技術(shù)宅

最近發(fā)布的小米5s，其配置的超聲波指紋識(shí)別技術(shù)被小米創(chuàng)始人雷軍花費(fèi)了很大篇幅介紹。那么什么是超聲波指紋識(shí)別技術(shù)？它和傳統(tǒng)指紋識(shí)別技術(shù)有什么不同？又會(huì)給我們的生活帶來什么影響（圖1）？

超聲波指紋識(shí)別 到底是個(gè)什么鬼

說到指紋識(shí)別，相信使用iPhone、Android手機(jī)的用戶都知道?，F(xiàn)在很多手機(jī)都配備了指紋識(shí)別，在手機(jī)上設(shè)置好指紋數(shù)據(jù)后我們以后只要一按手機(jī)主頁鍵就可以輕松解鎖。那么這次小米5s推出的超聲波指紋識(shí)別又和之前常見的指紋識(shí)別有什么不同？

大家知道，由于每個(gè)人的指紋數(shù)據(jù)不同（據(jù)統(tǒng)計(jì)，大概每10億人當(dāng)中指紋數(shù)據(jù)相同的也只有兩個(gè)人），因此指紋作為生物識(shí)別載體有極高的安全性。它具有終身不變性、唯一性和方便性，所以指紋識(shí)別逐漸成為很多手機(jī)的標(biāo)配。不過手機(jī)指紋識(shí)別的發(fā)展歷史其實(shí)挺悠久的，早在1998年西門子就研發(fā)出第一款指紋識(shí)別手機(jī)（刮擦式），不過直到iPhone 5s的普及，指紋識(shí)別才逐漸在手機(jī)上普及（圖2）。而隨著手機(jī)在我們的生活中占據(jù)越來越重要的地位，人們對(duì)指紋識(shí)別的解鎖速度和安全性也越來越重視。

配置超聲波指紋識(shí)別技術(shù)的小米5S

目前手機(jī)上常用的指紋識(shí)別技術(shù)主要是電容識(shí)別，它利用一個(gè)電容傳感器感知你手指表面的微小電導(dǎo)率變化。當(dāng)我們的手指按在傳感器上時(shí)，它會(huì)測(cè)量出指紋引起的極小的電導(dǎo)率變化信號(hào)，然后用這些測(cè)得的數(shù)據(jù)形成指紋數(shù)據(jù)。其典型的代表則是iPhone 5S的TouchID，當(dāng)然剛剛推出的iPhone 7使用的指紋識(shí)別也是電容識(shí)別技術(shù)（只是將Touch ID指紋識(shí)別Home鍵從按壓式改為觸控式）。

電容識(shí)別技術(shù)的不足是指紋的采集和識(shí)別對(duì)手指清潔度、濕度很敏感，臟、油、水等因素都會(huì)影響指紋的錄入與識(shí)別，而且手指脫皮后也不好驗(yàn)證;指紋識(shí)別驗(yàn)證時(shí)操作規(guī)范要求高。這些不足導(dǎo)致傳統(tǒng)指紋識(shí)別給我們帶來不好的體驗(yàn)。小米5s配備的超聲波指紋識(shí)別則是高通最新推出的指紋識(shí)別技術(shù)，它通過超聲波掃描實(shí)現(xiàn)指紋的錄入和識(shí)別，可以有效避免電容識(shí)別技術(shù)的不足（圖3）。

指紋識(shí)別又快又準(zhǔn)——超聲波指紋識(shí)別技術(shù)的背后

上面我們介紹超聲波指紋識(shí)別技術(shù)可以有效彌補(bǔ)電容識(shí)別技術(shù)的不足，那么這種新的指紋識(shí)別技術(shù)是怎么高效實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別？

首先我們來了解一下什么是超聲波。超聲波是一種頻率高于20000赫茲的聲波，它的特點(diǎn)是方向性好、穿透能力強(qiáng)，可以穿透我們手指上常見的臟、油、水等，也可以穿透由玻璃、不銹鋼、藍(lán)寶石或塑料制成的智能手機(jī)外殼進(jìn)行掃描，克服傳統(tǒng)指紋識(shí)別因?yàn)楹顾?、油脂、污垢而不能解鎖手機(jī)的難題。超聲波指紋識(shí)別技術(shù)正是利用它的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)指紋的錄入和識(shí)別的。

