- Történelem
- Az ujjlenyomat-szkennerek típusai
- Megjelenítésen belüli optikai szkennerek
- Kijelzőn található ultrahangos szkennerek
- Kapacitív szkennerek
- Algoritmus és rejtjelezés
- Melyik a jobb optikai vagy ultrahangos?
- Melyek a legutóbbi eszközök a képernyőn megjelenő ujjlenyomat-leolvasókkal?
Az ujjlenyomat-érzékelőkkel ellátott okostelefonok elárasztották a piacot, de nem sokáig kezdtek ezek az érzékelők a költségvetési szegmens okostelefonjaivá válni. Ezek az érzékelők az utóbbi időben gyorsabbá és biztonságosabbá váltak. Ennek eredményeként manapság ezeket az érzékelőket elsősorban az okostelefonok biztonságára használják.
Az okostelefon-iparban és a fejlõdõ technológiában elért fejlõdõ verseny eljutott abba a szakaszba, ahol minden második nap új innovációval találkozunk. Az ujjlenyomat-érzékelők is messze jártak, az aktuális jelszó a kijelzőn lévő ujjlenyomat-érzékelők. Az olyan okostelefon-gyártók, mint a Xiaomi, a Realme és az Oppo, gondoskodtak arról, hogy a technológia ne csak a zászlóshajó eszközökre korlátozódjon.
A legújabb eszközök, mint a Realme X, a Redmi K20 és az OPPO K3, a képernyőn megjelenő ujjlenyomat-szkennereket nehezen emészthető áron kínálják. Mindezt szem előtt tartva derítsük ki, mi ez a kijelzőn megjelenő ujjlenyomat-érzékelő technológia és hogyan működik.
Történelem
Kezdjük az elejétől, amikor minden elkezdődött. Ha elmélyülünk a mobil eszközök ujjlenyomat-olvasóinak történelmében, akkor a 2004-ben piacra dobott „ Pantech GI100 ” -hoz vezetünk. Ez az eszköz az első ilyen típusú ujjlenyomat-olvasóval volt felszerelve. A következő, a „ G900 és G500 ” trendet követő készülékek a Toshiba- szerűektől származnak 2007-ben. Később olyan gyártók, mint a HTC, az Acer és a Motorola csatlakoztak a ligához a megfelelő eszközökkel. Az Apple is csatlakozott a párthoz 2013-ban, amikor az iPhone 5s ujjlenyomat-érzékelőt kapott. A cupertinói székhelyű óriás nevezte tovább Touch ID-nek. Azóta az ujjlenyomat-érzékelő technológiák jelentős változásokon mentek keresztül.
A műszaki rajongók tudhatják, hogy három különböző ujjlenyomat-hitelesítési technológia működik. De a képernyőn megjelenő ujjlenyomat-technológia jelenleg csak a kettőből származik.
Mielőtt nagy képbe kerülnénk, megismerhetjük a mögöttes munkák alapvető technológiáját. Minden ujjlenyomat-érzékelő úgy működik, hogy követi ezeket az egyedi nyomkövető gerinceket és vonalakat az ujjain. Különböző technológiák működhetnek azonban ebben a nyomon követési folyamatban, ideértve az optikai, kapacitív vagy az ultrahangos letapogatást.
Az ujjlenyomat-szkennerek típusai
- Optikai szkennerek (a kijelzőben lévő ujjlenyomat-érzékelőkben használják)
- Ultrahangos szkennerek (a kijelzőn megjelenő ujjlenyomat-szkennereknél használják)
- Kapacitív szkennerek
Megjelenítésen belüli optikai szkennerek
Az optikai szkennerek már jó ideje léteznek, és az ujjlenyomat-hitelesítés legrégebbi módszerei. A kijelzőn lévő optikai érzékelők azonban viszonylag újdonságok az okostelefonok számára. A Vivo Apex, az MWC 2018-on bemutatott koncepciókészülék sok fejet fordított az okostelefon-iparban. A készülék tartalmazta a „CLEAR ID 9500” nevű optikai ujjlenyomat-érzékelőt, amelyet az Egyesült Államokbeli székhelyű szenzorgyártó Synaptics fejlesztett ki. Később a „Vivo X20 Plus UD” nevű új eszközzel került a fogyasztók elé. Az új dizájnt hamarosan elfogadták olyan vállalatok, mint az OPPO, a Samsung, a Huawei és még sok más. Az általunk látott ujjlenyomat-érzékelők nagy része optikai ujjlenyomat-érzékelő, amelyek könnyen összekapcsolhatók az Arduino, a Raspberry pi és más mikrovezérlőkkel.
