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vivo X23屏下指纹速度大提升?高通功不可没

2018-10-12 08:29:53已围观来源:爱活网编辑:安然

  进入全面屏时代以来,越来越高的屏占比满足了人类的视觉需要,却也让不少习以为常的需求成为了历史——前置指纹解锁功能就是其中之一。在去年,苹果发布了iPhone X,它以隐藏在刘海区域的Face ID组件取代了沿用数代的Touch ID指纹解锁按钮,正式开启了刷脸解锁的时代。

  然而,谁也不能确定这就是智能手机安全的唯一方向,毕竟在许多使用场景,指纹解锁的体验无疑更胜一筹。也正因如此,以vivo为首的一大批厂商仍然致力于全面屏手机指纹解锁方案的研究,通过屏下指纹传感器与屏幕面板的结合,不少产品已经兼具了高屏占比以及指纹识别功能。

  最新的 vivo X23上搭载了第四代屏幕指纹技术,整体解锁速度已经缩短至0.35s。但近期,vivo又联合美国芯片巨头高通发布了重磅消息,宣布结合高通骁龙移动平台的硬件性能,vivo X23的解锁速度将得到进一步提升,部分刁钻场景的解锁速度甚至提升会超过30%。那这是怎么做到的呢?

  屏下指纹,OLED显示屏的绝佳伴侣

  我们知道,在智能手机上最常见的指纹识别方案是电容指纹识别方案,它不仅识别速度快,精度高,同时制造工艺和成本也相对低廉。不过唯一的问题在于,电容指纹识别方案需要厂商设置单独的识别按键,在当前智能手机屏占比需求愈来愈高的当下,正面空间被进一步压缩,因此不少手机都选择了后置指纹识别方案。

  不过无数实例都已经证明了正面指纹识别相较后置指纹识别体验更好,为了能在全面屏时代继续提供与过去相仿的使用习惯,“在屏幕内实现指纹识别”的想法自然的应运而生。早在2017年7月MWC期间,vivo就在Xplay 6的一台原型机上展示了屏幕指纹识别技术,不久之后这一技术便落地到vivo X20 Plus上,正式宣告商用。

  那么屏下指纹是如何在屏幕内实现指纹解锁的呢?实际来说,屏下指纹方案是一种光学指纹识别技术,原理是将手指贴放到光学镜片上,利用光速照射手指,然后再反射到传感器上进行采集和识别。

  事实上,光学指纹识别技术由来已久,它也是各类指纹识别方案里应用场景最广泛的技术。例如我们常见的考勤机,门禁设备以及大多数指纹门锁,都采用了光学指纹识别技术。传统光学指纹识别方案主要由光源、三棱镜和感光组件构成——通过光源照亮指纹,然后利用三棱镜将指纹投射到感光组件上进行识别。

  受限于识别组件的体积因素,在2017年之前,电容式指纹识别一直都是智能手机最为偏爱的方案。更为重要的是,早期光学指纹识别方案无法对皮肤真皮层进行识别,相较于成熟的电容指纹识别方案,虽然识别精度更高,但整体的识别速度很难满足普通用户对于解锁的需要。

  无疑,小型化的光学指纹识别方案正赶上了智能手机全面屏浪潮的大好时机。在2016年,包括新思、汇顶在内的厂商逐步发布基于OLED显示屏的光学指纹识别方案,至此光学指纹识别方案正式成为屏下指纹识别最得力的组成。目前,几乎所有的屏下指纹识别方案都由OLED屏幕、CMOS以及Lens组成,vivo X23所采用的第四代光电指纹识别方案同样如此。

  看到这里也许有人会产生疑惑了,为什么屏下指纹方案都是基于OLED显示屏呢?采用传统LCD屏幕无法实现屏下指纹吗?答案似乎是显而易见的。由于光学指纹识别方案的原理是透过CMOS将光信号转变为电信号,因此放置在面板下放的CMOS传感器本身需要从屏幕面板中获取到光信号,这决定了屏幕面板本身需要具备一定的透光性。

  我们知道,传统TFT LCD屏幕的结构需要背光模组以及导光板,因此光本身无法通过面板传导至CMO传感器。而OLED面板则没有这样的问题,由于OLED中磷材料自发光的特性,使得OLED本身不需要背光模组,因此面板厚度可以做的更薄,它自然而然就能成为识别模组中的光源。同时,由于面板足够薄,因此光线本身可以透过像素间的缝隙导入至CMOS传感器,从而令在屏幕中实现指纹识别的功能。

