六年指紋識別的技術長跑——vivo這件難而正確的小事

.. 「一個iPod,一部手機,一個互聯網通訊工具,這三個設備合在一起,我們稱其為iPhone。」

15年前,身着黑色上衣和藍色牛仔褲的喬布斯站在台上,掏出一款觸屏設備,並以此改變了世界,它就是初代iPhone。這種在當時看來顛覆性的觸控交互方式也一直沿用至今。

對於當時的蘋果來說,這是一件手機行業里「難而正確的小事」。

15年過去,觸控交互完全普及,連嬰兒甚至是你家的寵物都學會了在屏幕上左滑右滑,各種實體鍵成為歷史,交互的變化甚至改變了手機發展的業態:屏幕尺寸由3.5英寸升級到6.78英寸甚至更大,LCD材質進化到了亮度更優、顯示更清、色彩更舒適的OLED......等等這些每一次的技術迭代,匯聚成了一部智能手機的進化史。

來自我們中國的一家手機廠商,也在做着這樣的「難而正確的小事」。

從最初的密碼解鎖,到指紋識別、人臉識別,這些你如今習以為常的智能手機解鎖操作背後,這15年來也歷經多次迭代。以指紋識別技術為例,經歷過正面底部、背部、側邊的電容式指紋識別解鎖,才最終進化到如今幾乎成為中高端安卓手機標配的屏幕指紋識別。

 圖源:vivo官方
圖源:vivo官方

但很少有人知道,這項連蘋果都沒搞定,最後臨時切換成人臉識別解鎖的技術,其實是由一家中國手機品牌與其合作夥伴率先聯合研發攻克,並最終推動了行業普及。

潮水的方向

在消費電子行業,不斷突破的技術創新,是讓產品擁有活力的關鍵。

2016年的中國手機市場還沉浸在登峰的喜悅之中:智能手機更新頻率很快,用戶消費慾望強烈;「雙曲面屏」和「無邊框」的設計前衛,為了實現視覺上的最大衝擊,設計師們絞盡腦汁為屏幕的優先級做讓步;2016年,指紋識別也成為了一個技術突破點,漸漸成為智能手機的主流技術應用......

指紋識別在這一年也出現了技術的分水嶺:一些做法是把時下流行的屏佔比優先級調高,犧牲指紋識別的一些空間,將其放到背部或邊框。

儘管獲得了一時的正面一體性與更具衝擊力的屏佔比,但兩個方案也有不少弊端:前者當手機放在桌上時,解鎖極為不方便,同時後置方案也影響了后殼設計的整體性;後者在使用體驗上多少存在差距,一定程度上也影響了手機的厚度表現。

就是在這樣的契機之下,vivo內部在2016年開始探索屏幕指紋技術。

要知道,蘋果在當時開始力推Face ID,人像識別一定程度上成為當時手機業內的「潮水的方向」。vivo反而是在全面屏手機出現之前,就已經在將屏幕向手機邊框做延展,相比於老舊的背部指紋方案,vivo認為把指紋識別放在屏幕上更符合用戶直覺,學習成本也相比側邊指紋識別更低。

這種對於用戶(直覺)導向的判斷,引導vivo做出「難而正確」的選擇。

往後,便是市場驗證技術的故事。

2018年1月的CES大會上,搭載屏幕指紋識別技術的vivo X20 Plus UD正式面世,成為全球首款量產的屏幕指紋手機。同年3月vivo X21發佈,其已搭載第二代屏幕指紋識別技術,成為屏幕指紋手機發展史上的重要里程碑;而後,搭載着第二代屏幕指紋技術的X21UD 在市場上取得了百萬級銷量,市場的表現也給與其技術領先性的認可。

其實,vivo前六代指紋識別產品都是根據用戶的需求做了一定程度上的升級,屬於典型的小步快跑的策略——vivo NEX第三代屏幕指紋識別技術實現了更快、更精準的指紋對比驗證,精度提升達50%,速度提升了10%;搭載第四代光電屏幕指紋的vivo X23融合了屏幕指紋DSP加速技術,主要是在解決在手濕、油膩等極端場景下識別難的局面,提升響應速度;第五代第六代光電屏幕指紋技術都是進一步夯實vivo在屏幕指紋技術上的領導地位。

