解锁新姿势: 屏下指纹识别

密码, 是对于财富的保障手段. 而我们正在每一个能够涉及财富的通路上, 增加这种保障. 从保险箱的钥匙, 到银行卡的密保, 从虚拟账户的指令牌, 到PC的COMS锁定. 但是从智能元年一路走来, 人们对智能手机的依赖性越来越高, 出门的必需品也从 '身手钥钱' 变成了 '一手走天下' 如何便捷的解锁也变得更为重要.

目前应用最为广泛的手机解锁方式就是指纹识别解锁. 从滑动到按压, 指纹识别技术一直为智能手机开启的便捷性保驾护航. 在过往的每个时代中, 指纹识别都在不同的位置, 充当着不同的角色. 下面, 我们不妨上溯来看一看, 当下已经成为我们下意识操作的指纹解锁是如何一步一步融入我们的手机, 进入我们的生活之中的.

【指纹从无到有, 手机电脑彼此迈进一步】

我们先抛开黑白屏时代的指纹手机——例如西门子的某个SIT/SVT

正确的时间应该回到10年前, 回到了一个塞班S60系统近乎独孤求败的世界里, 那时候的手机最核心的内容是打电话发短信, 兼职玩一玩基于java的小游戏. 那个时代的手机没有密码也不需要密码, 多数人解锁手机的方式是 '左软键+*' 当然锁定的方式也是如此.

但凡事有例外, 这第一枚指纹识别, 就是出现在了独孤求败之外的世界中. 那几年还没有卖牙膏的Intel, 推出了当下超极本(Ultrabook)的曾祖——UMPC(UltraMobilePersonalComputer), 本意是作一个 '最小巧的PC' 概念, 很遗憾当年这一条道路并没有走通, 但是当年迈出的这一步, 却恰恰与手机界迈出的一步叠在了同一个脚印上, 从这一步开始, 手机的性能越来越强, 而笔记本却越来越轻薄.

这个概念的践行者, 是当年多普达的母公司——台湾宏达电HTC, 而这款产品定位为 '具有强大移动办公能力的通讯设备' , 这款产品的名字叫做Shift, 是一款双系统(Vista+SnapVUE【可以理解为蜥蜴家的阉割WM6】)双处理器(Intel 800MHz+Qualcomm 400MHz, 对应上面双系统)的产品, 而这款手机+电脑的产品, 可以说成为了第一款具有指纹识别功能的手机, 虽然他的指纹识别是源自始于ThinkPad笔记本的电脑解锁逻辑.

这种逻辑下美中不足的是, 启动这个7英寸屏幕的巨兽, 每次完全开机的逻辑是这样的——开机→进入WindowsVista→指纹识别进系统→启动SnapVUE系统, 如果我们说在指纹解锁的历史上, 每一次改进都是对操作体验的一种突破性的追求, 每次都是发现了局限然后变得越来越好, 那这种好, 是一种从无到有的好, 虽然在现在的眼光看来, 这个好很是鸡肋, 但却开启从0到1的进程构成了今天的[0,1).

【相比滑动, 可能这脑后一抹的风情更靠谱】

随后几年, 随着HTCG1Dream开启的安卓战争逐渐拉开了序幕, 而幕后的大推手Google也相继出了自己的亲儿子级标杆——众多的Nexus. 从键盘到触屏时代后, 第一茬割韭菜一样的洗牌开始了.

在系统及OS方面, 塞班从S60v5开始强撸触屏, 最后樯橹灰飞烟灭;胖子(Palm)和蜥蜴(WinCE)这对多年的老冤家手拉手一起倒地;更名为iOS的家伙开始收割appstore的红利;BBer们的挚爱开始固守城池;而从一部《手机》电影被人熟知, 开始搭载于Motorola 388/388c并饱经风雨的开源系统——linux, 则是如同梅长苏一般打碎重拼, 以Android之名开始横扫整个手机市场(当然, 现在他有两个子系统, 一个叫Android, 一个叫安卓, 相信那些不装谷歌空间apk不刷机就连Steam密保都用不了的人, 一定懂我侃的是什么: )