  在vivo X23中,vivo选用了尺寸更大的CMOS组件,这意味着整体的识别区域相较以往变得更大,在短时间内CMOS能接受的信息更多,最终令识别速度有了显著提升。根据vivo官方的数据,vivo X23在亮屏状态下的指纹解锁速度已经提升至0.35s,几乎与传统电容式识别方案的速度保持一致。

  如有神助的高通骁龙670 也让指纹识别更进一步

  更先进的硬件基础与软件优化已经显著提升了手机的解锁体验和体验,但vivo X23指纹识别的秘密还不止如此。事实上,实现更快更安全的解锁还与SoC底层优化有关,vivo X23所搭载的高通骁龙670移动平台已经为屏下指纹开辟出了一条“高速通道”。 高通骁龙670移动平台相较于骁龙660 AI性能提升高达1.8倍,所采用与更高层级移动平台相同的Hexagon 685 DSP,这一始终在线、始终感知的移动平台支持高效的传感器管理功能,是运行AI应用计算算法的绝佳选择。

  我们知道,无论是数字密码还是生物加密,最终的目标都是为了用户资料的安全,因此当前智能手机加密的主流做法,就是采用TrustZone进行硬件级加密处理,包括指纹、密码等一系列验证信息,都被存放在TrustZone中。从很早开始,高通就已经在旗下处理器中添加TrustZone模块来确保用户的数据安全,在高通骁龙670移动平台中同样存有TrustZone模块,无论是屏下指纹识别、人脸识别还是传统电容式指纹识别,都需要用到TrustZone。

  按照传统架构,TrustZone将每个物理核心分为两个虚拟核心,一个为非安全核心,运行非安全世界代码;另一个为安全核心,运行安全世界代码。根据不同的运行需求,两个虚拟核心通过Monitor Mode相互切换,而这一切都基于CPU进行运算。比如,当你手指放置到指纹识别区域时,系统会自动唤醒处理器,这时TrustZone知道用户正在寻求储存在芯片中的指纹信息,CPU会负责识别和对比两者是否一致,当两者一致系统就会通过验证。

  但这显然还不是最快的方案。我们知道,相较于聪明的CPU而言,DSP本身虽然只能进行特定的顺序处理,但它的执行效率却更高,因此,如果将对比和识别的工作交给DSP,那么整体的解锁过程将会变得更快、更安全,而高通显然就是这么干的。

  在vivo X23中,为了打造更具突破性的指纹解锁速度,高通已经在Hexagon DSP中另辟了工作区域,并与TrustZone之间建立起了基于硬件的安全传输信道。在处理速度方面,与传统利用CPU运算相比,DSP能够带来快达3倍的指纹解锁速度。同时,更快的速度也意味着在同一时间内芯片能处理更多的信息,整体的识别率也自然更佳。不仅如此,用于处理指纹运算的DSP,不但能保护用户敏感数据和生物特征信息,还独立于应用程序及操作系统之外,即使操作系统层面遭受攻击,也能为保存在硬件中的信息提供保护。

  用起来很快的屏下指纹

  至此,vivo X23的大CMOS才终于有了用武之地,比如在刁钻场景下,它的整体解锁速度有了近30%的提升,诸如传统屏下指纹无法应对的湿手场景,vivo X23也已经能够轻松应对了。

  实际上以实际体验来看,在日常使用中,vivo X23的屏下指纹识别体验已经追上了大多数电容指纹识别的手机,在容错率和识别速度方面都有不错的表现。

  在指纹识别的一些小细节上,vivo X23也有了进步。比如在系统中也能对屏下指纹识别的动画进行设置,官方提供了三种不同的解锁动画供消费者选择。动画效果从一定程度上消除了用户解锁的等待过程,它或许不会为解锁提速,但却能让感觉变得更好。

  同时,如果你不爱用指纹解锁,vivo本身也提供了人脸解锁方案,这其中也有一些门道可以说。vivo X23的人脸解锁不仅依托前置摄像头实现,在顶部微缝听筒的一侧还镶嵌了一颗隐藏的红外传感器,因为这颗传感器的存在,可以实现全黑暗环境的识别解锁。这也意味着若是在关灯的夜晚,即便手机屏幕处于最暗的状态下,无需额外补光,X23也能实现同样精准的人脸解锁。

  不过,人脸识别作为一种安全程度较低的加密方式,仍然只能用于系统的解锁,它无法被用于安全支付。

  软硬件结合的又一次胜利

  无疑,vivo X23的指纹识别虽然在不到一秒的时间内就能实现解锁,但其背后却是高通骁龙670移动平台数以亿次运算的结果。看似简单零点几秒的速率提升,却又是另一次软硬件结合的胜利。