本文來自愛活網(wǎng)

　　進(jìn)入全面屏?xí)r代以來，越來越高的屏占比滿足了人類的視覺需要，卻也讓不少習(xí)以為常的需求成為了歷史——前置指紋解鎖功能就是其中之一。在去年，蘋果發(fā)布了iPhone X，它以隱藏在劉海區(qū)域的Face ID組件取代了沿用數(shù)代的Touch ID指紋解鎖按鈕，正式開啟了刷臉解鎖的時代。

　　然而，誰也不能確定這就是智能手機(jī)安全的唯一方向，畢竟在許多使用場景，指紋解鎖的體驗(yàn)無疑更勝一籌。也正因如此，以vivo為首的一大批廠商仍然致力于全面屏手機(jī)指紋解鎖方案的研究，通過屏下指紋傳感器與屏幕面板的結(jié)合，不少產(chǎn)品已經(jīng)兼具了高屏占比以及指紋識別功能。

　　最新的 vivo X23上搭載了第四代屏幕指紋技術(shù)，整體解鎖速度已經(jīng)縮短至0.35s。但近期，vivo又聯(lián)合美國芯片巨頭高通發(fā)布了重磅消息，宣布結(jié)合高通驍龍移動平臺的硬件性能，vivo X23的解鎖速度將得到進(jìn)一步提升，部分刁鉆場景的解鎖速度甚至提升會超過30%。那這是怎么做到的呢？

　　屏下指紋，OLED顯示屏的絕佳伴侶

　　我們知道，在智能手機(jī)上最常見的指紋識別方案是電容指紋識別方案，它不僅識別速度快，精度高，同時制造工藝和成本也相對低廉。不過唯一的問題在于，電容指紋識別方案需要廠商設(shè)置單獨(dú)的識別按鍵，在當(dāng)前智能手機(jī)屏占比需求愈來愈高的當(dāng)下，正面空間被進(jìn)一步壓縮，因此不少手機(jī)都選擇了后置指紋識別方案。

　　不過無數(shù)實(shí)例都已經(jīng)證明了正面指紋識別相較后置指紋識別體驗(yàn)更好，為了能在全面屏?xí)r代繼續(xù)提供與過去相仿的使用習(xí)慣，“在屏幕內(nèi)實(shí)現(xiàn)指紋識別”的想法自然的應(yīng)運(yùn)而生。早在2017年7月MWC期間，vivo就在Xplay 6的一臺原型機(jī)上展示了屏幕指紋識別技術(shù)，不久之后這一技術(shù)便落地到vivo X20 Plus上，正式宣告商用。

　　那么屏下指紋是如何在屏幕內(nèi)實(shí)現(xiàn)指紋解鎖的呢？實(shí)際來說，屏下指紋方案是一種光學(xué)指紋識別技術(shù)，原理是將手指貼放到光學(xué)鏡片上，利用光速照射手指，然后再反射到傳感器上進(jìn)行采集和識別。

　　事實(shí)上，光學(xué)指紋識別技術(shù)由來已久，它也是各類指紋識別方案里應(yīng)用場景最廣泛的技術(shù)。例如我們常見的考勤機(jī)，門禁設(shè)備以及大多數(shù)指紋門鎖，都采用了光學(xué)指紋識別技術(shù)。傳統(tǒng)光學(xué)指紋識別方案主要由光源、三棱鏡和感光組件構(gòu)成——通過光源照亮指紋，然后利用三棱鏡將指紋投射到感光組件上進(jìn)行識別。

　　受限于識別組件的體積因素，在2017年之前，電容式指紋識別一直都是智能手機(jī)最為偏愛的方案。更為重要的是，早期光學(xué)指紋識別方案無法對皮膚真皮層進(jìn)行識別，相較于成熟的電容指紋識別方案，雖然識別精度更高，但整體的識別速度很難滿足普通用戶對于解鎖的需要。

