超声波指纹识别（为什么只有三星用超声波指纹）原创Referline参考线2021-03-19 15:09:31
vivo 发布市面第一款量产的屏下指纹识别手机，X20 Plus（屏幕指纹版）后的三年时间里，「屏下指纹」已成为了各大厂商旗舰，甚至是中端、入门 OLED 机型的标配。
iPhone 5s 带起手机的指纹识别技术发展至今，已诞生了三种不同的主流解决方案，一是电容、二是光学，三是超声波。
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电容式指纹识别技术
跟 iPhone 5s 一同诞生的 TouchID，用的是「电容式指纹识别」技术，内部含有电容器、压力感应和热感应等传感器。
（图片 pinho / unsplash）
简单来说，压力感应传感器在感知到压力时，会调动电容器用来对指纹进行扫描，利用指腹纹理的细微凹凸落差产生的电势差识别指纹，进而形成指纹灰度影像，再跟事前录好的指纹库数据进行比对匹配，就能完成识别，其中的热感应传感器主要是用来判定活体特征。
不过在 OLED 全面屏时代，「电容式指纹识别」技术的组件难以跟 OLED 面板融合，于是「光学式指纹识别」技术正式登上手机指纹识别的历史舞台，不，应该算是「重返舞台」。
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光学式指纹识别技术
说是「重返舞台」，是因为「光学式指纹识别」并不算是什么新鲜的技术了，它其实早于电容式，光学式指纹识别早早地存在于各大公司的指纹考勤机、门禁机上。
基本原理很简单，就是直接给手指指腹打上一束（可见）光，照亮指纹并由下方的图像传感器（如 CMOS、CCD）接收，直接记录下指纹的灰度影像来直接进行数据比对。
▲ 使用光学式指纹识别的 vivo X60 Pro+ 与 OPPO Find X2 Pro
相比起电容式，光学式指纹识别的结构其实更简单，识别模块能很自然地隐藏在 OLED 面板之下，在 OLED 像素之间捕获到指纹信息，另外，自发光的 OLED 面板天然地就是个指纹识别的光源，指纹识别时 OLED 特定区域亮起就能直接给识别模块提供光源，开始识别。
这种实现屏下指纹识别的方法成本相对简单经济，是当今最主流、且较为成熟的一种屏下指纹识别方式。
此外，还有另一种更先进的屏下指纹识别技术 —— 超声波式指纹识别。
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超声波式指纹识别技术
超声波式指纹识别技术，顾名思义就是利用超声波作为采集媒介的指纹识别技术啦。
▲ 使用超声波式指纹识别的魅族 18 Pro
利用超声波来扫描捕捉指腹纹理，再进行建模、比对和分析，实现指纹识别。超声波具有一定的穿透性，能穿透 OLED 面板和屏幕外玻璃，因此不仅适合于普通实体的指纹识别模块上，也适合作为屏下指纹识别。
高通就很热衷于超声波式指纹识别，魅族 18 和魅族 18 Pro 是最新一款采用超声波屏下指纹识别技术的机型，它的识别准确率之高、识别速度之快，直接击破了我对「屏下指纹 = 慢」的刻板印象，蜻蜓点水般触摸一下指纹区域就能迅速完成识别并解锁（当然前提要保证接触面积），完全可以跟市面上最快的独立式指纹识别模块媲美。
▲ 魅族 18 Pro（超声波）
▲ 三星 Galaxy S21（超声波）
▲ OPPO Find X2 Pro（光学）
▲ vivo X60 Pro+（光学）
除了魅族，三星也是超声波式指纹识别的拥趸，最新的 Galaxy S21 指纹解锁准确率也挺高，速度也挺快，但还是要比魅族 18 慢那么一丢丢。
▲ 使用超声波式指纹识别的三星 Galaxy S21
前面提到超声波具有一定的穿透性，而超声波指纹识别率基本不受水影响，即使是湿手，也能轻易解锁。
其实近年来，不少采用光学式指纹识别也对湿水指纹识别进行了优化，湿手识别率是上去了，但速度会比干指纹要慢些。
快，但不全等于更好用
光学和超声波，这两种指纹识别技术如果类比脸部识别技术，光学式好比普通的单摄像头脸部识别，超声波识别好比 3D 结构光识别的 FaceID，它们的优缺点也比较相似，光学识别需要外部光源，OLED 屏幕会在手指放下的一刻会亮起强光，这在昏暗的夜间体验可不算太友好；而超声波识别的精度相对较高，更安全，速度也更快些。
▲ 三星 Galaxy S21 / 魅族 18 Pro / OPPO Find X2 Pro / vivo X60 Pro+
但快归快，体验上的好坏除了技术上的先天优势，还得看各家厂商的调教和设计，以及方案供应商的技术成熟度，例如，即使硬件做得再好，识别率再高，落实到具体机型，如果识别区域太过靠底，单手操作体验也不太友好。
超声波指纹识别有个最大的天敌，那就是「保护膜」，特别是较厚实的钢化膜。超声波虽然有穿透性，但遇到较厚、密度较大的物体时会很难穿过。
这里我们来做了个试验，选来了一张实测厚度为 0.439mm 的钢化膜，分别贴在三星 Galaxy S21、魅族 18 Pro，以及 OPPO Find X2 Pro 和 vivo X60 Pro+ 的屏幕指纹识别区域。
▲ 贴钢化膜后的三星 Galaxy S21 和魅族 18 Pro 无法正常录入指纹
▲ 贴钢化膜后的 OPPO Find X2 Pro 和 vivo X60 Pro+ 正常录入指纹
无论手指再怎么用力贴近屏幕，采用超声波式的魅族 18 Pro 和三星 Galaxy S21 都是完全无法正常采集到指纹信息的；而同样的膜贴在光学式指纹识别的 vivo X60 Pro+ 和 OPPO Find X2 Pro 的屏幕上，识别速度虽有打折，但至少是可以准确识别。
三星在初次使用这项技术的 Galaxy S10 身上，也因此开始在出厂标配了一张厚度适合的软质膜。而魅族 18 Pro 的超声波指纹识别精度、速度，以及位置的设计都让我非常满意，但想吐槽的是出厂配备的软膜质感真的有些廉价。
所以说采用超声波屏下指纹识别的机型想要用上指纹识别，就基本是告别钢化膜，甚至是较厚的软膜了。
撰文 / Chillwim
摄影 / Chillwim
视觉 / 66