在产品品牌方面, 我们看到了从G1 Dream到G7 Desire快速崛起的火腿肠;看到了另辟蹊径从Bada折腾到Tizen, 却始终Galaxy当家的三桑;看到了一次次推出 'iPhone杀手' 却屡屡败在电阻屏上, 从联合Intel出Meego到搭载MS的Mango的塞班皇帝, 随着第一阶段的硝烟散尽, 电容屏搭载下手机解锁的方式开始了真正意义上的天翻地覆……不过, 在安卓最初的几年, 他的解锁界面是这样的……

说这种界面简单吧, 绘制图形的人最后累的够呛, 时不时的还经常如吃鸡选点一般的日常手滑锁死屏幕;说这种界面复杂吧, 又是一个标准防君子不防小人得设计, 想破的人几乎没有破解不成的……

当这种壁垒出现的时候, 其实意味着, 这种折腾人的解锁方式急需一种改进, 急需一种对操作体验的突破性. 这一次, 打破这个壁垒的, 是手机界中资历最老的企业, 从1972年入行, 以玩碳纤维与玩刀片著称, 他的名字是Motorola打破的方式叫做滑动式指纹识别.

在冻酸奶系统称霸的年代, Android手机正面的界面上还是没有现在的虚拟按键的, 所以屏幕下方有着固定的按键, 为了不让手机的下巴看起来那么伟岸, Motorola的工程师将这一识别区域安置在了机身背面的最上方, 用户可以通过这个指纹识别装置, 快速的绕开繁琐的九点连线解锁, 从而快速的进入系统, 如果我们说在指纹解锁的历史上, 每一次改进都是对操作体验的一种突破性的追求, 每次都是发现了局限然后变得越来越好, 那这种好, 是一种跨越平台的好, 终于有了真正意义上可以靠指纹刷开的手机.

【位置之争, 到底哪个姿势最撩人】

在随后的几年中, 各个品牌都开始了开眼看世界, 也随着 '肾5-Security' 出现所立下的大flag, 开启了 '没有指纹识别都不好意思打招呼' 的时代. 在这个时代里, 随着相互的补完与各家读到的研发, 指纹识别被主要控制在了三个区域, 分别是正面的下巴上, 侧面的开机键上与机身背部中上区域的位置.

这一时期的指纹识别, 纷纷放弃了滑动式的解锁而转投到了按压式解锁的旗下, 在技术层面看来, 两者最大的差距在于算法: 滑动式以拼接多帧形成完整的指纹进而再采集特征点, 而按压式是直接选定该面积区域的指纹来采集特征点. 从用户体验, 实时指纹图像处理上和可靠性来说: 按压式优于滑动式. 按压式只需轻轻放置手指, 而滑动过程中手指移动的速度和力度会影响图像采集. 另外, 与HOME按键的整合, 按压式更显自然. 按压(置放)一次手指, sensor会采集多次图像, 而滑动一次, 图像仅被采集一次, 理论上按压式的识别率会更高.

正面下巴上: 最直观最方便, 但是下巴的位置蜜汁尴尬

对于指纹识别而言, 正面是最为直观的, 应用最为庞大的拇指大军, 纷纷选择这种方式作为应用, 但是同样的, 这种方式的弊端在近几年开始逐步凸显. 第一是指纹识别往往需要坐在手机的 '下巴' 上, 如果上溯到虚拟按键时代以前, 那么手机将拥有按键+指纹的 '双下巴' ;如果还想安置正面双扬声器的话, 那么 '三下巴' 也就见怪不怪了. 随着每一层下巴的增加, 手机正面的屏占比其实是绝无可能无法进一步做大的.

而在稳定性上面, 这种最直观的解锁方式同样让人能捏把汗, 在手机屏幕的变化道路上, 屏幕是越来越大的, 但是使用者的手的大小却是固定的. 于是乎, 在屏幕达到了5.5吋后, 屏幕开始了 '见高不见宽' 的新增长, 换言之, 就是手机越来越长. 一个更长的屏幕固然能显示更多的内容, 但是同时当使用拇指解锁正面屏幕下方的指纹识别器的时候, 就进入了一个考验握力与大拇指柔韧度的日常测试中.