直到iQOO 8 Pro超聲波3D廣域指紋的出現——當別的廠商還在想方設法優化光電指紋識別對於濕手的識別度時,這項技術針對指紋識別度、錄入、安全性和便捷性方面都有着非常巨大的提升。

 圖源:品玩編輯攝
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很多數碼愛好者在體驗后都驚訝:「從沒見過這麼快准狠的指紋識別!」

3D超聲波指紋識別有着足夠的優點,在原理上,它是通過傳感器向手指表面發射超聲波,並且接受回波,來提取其中的指紋信息。利用指紋表面皮膚和空氣之間密度不同構建出一個3D圖像,進而與已經存在終端上的信息進行對比,以達到識別指紋的目的。

 圖源:來自網絡
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(3D大面積超聲指紋原理:利用指紋表面皮膚和空氣之間密度不同構建出一個3D圖像,進而與已經存在於終端上的信息進行對比,達到識別指紋的目的)

前段時間,vivo推出了自家的摺疊屏產品vivo X Fold,趕了一趟「晚班車」交出了屬於自己的摺疊屏答卷。從產品來看,vivo X Fold已經足夠成熟,浮翼式鉸鏈、旗艦級性能、高素質內外屏,vivo X Fold 已經是一款足夠成功的產品。

當然,想要做到「成功」二字,企業的產品設計一定還要與眾不同。除了做到「人有我優」之外,vivo還做到了「人無我有」。這多出來的功能就是內外雙屏的3D超聲雙屏指紋,要知道,此前摺疊屏手機內屏想要做到內屏指紋識別有着很大的困難。

再一次,出發

柔性摺疊屏的背後需要有金屬背板作為支撐和保護,正是因為有這塊背板的存在,摺疊屏內屏的透光率基本為0。而光電指紋技術的指紋識別模組是被設計在屏幕下方,OLED屏幕所發出光線經手指波峰波谷反射后產生不同能量的光線,被下方傳感器接收並形成不同灰度的圖像,也就是指紋紋路,以此作為數據,從而實現最終指紋識別。所以,光電指紋的方案是行不通的。

除此之外,也因為這塊背板的存在,超聲波的穿透性大大的被限制,超聲波指紋同樣也難以實現屏下指紋技術。

如果將背板做薄,讓其滿足超聲波的穿透前提,是不是就能行得通了呢?也不行,背板一旦過薄,它會大大的影響屏幕的可靠性,摺疊屏手機的左右屏一定要有足夠的支撐性作為基礎,不然屏幕輕輕一掰就會彎折,得不償失。

 圖源:品玩編輯攝
圖源:品玩編輯攝

此前在vivo X Fold的發佈會上,vivo也說到在產品設計時,有一些專家告訴他們,除非有屏幕技術的革新,不然摺疊屏手機基本上實現不了內屏屏幕指紋。確實,目前行業內摺疊屏手機絕大多數都採用側邊指紋的技術,在保證準確率的同時,還足夠美觀、輕薄。

vivo X Fold一座大山擋在面前,vivo卻並沒有向困難妥協,而是選擇像「愚公」一樣,在這一功能上進行「死磕」。

經過vivo上千次對不同材料的測試,從高分子材料科學和聲學這些基礎物理科學區進行研究,終於功夫不負有心人,vivo發現使用特定厚度的鈦合金加以局部貼合高分子合成材料,超聲波的頻率與特製背板能夠奇迹般的產生良好的共振,進而透過屏幕並攜帶指紋信息反饋回來。

這個看似「無解」的難題就這樣被vivo解決了。

這樣做的好處就是有着足夠的安全性、識別速度更快、並且在準確程度上也有了非常大的提升。除此之外,兩個指紋模組共用一個指紋數據庫,這樣就實現了「單指錄入,雙屏使用」的功能。