當(dāng)我們使用配備超聲波指紋識(shí)別技術(shù)的手機(jī)錄入指紋時(shí)，手指只要放在配備超聲波指紋感應(yīng)器的區(qū)域，此時(shí)感應(yīng)器發(fā)出超聲波穿透玻璃并照射到手指上后就會(huì)產(chǎn)生大小不同的回波。高通的超聲波指紋感應(yīng)器包含10000個(gè)微震傳感器，這些傳感器可以對(duì)指紋的嵴與峪甚至汗毛孔對(duì)超聲波的不同反饋對(duì)指紋進(jìn)行識(shí)別，利用皮膚與空氣對(duì)于聲波阻抗的差異，就可以區(qū)分指紋嵴與峪所在的位置。更值得一提的是，超聲波指紋識(shí)別運(yùn)用了3D掃描技術(shù)，可穿過手指表皮進(jìn)行檢測(cè)，從而可以獲取精確的指紋結(jié)果并存儲(chǔ)在手機(jī)中（圖4）。

這樣當(dāng)下次有同一特征的指紋覆蓋在同一區(qū)域時(shí)，感應(yīng)器會(huì)重復(fù)上述的操作獲取當(dāng)前指紋數(shù)據(jù)，然后傳感器會(huì)將當(dāng)前獲取的數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，如果一致則實(shí)現(xiàn)指紋解鎖（圖5）。

不僅僅是快而準(zhǔn) 超聲波指紋識(shí)別技術(shù)給我們帶來更多便利

因?yàn)槌暡梢灾苯哟┩覆Ａ?、表皮、汗水、油脂、污垢等物質(zhì)，因此對(duì)于配備超聲波指紋識(shí)別技術(shù)的手機(jī)，實(shí)際上用戶無需和手機(jī)直接接觸（不像電容式識(shí)別，需要和手機(jī)接觸才可以讓感應(yīng)器感知微小的電導(dǎo)率變化）即可實(shí)現(xiàn)解鎖。

這樣一方面對(duì)于用戶來說，指紋解鎖的操作就更方便（只要用手指在感應(yīng)器上方停留一下即可解鎖，而且無需考慮手指是否骯臟或者潮濕），同時(shí)還不會(huì)弄壞、弄臟手機(jī)（比如經(jīng)常使用手機(jī)指紋解鎖的主頁鍵就可以擁有更長的使用壽命）。

另一方面對(duì)于手機(jī)廠商來說，因?yàn)槌暡梢源┩甘謾C(jī)材質(zhì)，這樣就無需在手機(jī)表面材質(zhì)上穿孔，手機(jī)的表面可以設(shè)計(jì)得更為完整，而且不易磨損，沒有色差。比如小米5s的指紋識(shí)別部位就只是一塊凹槽（并沒有打穿），凹槽設(shè)計(jì)也是為了定位方便用戶快速找到指紋識(shí)別部位（圖6）。當(dāng)然，無孔式的設(shè)計(jì)還能夠有效防止水進(jìn)入到手機(jī)中，提高手機(jī)的防水性能，可以給消費(fèi)者帶來更多的便利。

不過任何事物都有兩面性，超聲波指紋解鎖在給我們帶來便捷解鎖的同時(shí)，這種技術(shù)帶來的安全隱患也不容小視。因?yàn)槊總€(gè)人只有一套指紋，不像密碼那樣可以隨時(shí)換，這也意味著采用了指紋識(shí)別技術(shù)的設(shè)備/服務(wù)的任何一個(gè)指紋數(shù)據(jù)泄露就等于全盤泄露，可能給我們帶來不可估量的損失。作為普通消費(fèi)者，我們希望在享受新技術(shù)帶來的便利的同時(shí)有更強(qiáng)大的安全性！