8探索版，最近魅族 16和OPPO R17也都採用了屏下指紋解鎖技術，這背後其實有很多有意思的事情可講。

屏下指紋解鎖技術你所不知道的小秘密

屏下指紋解鎖，是一個很有意思的技術，原理是：屏下指紋的光學感測器安放在OLED顯示屏的下面，這類感測器和相機上的感測器類似，將光信號轉換成電信號，然後再復原電信號成為圖像。透過半透明的OLED顯示屏來給屏幕上的指紋照一張相片，最後把這個指紋照片和前期錄入的備份指紋做比對，如果一致，就解鎖成功。

屏下指紋結構圖

從表面看是把原來的實體指紋解鎖方式改成了「看不見的」屏幕下指紋解鎖，解鎖形式發生了變化，可目前的屏下指紋解鎖的速度並沒有實體鍵解鎖速度快，那為什麼各家廠商還是要在不停推出屏下指紋解鎖的手機呢？

這就要說到智能手機的發展趨勢。高性能是手機發展追求的維度之一，但隨著性能提升不能帶來更大使用上感受的差異化時，消費者對於手機的追求則從高性能本身向功能的差異化開始轉變。這時候真正的全面屏技術登場了，更大的屏佔比會帶來更好的視覺體驗，但你讓原來的實體指紋鍵往哪放？

一種通常的解決方式是把指紋實體按鍵放在機身背後。這種操作方式做的最好的手機是鎚子，把後面的logo和指紋識別合二為一，一點不突兀，但更多的是發生了設計上的尷尬，比如三星的note8就出現解鎖時，手指頭按到了後置攝像頭上。所以，屏下指紋解鎖技術的出現完美的解決了這件事。

屏下指紋技術，掌握在少幾家企業手中，比較知名的是美國 Synaptics和國內的匯頂科技，採用CMOS光學感測器拍攝方式，是目前商用主流方式。而採用超聲波掃描技術的高通因為遲遲沒有商業化，現在還沒什麼影響力。

隨著採用屏下指紋技術的手機越來越多，屏下指紋模塊的成本從年初的15美元變成現在的7-9美元。屏下指紋技術開始從旗艦機向主流中端手機下探。

屏下指紋技術研發背後的難點

既然屏下指紋技術有上游廠商在研發，手機廠商買過來用就好。包括在鈦媒體最近一期競拍話題《國產手機到底憑什麼翻身？》中，也有用戶討論認為國產手機廠商的「創新」都是拿來主義，這種說法到底對不對，只有深入調研才有發言權。

OPPO R17屏下指紋解鎖

最新的一款採用屏下指紋技術的手機是8月23日OPPO發布的R17，這是一款售價3499元，定位主流價位的產品。據OPPO工程師向鈦媒體介紹，OPPO是從2017年開始關注屏下指紋技術，而當時的上游提供商Synaptics和匯頂科技的技術識別時間大概在0.6秒相比傳統實體按鍵最快0.2秒的解鎖時間還有較大差距，這對於用戶的使用體驗來說，傷害比較大。因此，OPPO沒有急於搶首發，上馬這項技術，而是選擇成立了相關的技術小組，自主研發，持續跟進優化屏下指紋技術。

此時，另一家國內屏下指紋方案供應商思立微進入了OPPO視野，雙方技術方向一致，採用光線感測器方案，在軟體演算法上的協調也通暢，OPPO最終選擇了思立微的屏下指紋方案。

手指頭乾濕度變化影響解鎖成功率

但問題也隨之而來，年輕的思立微更像是一個屏幕指紋方案的整合商，除了硬體方案之外，它整合了Precise Biometrics公司的演算法，這是一家有著20多年指紋演算法研發的瑞典公司。可這個演算法還達不到OPPO的要求，於是OPPO牽頭成立了三方合作小組，提供了大量圖像樣片進行演算法優化，最終實現了屏下指紋在恆溫下的識別率接近傳統電容式指紋方案。

屏下指紋識別率和速度成為難點

可環境溫度的突然改變會影響手指乾濕度，從而影響了識別率，舉個例子，當用戶從溫度高的環境進入溫度低的環境，手指會變干，而干手指的指紋圖像質量相對較差，解鎖率成功率就會低。於是OPPO工程師聯合三方針對一些特定場景進行了優化，降低了手指干/濕度變化對識別率造成的影響，並且藉助於AI自進化的機制，讓演算法可以持續學慣用戶的指紋，並不斷更新指紋模板，用戶使用時間越長，識別準確率也就越高，目前的黑屏下解鎖速度可以達到0.41秒。

「國人愛貼膜」是另一個挑戰

買了手機一定要貼膜，這是現在消費者最愛乾的事情。但這對於屏下指紋產生了巨大挑戰。

屏幕都存在偏光方向，光信號通過屏幕會產生一定的折射現象，這樣就會干擾屏幕信號。OPPO工程師解決方法是把屏幕的偏光方向改成和指紋Sensor的方向一致，這樣光信號可以不受干擾的通過屏幕。

貼膜不是件「小事」

而屏幕上的貼膜也存在偏振方向，對光信號的傳導也會產生影響，OPPO工程師通過對裁切工藝進行升級，讓膜材的偏振方向與屏幕偏振方向保持一致，這就實現了貼膜、屏幕、指紋Sensor三者的一致，解決了偏振問題對光線產生的折射影響，完美匹配光感屏幕指紋。從貼膜這件「小事」中，可見OPPO工程師的用心。

屏下指紋技術在2018年會加快普及，成為一種主流的指紋解鎖方式。而屏下指紋技術從現在的單點區域觸摸技術正在被區域性觸摸屏技術所替代，OPPO工程師告訴鈦媒體，半屏式和全屏式的屏下指紋解決方案產品會在明年上半年問世，科技的發展速度總是比我們想像的更快到來。

可見，屏下指紋技術採用誰家提供並不是最關鍵因素。OPPO能夠從用戶使用體驗出發考慮，協調硬體技術和演算法的優化，利用AI演算法的學習能力，讓指紋識別速度越來越快。2018年手機的創新突破正在從單點技術應用，向軟硬體協同解決方案轉向，手機企業能否甄別上游晶元供應商方案的優劣勢，能否洞察用戶體驗的需求，這才是做出一部好手機的重要因素。（本文首發鈦媒體，作者/項歐）

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