　　無疑，小型化的光學(xué)指紋識別方案正趕上了智能手機(jī)全面屏浪潮的大好時機(jī)。在2016年，包括新思、匯頂在內(nèi)的廠商逐步發(fā)布基于OLED顯示屏的光學(xué)指紋識別方案，至此光學(xué)指紋識別方案正式成為屏下指紋識別最得力的組成。目前，幾乎所有的屏下指紋識別方案都由OLED屏幕、CMOS以及Lens組成，vivo X23所采用的第四代光電指紋識別方案同樣如此。

　　看到這里也許有人會產(chǎn)生疑惑了，為什么屏下指紋方案都是基于OLED顯示屏呢？采用傳統(tǒng)LCD屏幕無法實(shí)現(xiàn)屏下指紋嗎？答案似乎是顯而易見的。由于光學(xué)指紋識別方案的原理是透過CMOS將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘�，因此放置在面板下放的CMOS傳感器本身需要從屏幕面板中獲取到光信號，這決定了屏幕面板本身需要具備一定的透光性。

　　我們知道，傳統(tǒng)TFT LCD屏幕的結(jié)構(gòu)需要背光模組以及導(dǎo)光板，因此光本身無法通過面板傳導(dǎo)至CMO傳感器。而OLED面板則沒有這樣的問題，由于OLED中磷材料自發(fā)光的特性，使得OLED本身不需要背光模組，因此面板厚度可以做的更薄，它自然而然就能成為識別模組中的光源。同時，由于面板足夠薄，因此光線本身可以透過像素間的縫隙導(dǎo)入至CMOS傳感器，從而令在屏幕中實(shí)現(xiàn)指紋識別的功能。

　　在vivo X23中，vivo選用了尺寸更大的CMOS組件，這意味著整體的識別區(qū)域相較以往變得更大，在短時間內(nèi)CMOS能接受的信息更多，最終令識別速度有了顯著提升。根據(jù)vivo官方的數(shù)據(jù)，vivo X23在亮屏狀態(tài)下的指紋解鎖速度已經(jīng)提升至0.35s，幾乎與傳統(tǒng)電容式識別方案的速度保持一致。

　　如有神助的高通驍龍670 也讓指紋識別更進(jìn)一步

　　更先進(jìn)的硬件基礎(chǔ)與軟件優(yōu)化已經(jīng)顯著提升了手機(jī)的解鎖體驗(yàn)和體驗(yàn)，但vivo X23指紋識別的秘密還不止如此。事實(shí)上，實(shí)現(xiàn)更快更安全的解鎖還與SoC底層優(yōu)化有關(guān)，vivo X23所搭載的高通驍龍670移動平臺已經(jīng)為屏下指紋開辟出了一條“高速通道”。 高通驍龍670移動平臺相較于驍龍660 AI性能提升高達(dá)1.8倍，所采用與更高層級移動平臺相同的Hexagon 685 DSP，這一始終在線、始終感知的移動平臺支持高效的傳感器管理功能，是運(yùn)行AI應(yīng)用計(jì)算算法的絕佳選擇。

　　我們知道，無論是數(shù)字密碼還是生物加密，最終的目標(biāo)都是為了用戶資料的安全，因此當(dāng)前智能手機(jī)加密的主流做法，就是采用TrustZone進(jìn)行硬件級加密處理，包括指紋、密碼等一系列驗(yàn)證信息，都被存放在TrustZone中。從很早開始，高通就已經(jīng)在旗下處理器中添加TrustZone模塊來確保用戶的數(shù)據(jù)安全，在高通驍龍670移動平臺中同樣存有TrustZone模塊，無論是屏下指紋識別、人臉識別還是傳統(tǒng)電容式指紋識別，都需要用到TrustZone。

