小米 5s 超声波指纹到底是项什么“黑科技”?

对于小米 5s 的超声波指纹识别,已经“退休”的前锤子科技 CTO 钱晨发微博上表示:

超声指纹识别技术高通主推,蓝思科技帮助工程实现 ,小米把它推到消费者面前。对小米的难度是堆叠技术、ID 和软件三者之间的调试。是个不错的技术尝试,小米团队技术水准上(了)一个台阶。

ex smartisan CTO comment on xiaomi 5s

现场发布环节,小米创始人雷军同样花费了很大篇幅介绍这项震慑全场的“黑科技”——超声波指纹识别。单纯这一项,小米 5s 就足以秒杀掉小米 5 堆叠出来的十项黑科技了。从雷军后续讲述的故事我们也得知,超声波指纹识初始计划用在小米 5 上的:

2014 年 10 月,超声波指纹正式立项,正在研发的小米 5 同时启用两套方案,一年后放弃

2015 年 9 月,超声波指纹项目再次立项,小米 5s 启动两套方案。

2016 年 6 月,全新方案解决了功耗和误触问题,项目取得关键性进展。

xiaomi 5s leijun PingWest Photo By Hao Ying-2

那么,什么是超声波指纹识别技术?

常规指纹识别的原理是电容式信号感测,核心是电信号。手指(人体)的微电场与电容传感器之间形成微电流,指纹嵴与峪(波峰与波谷)间会有高低电容差,这也是描绘指纹图像的基础。但是由于人体自带的电流很小,指纹识别芯片检测到的信号偏弱,也就需要增强电流信号。iPhone 以及多数 Android 手机的指纹识别模组的四周的金属圆环就起到增强电流的作用,同时也用来检测是否有放置手指,然后指纹识别检测电容阵列通电(长期通电的话,电容元器件会有损耗)。

iPhone 指纹识别模组

iPhone 指纹识别模组

如其名,超声波指纹识别技术利用的是超声波去做检测。严格来讲,小米 5s 采用的超声波指纹识别技术并不是一项全新的技术,它在实验室中存在已久。然而一项技术要走出实验室到商业化量产是一个很漫长的过程。这也是为什么小米前后两次立项,中途放弃的原因。乐视在自家的手机产品中也尝试过这项技术,不过体验并不好,识别速度和准确率差强人意。早在 2011 年,就有相关文章介绍超声波指纹识别的原理

其原理是利用超声波具有穿透材料的能力,且随材料的不同产生大小不同的回波(超声波到达不同材质表面时,被吸收、穿透与反射的程度不同)。因此,利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异,就可以区分指纹嵴与峪所在的位置。 超声波技术所使用的超声波频率为 1×104Hz-1×109Hz,能量被控制在对人体无损的程度(与医学诊断的强度相同)。

超声波指纹识别的优势在于可以识别指纹的 3D 纹路,采集更精细的指纹数据,而电容式的识别是 2D 图像。另外一点优势是可以置于塑料、金属、玻璃等多种材料之下,不对机身外观造成影响,减少开孔,不受汗水、油污的影响。目前还存疑的是识别的准确率和识别速度,小米并未公布这方面的数据,还有待后续验证。

2015 年,智能手机芯片的龙头老大高通便发布了骁龙 SenseID 指纹识别技术,包括了骁龙处理器既有模块、超声波传感器和加密芯片三个模块。如无意外搭载骁龙 821 处理器的小米 5s 采用的就是 SenseID。在超声波指纹识别传感器模组方面,ESM(国际电子商情)在发布会前的一篇报道中指出,小米 5s 的超声波触控方案可能来自于一家新成立不久的国内指纹芯片厂商但又在随后隐去了供应商的名字。

官方将这项“黑科技”冠名为“无孔式超声波指纹识别”。超声波具有穿透性,因此免去了前置玻璃面板开孔的必要性。不过超声波的穿透能力也是有局限的,知乎有评论说,小米 5s 前置面板下方的凹槽除了定位之用,也有可能是为了降低厚度增加超声波识别能力,前面所说 ESM 的文章也提到超声波指纹识别方案厂商的技术演进方向时增加玻璃盖板的厚度,以此增加模组的强度。关于这一点还存有争议。从现场的测试来看,并没有察觉到它与我日常使用的一加 3 的指纹识别方案有明显差距。

xiaomi 5s leijun PingWest Photo By Hao Ying

指纹识别之外

除了指纹识别,小米 5s 的另一项提升是采用了 1/2.3 尺寸的相机感光元件索尼 IMX 378,1200 万像素,单个像素尺寸面积 1.55µm,有消息显示 iPhone 7 使用的是相同规格的相机传感器。作为对比,三星 Galaxy S7/S7 edge 的单个像素尺寸是 1.4µm。至于实际拍照方面的水准,还要扫街去检验。

其他方面,机身材质从小米 5 的玻璃+金属边框改为全金属机身,有深灰、亮银、玫瑰金和金色四色可选,饰以拉丝纹路(银色版和粉色版为磨砂材质)。参数配置方面,小米 5s 搭载高通骁龙 821,3GB/4GB 内存,新一代的 UFS 2.0 存储方案,起售价 1999。5.7 英寸屏幕的小米 5s Plus 使用的是常规的后置指纹识别方案,其他规格与小米 5s 基本相同,起售价 2299 起。

论性能配置,乃至价格,小米 5s 比之于动辄 6GB 内存的诸多国产新品已经没多少优势了,雷军也在努力改变小米的固有形象,把性价比转移到红米系列,赋予小米品牌更多技术化的元素。另外,小米拿掉了小米 5s/5s Plus 机身正面的 MI logo。这样一来,这两款新品可以多笼络一些买主了吧。

 

下面是更多小米 5s/5s Plus 照片:

xiaomi 5s leijun PingWest Photo By Hao Ying-2

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