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vivo X23屏下指紋速度大提升?高通功不可沒!

http://finance.sina.com   2018年10月11日 16:51   北京新浪網

  本文來自愛活網

  進入全面屏時代以來,越來越高的屏佔比滿足了人類的視覺需要,卻也讓不少習以爲常的需求成爲了歷史——前置指紋解鎖功能就是其中之一。在去年,蘋果發佈了iPhone X,它以隱藏在劉海區域的Face ID組件取代了沿用數代的Touch ID指紋解鎖按鈕,正式開啓了刷臉解鎖的時代。

  然而,誰也不能確定這就是智能手機安全的唯一方向,畢竟在許多使用場景,指紋解鎖的體驗無疑更勝一籌。也正因如此,以vivo爲首的一大批廠商仍然致力於全面屏手機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合,不少產品已經兼具了高屏佔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,整體解鎖速度已經縮短至0.35s。但近期,vivo又聯合美國芯片巨頭高通發佈了重磅消息,宣佈結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一步提升,部分刁鑽場景的解鎖速度甚至提升會超過30%。那這是怎麼做到的呢?

  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,同時製造工藝和成本也相對低廉。不過唯一的問題在於,電容指紋識別方案需要廠商設置單獨的識別按鍵,在當前智能手機屏佔比需求愈來愈高的當下,正面空間被進一步壓縮,因此不少手機都選擇了後置指紋識別方案。

  不過無數實例都已經證明了正面指紋識別相較後置指紋識別體驗更好,爲了能在全面屏時代繼續提供與過去相仿的使用習慣,“在屏幕內實現指紋識別”的想法自然的應運而生。早在2017年7月MWC期間,vivo就在Xplay 6的一臺原型機上展示了屏幕指紋識別技術,不久之後這一技術便落地到vivo X20 Plus上,正式宣告商用。

  那麼屏下指紋是如何在屏幕內實現指紋解鎖的呢?實際來說,屏下指紋方案是一種光學指紋識別技術,原理是將手指貼放到光學鏡片上,利用光速照射手指,然後再反射到傳感器上進行採集和識別。

  事實上,光學指紋識別技術由來已久,它也是各類指紋識別方案裏應用場景最廣泛的技術。例如我們常見的考勤機,門禁設備以及大多數指紋門鎖,都採用了光學指紋識別技術。傳統光學指紋識別方案主要由光源、三棱鏡和感光組件構成——通過光源照亮指紋,然後利用三棱鏡將指紋投射到感光組件上進行識別。

  受限於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最爲偏愛的方案。更爲重要的是,早期光學指紋識別方案無法對皮膚真皮層進行識別,相較於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於解鎖的需要。

  無疑,小型化的光學指紋識別方案正趕上了智能手機全面屏浪潮的大好時機。在2016年,包括新思、匯頂在內的廠商逐步發佈基於OLED顯示屏的光學指紋識別方案,至此光學指紋識別方案正式成爲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所採用的第四代光電指紋識別方案同樣如此。

  看到這裏也許有人會產生疑惑了,爲什麼屏下指紋方案都是基於OLED顯示屏呢?採用傳統LCD屏幕無法實現屏下指紋嗎?答案似乎是顯而易見的。由於光學指紋識別方案的原理是透過CMOS將光信號轉變爲電信號,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TFT LCD屏幕的結構需要背光模組以及導光板,因此光本身無法通過面板傳導至CMO傳感器。而OLED面板則沒有這樣的問題,由於OLED中磷材料自發光的特性,使得OLED本身不需要背光模組,因此面板厚度可以做的更薄,它自然而然就能成爲識別模組中的光源。同時,由於面板足夠薄,因此光線本身可以透過像素間的縫隙導入至CMOS傳感器,從而令在屏幕中實現指紋識別的功能。

