超薄指紋 VS 短焦指紋，超薄指紋為什么成「稀罕物」了？

手機(jī)作為我們每天都要使用的設(shè)備，其中有一個(gè)操作光是一天內(nèi)就要重復(fù)幾十遍，沒錯(cuò)，我說(shuō)的就是解鎖。除了 iPhone 是單靠 Face ID 外，現(xiàn)在大部分的安卓手機(jī)（也包括非全面屏 iPhone）都是依賴于指紋解鎖。對(duì)于指紋解鎖，除了解鎖的速度和準(zhǔn)確率外，指紋識(shí)別的位置也很影響日常的使用體驗(yàn)，那些指紋位置特別靠下的用起來(lái)就特別難受。而剛剛發(fā)布的一加 Ace 2 Pro，就宣傳其搭載了超薄光學(xué)屏幕指紋，相比普通的短焦指紋，指紋高度提高了兩厘米，從而帶來(lái)了更好的使用體驗(yàn)。那么為什么今天在各種旗艦手機(jī)上我們都還能看到短焦指紋的存在？解鎖體驗(yàn)更佳的超聲波指紋為什么沒幾家在用呢？

說(shuō)起屏幕指紋識(shí)別，今天的我們脫口而出的應(yīng)該是短焦、超薄、超聲波這三個(gè)名詞，其中短焦和超薄都屬于光學(xué)指紋方案，應(yīng)用機(jī)型更多，超聲波方案目前主要是三星、魅族、vivo、iQOO 的部分旗艦機(jī)型在使用。這倒不是因?yàn)槌暡ǚ桨秆邪l(fā)得晚，其實(shí)我們第一次見到的屏幕指紋解鎖的手機(jī)使用的就是超聲波方案，那是在 2017 年由 vivo 展示的 vivo Xplay 6 改裝機(jī)，首發(fā)了和高通合作的超聲波屏下指紋識(shí)別技術(shù)。原理是通過(guò)屏幕下面的傳感器主動(dòng)發(fā)出超聲波，穿透屏幕及玻璃到達(dá)人體皮膚，然后接收反射回來(lái)的信號(hào)，利用指紋表面與空氣密度的不同從而構(gòu)建出 3D 指紋圖像，與指紋信息做比對(duì)進(jìn)而解鎖。

(資料圖片僅供參考)

但是由于當(dāng)時(shí)超聲波方案尚不成熟，所以次年第一臺(tái)真正的屏幕指紋量產(chǎn)機(jī) vivo X20 Plus 屏幕指紋版轉(zhuǎn)為使用了美國(guó) Synaptics 提供的光學(xué)方案。通過(guò)在屏幕下方放置光學(xué)指紋傳感器，當(dāng)手指按在屏幕識(shí)別區(qū)域，光學(xué)指紋傳感器被喚起，屏幕光線穿過(guò)手機(jī)表面的玻璃蓋板，打在手指表面后被反射。隨后，被手指反射的光線原路返回，被光學(xué)指紋傳感器接收，就像拍照一樣生成指紋圖像。最后，把指紋圖像傳輸至處理器，與指紋信息做比對(duì)進(jìn)而解鎖。

不過(guò)當(dāng)時(shí)的光學(xué)指紋可不是我們今天所說(shuō)的短焦或超薄，而是第一代準(zhǔn)直器方案。它是通過(guò)一個(gè)個(gè)準(zhǔn)直孔過(guò)濾其他方向的光線，最終將有效的指紋信息透過(guò)準(zhǔn)直孔投射在感光元件上，進(jìn)行指紋識(shí)別。準(zhǔn)直器方案的好處是不容易受到其他光線干擾。之后大規(guī)模出貨的 vivo X21 便是使用的改進(jìn)后的準(zhǔn)直器方案，vivo 稱之為第二代屏幕指紋技術(shù)，供應(yīng)商除了美國(guó) Synaptics 外，還有我國(guó)的匯頂科技。

但是準(zhǔn)直器方案的缺點(diǎn)就是受工藝技術(shù)水平影響，采集的指紋信息不夠多，不容易識(shí)別，解鎖速度相對(duì)較慢。于是 vivo 又和匯頂科技合作，在之后的 vivo NEX 旗艦版上使用了匯頂科技獨(dú)供的透鏡式屏下光學(xué)指紋方案，也就是我們今天所說(shuō)的短焦指紋。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)微型的指紋鏡頭，給手指拍照獲取指紋信息進(jìn)行識(shí)別解鎖。好處是進(jìn)光量大，指紋信息豐富，解鎖速度快。vivo 稱其為第三代屏幕指紋技術(shù)，在下半年 vivo 又連續(xù)推出了第四代和第五代屏幕指紋技術(shù)，都是在透鏡式光學(xué)方案上做改良，例如第四代就為短焦攝像頭配備了 F1.5 的大光圈，第五代則是將鏡頭升級(jí)為 3P 結(jié)構(gòu)，同時(shí)在 SoC 上開辟指紋處理專區(qū)，通過(guò) DSP 級(jí)優(yōu)化讓解鎖速度更快。于是透鏡式方案迅速普及開來(lái)，逐漸淘汰了準(zhǔn)直器方案。