除了在vivo X Fold這摺疊屏產品上「大秀肌肉」之外,vivo在自家的頂級直屏旗艦上也加入了3D大面積超聲波指紋,比較標誌性的產品就是vivo X80 Pro和iQOO 10 Pro。

3D超聲波指紋技術原理是向手指發射超聲波並接受返回的指紋信息,相比於傳統的光電指紋技術,它不需要多次的採集指紋信息,只需要一次錄入就可以做到手機解鎖。

有了超聲波指紋解鎖技術的加入,光電指紋解鎖技術經常被用戶詬病的濕手無法解鎖的問題得到了最大程度上的解決。即便是屏幕上有水滴也可以正常進行解鎖,從體驗上給用戶帶來實實在在的升級。

除此之外一併解決的,還有光電指紋解鎖時強光刺眼的問題。早期光電指紋解鎖需要OLED屏幕發射強光,通過手指上紋路的反射來記錄指紋信息,這也導致很多用戶在夜晚解鎖經常被強光刺眼。而超聲波指紋解鎖並非需要強光反射,所以在夜間使用體驗上有了非常大的進步。

這也證明了,vivo正通過不斷的對屏下指紋技術進行改進,讓用戶的體驗逐步升級,一直到滿意為止。

在vivo X80 Pro和iQOO 10 Pro上,vivo還創新式的開發了雙指解鎖的功能,能夠通過雙指同時識別解鎖手機,並且可以打開相應的隱私空間。而在安全性上,依託於超大的指紋識別模塊,vivo的大面積超聲波指紋實現了更高層次的突破,雙指識別的破解率僅為1/25億,相比之下,iPhone的前置原深感攝像頭僅有1/100萬。

從消費者的需求角度去做升級改進,這就是vivo一直所堅持的以用戶為導向的科技創新。

做難而正確的選擇

自從2017年全球手機行業達到出貨量的頂峰之後,隨後市場就已進入了震蕩下行的趨勢。加之華為在高端市場遭遇大環境的劇烈變動,引發了國內手機廠商市場的進一步洗牌。

我們都知道,智能手機行業正在迎來一場凜冽的寒冬。但在這場寒冬當中,沒人會想到vivo成了一名「逆行者」——今年年初,Counterpoint發佈2021年四季度以及全年的中國手機市場銷量報告顯示:從2021全年的數據來看,vivo在中國市場排名第一,市場份額達到22%。OPPO第二,蘋果第三,小米和榮耀分別位居第四和第五。

 圖源:Counterpoint官方
圖源:Counterpoint官方

Counterpoint二季度的最新數據報告顯示:今年二季度中國手機市場銷量中,vivo以19.8%的市場份額保持第一,目前也已經是連續兩個季度排名第一。

在科技領域,技術創新一定要有敏銳的嗅覺和堅持研發的決心。

尤其現在回憶起2017年那個略顯「浮躁」的年份,讓這份嗅覺和決心顯得更難能可貴。

當智能手機市場同質化越來越嚴重之時,vivo提出堅持以用戶導向,不斷進行技術創新和產品落地的策略——vivo從消費者的各種痛點出發,開始了「邊投入生產,邊研發改進」的狀態——如今它們都給了vivo穿越周期的底氣,並且展現出了驚人的韌性。

從早期主攻線下市場,到如今主動進行科技創新。這些年vivo早已經改變了自身的產品策略,毫無疑問,這家企業的「進化」是明顯的。

從vivo在屏幕指紋技術上做出的諸多努力,讓我們能明顯感受到vivo真正的在了解市場、了解用戶,而非「為了創新而創新」。但屏幕指紋技術只是vivo研發路程上的一個「切片」,vivo在行業和市場的領先性,來自於技術的持續創新和產品體驗的不斷升級。

時代在逼迫手機廠商做出改變,自研、創新,是科技領域永恆不變的話題。vivo渴望突破和創新,但同時也在「持續創新」。

如今的vivo正在為付出的每一滴汗水所驕傲,道阻且長,行則將至。vivo用持續的創新和引領,成為了目前屏下指紋識別技術的領頭羊,引領着行業高速發展。


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