Az optikai ujjlenyomat-érzékelő működése
A technológia az ujjlenyomat képének rögzítésére és annak elemzésére támaszkodik, hogy az aktuális ujjlenyomat megfelel-e a tárolt képnek. A töltéshez kapcsolt eszköz (CCD) egy optikai érzékelő szívében helyezkedik el, ugyanaz az érzékelő, amelyet digitális fényképezőgépekben és videokamerákban használnak. Azok számára, akik nincsenek tudatában, a CCD a fényérzékeny diódák tömbje, az úgynevezett fotosziták, amelyek villamos jeleket generálnak a fényfotonokra válaszul.
Amint az ujját az érzékelőre helyezi, fénykibocsátó diódák (LED-ek) világítanak, hogy megvilágítsák a gerinceket és réseket, és egy CCD-kamera gyorsan rögzíti az azonos képet. A CCD rendszer az ujj egy fordított képét hozza létre, a sötétebb területek több visszavert fényt (az ujj gerincei), a világosabb területek pedig a kevésbé visszavert fényt képviselik (a hegygerincek közötti völgyek). A rögzített képet ezután összehasonlítják a tárolt képpel.
Az optikai érzékelőket könnyű becsapni, mivel az alkalmazott technológia 2D-s képet rögzít, és a jó minőségű kép áttörheti ezt a biztonságot. Érdemes megjegyezni, hogy a technológia csak OLED kijelzőkkel működik, ahol hiányosságok vannak a hátlapon. Kezdetben a kijelzőn lévő ujjlenyomat-érzékelők nem voltak olyan megbízhatóak és gyorsak, mint most. De a dolgok az utóbbi időben ezen érzékelők javára változtak.
Kijelzőn található ultrahangos szkennerek
Az ultrahangos érzékelők a legújabb ujjlenyomat-technológiák. Ahogy a neve is sugallja, ezek az érzékelők nagyfrekvenciás ultrahangos hangot használnak az ujjlenyomat feltérképezéséhez. A Samsung a Qualcomm társasággal hozta össze az első, a képernyőn megjelenő ultrahangos ujjlenyomat-érzékelőt, a 'Galaxy S10 / S10 + -ot. A készülék elsőként a Qualcomm 3D Sonic szenzorát is tartalmazta, amely a Sense ID iterációja.
A Qualcomm legújabb ultrahangos technológiája akár 800 mikron vastagságú üvegen keresztül működik. A vállalat a feloldás 250 milliszekundumos késleltetését állítja, amely közel áll ahhoz, amit egy kapacitív ujjlenyomat-leolvasó képes elérni.
Ultrahangos ujjlenyomat-érzékelő működése
Ezen szkennerek hardvere ultrahangos adóból és vevőből áll. A beolvasási folyamat megkezdődik, amint az ujjhegye az érzékelőre kerül. Az adó ultrahangos impulzust ad át, amely ütközik az ujjbegy hegygerinceivel és völgyeivel, az impulzusnyomás egy részét elnyeli, és egy részét visszacsapja az érzékelőhöz. Az abszorpció és a visszapattanás mértéke változó ujjlenyomatoktól függ. Tovább haladva egy érzékelőt, amely képes érzékelni a mechanikai igénybevételt, kiszámítják a visszatérő ultrahangos impulzus intenzitását a szkenner különböző pontjain. Ezek a szkennerek részletes, részletes információkhoz jutnak, és a beolvasott ujjlenyomat részletes 3D-s másolatát eredményezik.
Mivel ezek a szkennerek a kijelző alatt fekszenek. Az ultrahangos érzékelők hullámainak át kell haladniuk a kijelző hátlapján, az üvegen és a védőburkolaton, mielőtt elérnék az ujját. Ezért a gyártók biztosítják, hogy a megjelenítéshez használt üveg ne legyen túl vastag. Ennek ellenére nem ajánlott olyan kiegészítő védelmet adni, mint például egy képernyővédő, amely megakadályozhatja a technológia megfelelő működését.
Nem sok készülékhez tartozik ultrahangos érzékelő, amely a legdrágább a rendelkezésre álló technológiák közül. Az olyan kiemelt eszközök, mint a Samsung Galaxy S10 / 10 +, ultrahangos érzékelővel vannak ellátva. Van azonban még egy kis idő, amíg látjuk, hogy ez a technológia behatol a költségvetési szegmensbe.