　　按照傳統(tǒng)架構(gòu)，TrustZone將每個物理核心分為兩個虛擬核心，一個為非安全核心，運(yùn)行非安全世界代碼；另一個為安全核心，運(yùn)行安全世界代碼。根據(jù)不同的運(yùn)行需求，兩個虛擬核心通過Monitor Mode相互切換，而這一切都基于CPU進(jìn)行運(yùn)算。比如，當(dāng)你手指放置到指紋識別區(qū)域時，系統(tǒng)會自動喚醒處理器，這時TrustZone知道用戶正在尋求儲存在芯片中的指紋信息，CPU會負(fù)責(zé)識別和對比兩者是否一致，當(dāng)兩者一致系統(tǒng)就會通過驗(yàn)證。

　　但這顯然還不是最快的方案。我們知道，相較于聰明的CPU而言，DSP本身雖然只能進(jìn)行特定的順序處理，但它的執(zhí)行效率卻更高，因此，如果將對比和識別的工作交給DSP，那么整體的解鎖過程將會變得更快、更安全，而高通顯然就是這么干的。

　　在vivo X23中，為了打造更具突破性的指紋解鎖速度，高通已經(jīng)在Hexagon DSP中另辟了工作區(qū)域，并與TrustZone之間建立起了基于硬件的安全傳輸信道。在處理速度方面，與傳統(tǒng)利用CPU運(yùn)算相比，DSP能夠帶來快達(dá)3倍的指紋解鎖速度。同時，更快的速度也意味著在同一時間內(nèi)芯片能處理更多的信息，整體的識別率也自然更佳。不僅如此，用于處理指紋運(yùn)算的DSP，不但能保護(hù)用戶敏感數(shù)據(jù)和生物特征信息，還獨(dú)立于應(yīng)用程序及操作系統(tǒng)之外，即使操作系統(tǒng)層面遭受攻擊，也能為保存在硬件中的信息提供保護(hù)。

　　用起來很快的屏下指紋

　　至此，vivo X23的大CMOS才終于有了用武之地，比如在刁鉆場景下，它的整體解鎖速度有了近30%的提升，諸如傳統(tǒng)屏下指紋無法應(yīng)對的濕手場景，vivo X23也已經(jīng)能夠輕松應(yīng)對了。

　　實(shí)際上以實(shí)際體驗(yàn)來看，在日常使用中，vivo X23的屏下指紋識別體驗(yàn)已經(jīng)追上了大多數(shù)電容指紋識別的手機(jī)，在容錯率和識別速度方面都有不錯的表現(xiàn)。

　　在指紋識別的一些小細(xì)節(jié)上，vivo X23也有了進(jìn)步。比如在系統(tǒng)中也能對屏下指紋識別的動畫進(jìn)行設(shè)置，官方提供了三種不同的解鎖動畫供消費(fèi)者選擇。動畫效果從一定程度上消除了用戶解鎖的等待過程，它或許不會為解鎖提速，但卻能讓感覺變得更好。

　　同時，如果你不愛用指紋解鎖，vivo本身也提供了人臉解鎖方案，這其中也有一些門道可以說。vivo X23的人臉解鎖不僅依托前置攝像頭實(shí)現(xiàn)，在頂部微縫聽筒的一側(cè)還鑲嵌了一顆隱藏的紅外傳感器，因?yàn)檫@顆傳感器的存在，可以實(shí)現(xiàn)全黑暗環(huán)境的識別解鎖。這也意味著若是在關(guān)燈的夜晚，即便手機(jī)屏幕處于最暗的狀態(tài)下，無需額外補(bǔ)光，X23也能實(shí)現(xiàn)同樣精準(zhǔn)的人臉解鎖。

　　不過，人臉識別作為一種安全程度較低的加密方式，仍然只能用于系統(tǒng)的解鎖，它無法被用于安全支付。

　　軟硬件結(jié)合的又一次勝利

　　無疑，vivo X23的指紋識別雖然在不到一秒的時間內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)解鎖，但其背后卻是高通驍龍670移動平臺數(shù)以億次運(yùn)算的結(jié)果。看似簡單零點(diǎn)幾秒的速率提升，卻又是另一次軟硬件結(jié)合的勝利。