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

  如有神助的高通驍龍670 也讓指紋識別更進一步

  更先進的硬件基礎與軟件優化已經顯著提升了手機的解鎖體驗和體驗,但vivo X23指紋識別的祕密還不止如此。事實上,實現更快更安全的解鎖還與SoC底層優化有關,vivo X23所搭載的高通驍龍670移動平臺已經爲屏下指紋開闢出了一條“高速通道”。 高通驍龍670移動平臺相較於驍龍660 AI性能提升高達1.8倍,所採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,是運行AI應用計算算法的絕佳選擇。

  我們知道,無論是數字密碼還是生物加密,最終的目標都是爲了用戶資料的安全,因此當前智能手機加密的主流做法,就是採用TrustZone進行硬件級加密處理,包括指紋、密碼等一系列驗證信息,都被存放在TrustZone中。從很早開始,高通就已經在旗下處理器中添加TrustZone模塊來確保用戶的數據安全,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、人臉識別還是傳統電容式指紋識別,都需要用到TrustZone。

  按照傳統架構,TrustZone將每個物理核心分爲兩個虛擬核心,一個爲非安全核心,運行非安全世界代碼;另一個爲安全核心,運行安全世界代碼。根據不同的運行需求,兩個虛擬核心通過Monitor Mode相互切換,而這一切都基於CPU進行運算。比如,當你手指放置到指紋識別區域時,系統會自動喚醒處理器,這時TrustZone知道用戶正在尋求儲存在芯片中的指紋信息,CPU會負責識別和對比兩者是否一致,當兩者一致系統就會通過驗證。

  但這顯然還不是最快的方案。我們知道,相較於聰明的CPU而言,DSP本身雖然只能進行特定的順序處理,但它的執行效率卻更高,因此,如果將對比和識別的工作交給DSP,那麼整體的解鎖過程將會變得更快、更安全,而高通顯然就是這麼幹的。

  在vivo X23中,爲了打造更具突破性的指紋解鎖速度,高通已經在Hexagon DSP中另闢了工作區域,並與TrustZone之間建立起了基於硬件的安全傳輸信道。在處理速度方面,與傳統利用CPU運算相比,DSP能夠帶來快達3倍的指紋解鎖速度。同時,更快的速度也意味着在同一時間內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,用於處理指紋運算的DSP,不但能保護用戶敏感數據和生物特徵信息,還獨立於應用程序及操作系統之外,即使操作系統層面遭受攻擊,也能爲保存在硬件中的信息提供保護。

  用起來很快的屏下指紋

  至此,vivo X23的大CMOS才終於有了用武之地,比如在刁鑽場景下,它的整體解鎖速度有了近30%的提升,諸如傳統屏下指紋無法應對的溼手場景,vivo X23也已經能夠輕鬆應對了。

  實際上以實際體驗來看,在日常使用中,vivo X23的屏下指紋識別體驗已經追上了大多數電容指紋識別的手機,在容錯率和識別速度方面都有不錯的表現。

  在指紋識別的一些小細節上,vivo X23也有了進步。比如在系統中也能對屏下指紋識別的動畫進行設置,官方提供了三種不同的解鎖動畫供消費者選擇。動畫效果從一定程度上消除了用戶解鎖的等待過程,它或許不會爲解鎖提速,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的人臉解鎖不僅依託前置攝像頭實現,在頂部微縫聽筒的一側還鑲嵌了一顆隱藏的紅外傳感器,因爲這顆傳感器的存在,可以實現全黑暗環境的識別解鎖。這也意味着若是在關燈的夜晚,即便手機屏幕處於最暗的狀態下,無需額外補光,X23也能實現同樣精準的人臉解鎖。

  不過,人臉識別作爲一種安全程度較低的加密方式,仍然只能用於系統的解鎖,它無法被用於安全支付。

  軟硬件結合的又一次勝利

  無疑,vivo X23的指紋識別雖然在不到一秒的時間內就能實現解鎖,但其背後卻是高通驍龍670移動平臺數以億次運算的結果。看似簡單零點幾秒的速率提升,卻又是另一次軟硬件結合的勝利。

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