侧面开机按钮上 : 开机指纹2in1, 但是左利手的使用者表示!@#￥%……

侧面指纹识别, 其实是发现正面不足后的一种调整, 相信最初的研发者一定是想着 '手机的开机键既然在侧面, 如果指纹识别也在侧面一定是十分便于操作上的' 诚然这种想法是十分美好的, 但现实却着实的骨感. 姑且不说曾有的指纹识别按键和电源点并没有做到一起, 给使用者带来了足够的逻辑挑战;单单说指纹开机二合一的产品, 这类产品在使用者看来, 忽视了一个最基本的尴尬——手机是要越来越薄的, 但是指纹识别并不是, 但是侧面指纹识别的最宽宽度仅仅能做到8mm不到的样子, 在使用的时候几乎只能用一颗拇指(右利手)或者食指(左利手)进行解锁操作, 对于右利手而言只能说是还好, 毕竟是使用拇指, 而可能出现的误差基于拇指中的受力点X轴偏移, 对于左利手而言, 解锁的时候基于食指/中指的受力点Y轴偏移, 可能会直接出现多次不识别的情况.

机身背部中上区域 : 更为人性化的解决, 但会受制于操作环节

相比大屏正面的 '抓不稳' 和超薄侧面的 '扫不准' , 在后背开窗毫无意外的是一种比较均衡的解决方式, 在能让屏幕占比尽量做大的前提下, 能让屏幕尽量的也做大. 同时由于是在背侧识别, 多数人会下意识的使用食指来开启, 而食指的指纹面积相比拇指的面积大大缩小, 可以尽量的达到精准.

但同样的, 背部指纹识别也存在着一些 '小缺点' 比如手机放置在桌面或者床上无法直接解锁;比如在一个大量选用玻璃/纤维机身的时代, 通过背部中间的开口造成的强度下降. 目前看来, 背部解锁是一个不错的折中选择, 但是还远不是最佳的解决方案.

这一段时期的发展, 可以说是一段邓拓笔下《从三到万》的典型事例, 这次是一次指纹识别广度的突破性追求, 让人人都可以用上靠指纹刷开的手机. 按照成熟推进的Tick-Tock方式而言, 下一次的变革, 应该是在深度上更进一步.

【小隐隐于背, 大隐隐于屏】

在2017年6月, vivo展示了屏幕指纹技术.

在2017年9月, iPhone全新手机取消指纹识别, 转为面部识别.

在2018年1月, vivo推出了旗下第一款屏下指纹识别的手机X20PlusUD屏幕指纹版.

在2018年3月, vivoX21在再次优化屏幕指纹识别后推出市场.

这两则消息, 可以说明一个手机指纹识别带来的隐忧——当手机的指纹识别普及遇上全面屏的美, 那么要么妥协于其中一项, 要么在保留指纹与全面屏的基础上走出另一条路, 将这两者合而为一, 于是, 全新的指纹解锁形式——屏下指纹来到.

屏下的解锁基于屏幕指纹传感器采用光电指纹识别技术, 识别原理是利用OLED显示屏像素点发射出的蓝绿光照射手指, 将指纹纹路照亮, 根据不同纹路反射光线不同的原理, 捕捉生物信息. 然后这些载有生物信息的光线反射穿透屏幕, 返回指纹识别芯片. 指纹识别芯片根据反射光线形成指纹图像, 经过软件处理和算法对比进行比对识别. 屏幕指纹解锁的时候, 需要消费者将手指紧紧贴合在玻璃上才能获得有效反射.

相比前一段普及化的量变, 以vivoX21为代表的屏下指纹手机的出现, 可以说又进一步推进了指纹识别的质变. 诚如我之前说过的, 如果每一次改进都是对操作体验的一种突破性的追求, 每次都是发现了局限然后变得越来越好, 那这一次的改变在未来看来, 则是一次对于极致的极限尝试.

【下一次的改变, 会在哪里? 】

如果从西门子工程机算起, 那么手机与指纹的这条路已经走了不下20年;

如果从Shift双系统平台算起, 那么智能手机与指纹的这条路已经走了整整10年;

如果从Motorola Artix 4G算起, 那么Android智能手机与指纹的这条路已经同行7年;

如果从vivoX20 Plus算起, 那么Android智能手机与屏下指纹识别的故事也开始了接近2年.

感谢这些先人一步的厂商, 是他们将他们的尝试, 变为整个市场的常识. 科技以人为本的slogan虽然已经再也听不到原味的播送, 但我们却能在一次次手机的改变中得知, 它的便利离我越来越近.

下一次的指纹改变, 会在哪里开始?