當(dāng)然透鏡式光學(xué)方案也有其缺點(diǎn)，由于沒有準(zhǔn)直器過(guò)濾無(wú)效光線，其他角度的環(huán)境光線也會(huì)進(jìn)入的指紋模組，容易產(chǎn)生干擾。而且透鏡方案的屏下指紋識(shí)別模組往往物理體積大，會(huì)擠占電池空間。那么解決方案就是將準(zhǔn)直器方案和透鏡方案兩者的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，也就是我們今天所說(shuō)的超薄屏下光學(xué)指紋。它通過(guò)微透鏡 + 微準(zhǔn)直的方式，在每個(gè)準(zhǔn)直孔的上方都集成了微透鏡，通過(guò)微透鏡獲取足夠豐富的指紋信息，這些光線進(jìn)入微準(zhǔn)直孔后，其他方向的干擾光線會(huì)被準(zhǔn)直孔過(guò)濾掉。最終投射在指紋成像模組上的就是進(jìn)光量充足、信噪比高、圖像清晰的指紋信息，不僅質(zhì)量高易于識(shí)別解鎖，抗干擾能力也很強(qiáng)。首發(fā)超薄屏下光學(xué)指紋的是 2019 年的 11 月 5 號(hào)發(fā)布的小米 CC9 Pro，方案供應(yīng)商依然是匯頂科技。

小米 CC9 Pro 所采用的全球首款超薄屏下光學(xué)指紋模組，厚度僅為傳統(tǒng)屏下光學(xué)指紋模組的 1/10 左右。傳統(tǒng)指紋模組因?yàn)轶w積巨大，和電池只能錯(cuò)位擺放，會(huì)擠占電池空間。而超薄屏下光學(xué)指紋完全可以忽略厚度，直接疊放在電池和屏幕中間，讓手機(jī)有更多的空間放進(jìn)更大容量的電池。而近年來(lái)隨著手機(jī)電池容量的增大，也就是電池尺寸的增大，使得短焦指紋模組只能被擠到屏幕底部，也就導(dǎo)致握持手機(jī)用拇指解鎖時(shí)往往不夠順手，被消費(fèi)者廣泛吐槽。

超薄光學(xué)屏幕指紋一經(jīng)發(fā)布，迅速得到了各家的采用。小米 10 系列、OPPO Find X2 系列、華為 P40 系列、一加 8 系列都拋棄了短焦指紋轉(zhuǎn)而使用超薄指紋。同時(shí)期，超聲波指紋也終于實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，19 年 2 月發(fā)布的三星 S20 系列便首發(fā)搭載了高通的超聲波屏下指紋。不過(guò)當(dāng)時(shí)其超聲波模組位置也很靠下，實(shí)際解鎖速度也比較一般，所以國(guó)產(chǎn)手機(jī)們并沒有跟進(jìn)，而是在年末轉(zhuǎn)向了超薄指紋。

到了 21 年 1 月發(fā)布的三星 S21 系列上，換上了高通第二代超聲波屏下指紋技術(shù)，傳感器模組直接增大了 77%，處理速度也更快了，帶來(lái)的就是解鎖體驗(yàn)的全方面升級(jí)。超聲波方案相比光學(xué)方案，穿透性更強(qiáng)，因此不需要擔(dān)心皮膚表面的水漬、污漬影響，識(shí)別率高，還能濕手檢測(cè)，這樣的優(yōu)越性隨著三星 S21 的展現(xiàn)，也引來(lái)了國(guó)產(chǎn)廠商的跟進(jìn)。

之后的魅族 18 系列和 iQOO 8 Pro 便先后采用了超聲波屏幕指紋，尤其是 iQOO，專門定制了超大的指紋模組，還引入了一次錄入功能，一按錄入即可完成，也就是我們今天知道的藍(lán)廠的超聲波 3D 廣域指紋，方案供應(yīng)商仍然是高通。

目前智能手機(jī)上的屏幕指紋方案主要就是高通的超聲波指紋和匯頂?shù)墓鈱W(xué)指紋（超薄和短焦），從成本來(lái)看，超聲波＞超?。径探?。按照一加的說(shuō)法，超薄指紋成本要比短焦指紋高出 4 倍，超聲波顯然就更貴了，所以目前光學(xué)指紋仍然是主流之選。

當(dāng)然我們疑惑的一點(diǎn)是，曾經(jīng)使用超薄指紋的機(jī)型，為什么在今天有大量都轉(zhuǎn)而使用了短焦指紋。例如華為 P40 系列、小米 10、11 都是超薄指紋，到了華為 P60 系列和小米 12、13 就變成短焦指紋了。短焦指紋在解鎖速度上倒是沒啥問題，只是隨著電池增大，指紋模組被擠到了屏幕底端，解鎖體驗(yàn)發(fā)生了倒退。

我覺得這可以從最近的驍龍 8 Gen 3 售價(jià)將進(jìn)一步提高，部分廠商的高端機(jī)型將放棄采用驍龍 8 Gen 3 中一窺端倪。最近兩三年，手機(jī)的核心處理器的成本占比越來(lái)越高，而市場(chǎng)喜好助推了同價(jià)位采用更高配置處理器的機(jī)型獲得更好的銷售表現(xiàn)。所以廠商們?cè)趯⒏嗟某杀径言谔幚砥魃虾螅偷孟朕k法在其他地方縮回來(lái)。而近些年中端機(jī)上逐漸消失的超薄指紋、金屬邊框、長(zhǎng)焦鏡頭等等，就屬于廠商通過(guò)控制外圍成本來(lái)縮減規(guī)格。

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