你所不知道的指紋識別

[MMC168]

Touch ID可能是iPhone 5s上最引人矚目的新功能，用過的人都會有這樣的疑問：“為什麼手指不動就可以完成掃描，而且即便是與登記時角度完全不同的指紋也可成功識別，而以往的設備都是需要上下移動，並且手指角度不能偏差太大？”近來指紋識別功能在手機領域非常火，不僅蘋果iPhone 5s率先搭載，HTC One mac快速跟進，就連三星也公佈將在下一代產品中搭載這一功能。

那麼就目前已經上市的兩款產品來看，指紋識別功能從原理上來說究竟有什麼不同呢？相比先前的產品來說區別又在哪裡？
比較兩款產品的技術就能發現，本質上，二者都使用的是電容式指紋掃描設備，但區別在於iPhone 5s精度更高，可以360°任意掃描指紋，且創新性的加入了電容式金屬環，也就是收購自Authentec公司的技術，這一點從蘋果自己公佈的視頻以及IFIXIT的拆解中都可以看到。

電容式技術的原理，是通過給手指皮膚帶電之後，檢測出指紋的紋路（指紋的穀和脊的距離差導致陣列中的不同電容上出現差異），通過一定的演算法，可以獲得指紋的採樣。而蘋果官方的視頻也顯示出，iPhone 5s會在弓形、環形和螺旋形三種不同的表層皮膚指紋中首先進行歸類，甚至可以掃描到汗毛孔。

當然高精度的掃描並不能算是重要的創新，使用過iPhone 5s的用戶也許會有這樣的疑問：“為什麼手指不動就可以完成掃描，而且即便是與登記時角度完全不同的指紋也可成功識別，而以往的設備都是需要上下移動，並且手指角度不能偏差太大？”

這個疑問就正是iPhone 5s指紋掃描創新之所在，一切秘密就藏在HOME鍵周圍的金屬圓環中。簡單來說，這個金屬環其實是擴大了指紋掃描的檢測區域，就好像是你將手指按在光學式指紋掃描器（常用於上班考勤）那樣，能夠一次性捕捉到完整面積的指紋資訊，因此完全不需移動手指。而這一環節，也為接下來的軟體演算法，提供了360°識別的可能。

因此更加先進的是蘋果收購的Authentec公司的演算法，它在獲得指紋完整掃描識別的前提下，能夠360°全方位的與資料庫進行判斷比對，也許用戶在第一次登記指紋時是很常規的角度，但在日常解鎖時會歪的離譜，儘管這樣也依然能夠順利解鎖，因此這一技術真正厲害的地方就在於，登記時形成的指紋圖像，之後用模式識別演算法進行圖像增強，計算方向圖，二值化處理，所形成的指紋範本異常強大，能夠在各種角度成功識別，這是蘋果Touch ID這項技術的最大創新之處。

而以往由於技術不成熟，為了將指紋掃描模組做小，只能採用手指上下移動的方法，來獲取完整的指紋，也就是大多數筆記本上所使用的指紋開機技術，如果不採用這種技術，恐怕就只能將指紋打卡機那麼大個的掃描器放到筆記本或手機當中了，你能想像這種恐怖的事情嗎？

話說回來，HTC One max同樣採用的是電容式的指紋掃描模式，原理上與iPhone 5s沒有任何差別，但為了控制移動設備的尺寸，因此仍然採用了以往舊式的條狀電容掃描元件，這種方式決定了手指的掃描方式不能是按壓，而只能是劃擦式的，因為條狀電容每次掃描的區域極為有限，必須通過劃擦之後的拼接來獲取完整的指紋圖形，因此相對來說使用限制就更大，比如最為大家所詬病的“必須保持手指的垂直”。

其實條狀電容掃描的方式問世已有15年，目前的掃描準確度已然達到90-95%的高度，換做別的設備也許是比較成熟完善的解決方式，但在手機上這是一個比較糟糕的體驗，使用者需要摸索著盲操這一劃擦掃描的動作（HTC One max的指紋掃描模組在機身背後攝像頭下方），有時甚至還要用另一隻手幫忙拿穩手機，與iPhone 5s的直覺式操作相比，用戶使用難度增大了好幾個量級，況且在兩年多以前，摩托羅拉Atrix 4G（國內型號ME860）這款產品已經用完全相同的設計與原理，證明了這種指紋識別解鎖的方式在手機上體驗並不好，今天HTC One max不過是將不夠好看的土黃色條狀電容這個關鍵部位，換之以其他的掃描接收材質，但是本質上並沒有改變使用者的使用方式。

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