Kapacitív szkennerek
A kapacitív érzékelők manapság a legszélesebb körben használt érzékelők, és minden más eszközön megtalálhatóak, amellyel találkoznak. Ezek az érzékelők kondenzátorokat használnak mint fő komponenst, amely egy elektromos alkatrész, amelyet elektromos energia tárolására használnak. A technológiát jelenleg nem használják a képernyőn megjelenő ujjlenyomat-beolvasáshoz.
Kapacitív ujjlenyomat-érzékelő működése
Ezek az érzékelők is az ujjlenyomatok alapján vizsgálják a gerinceket és völgyeket. Ebben az esetben azonban villamos áramot használnak a fény helyett az adatok gyűjtésére. Az ujjlenyomat-részletek összegyűjtése érdekében a beolvasó felület alatt egy sor kondenzátor található. Ha egy ujjhegy kerül a letapogató felületre, a kondenzátoron tárolt töltés megváltozik. Ezt a töltésbeli különbséget egy op-amp integrátor áramkör követi nyomon, amelyet egy analóg-digitális átalakító tovább rögzít.
A rögzített adatokat hitelesítésre használják. Érdemes megjegyezni, hogy a kapacitív érzékelők képessége a kondenzátorok számának növekedésével nő. Ezek a jobb biztonságot nyújtó szkennerek gyorsak és őrülten nehéz őket becsapni. A kapacitív érzékelők drágábbak az optikai érzékelőkhöz képest, és akkor csak zászlóshajó készülékekben használták őket. Sőt, ez 2019-es év, és a kapacitív érzékelők az okostelefon-ipar minden szegmensébe behatoltak. A kapacitív érintőpanelek olcsók és bármilyen eszközzel könnyen integrálhatók.
Algoritmus és rejtjelezés
A beolvasás csak a folyamat fele, miután elmondta, hogy fontos az adatokat biztonságos helyen tárolni. Ehhez a folyamathoz külön IC-t adnak az érzékelőhöz, amely a beolvasott adatok értelmezésével és továbbításával foglalkozik a processzor felé. A biztonságos hely nem érhető el, és még a gyökérzet sem segíthet behatolni. Minden gyártó más megközelítéssel rendelkezik, és különböző algoritmusokat használ az ujjlenyomat-jellemzők azonosításához. Általában ezek az algoritmusok nagyon specifikus funkciókat keresnek, amelyeket apróságoknak neveznek, ahol az ujjlenyomatban lévő vonalak végződnek vagy kettéválnak. Ezért a szkenner meg tudja egyezni ezeket a részleteket, ahelyett, hogy újra beolvassa volna a teljes ujjlenyomatot. Ez egy kicsit gyorsabbá teszi az egész folyamatot.
Tovább haladva: ezek az érzékelők gyártói külön rendszerekkel rendelkeznek a tároláshoz. Az ARM a Trusted Execution Environment (TEE) alapú TrustZone technológiát használja, amely az adatokat a fő processzoron belül egy biztonságos helyen tárolja. A másik oldalon található Qualcomm a Qualcomm Secure Execution Environment (QSEE) technológiát használja a titkosítási kulcsok és jelszavak biztonságához. Lehet, hogy ezeknek a rendszereknek különböző neve van, de mindegyiknek közös célja az adatok védelme.
Melyik a jobb optikai vagy ultrahangos?
Az ultrahangos szkennerek természetesen jobbak, mivel hasznot húznak a 3D szkennelési folyamatból, míg az optikai szkennerek csak 2D-s szkennelésre képesek, amint azt korábban említettük. Ezek mellett az ultrahangos érzékelők rendkívül kicsiek, a Qualcomm legújabb 3D szonikus érzékelője mindössze 0,2 mm. Ezen érzékelők kicsi alakja megfelel a karcsú és keret nélküli készülékek jelenlegi igényének. Tovább haladva ezeket az érzékelőket sem a por, a zsír vagy a nedves kéz nem befolyásolja.
Az ultrahangos szenzorokat használó készülékek száma azonban nem sok, és ennek teljesen köze van a gyártási költségekhez. Ezek az érzékelők költségesek, és jelenleg csak bizonyos eszközökön állnak rendelkezésre.
Melyek a legutóbbi eszközök a képernyőn megjelenő ujjlenyomat-leolvasókkal?
Nos, miután tisztában van a jelenlegi technológiákkal és azok működésével. Még jobb lenne, ha tisztában lenne a közelmúltban megjelenített ujjlenyomat-érzékelőkkel rendelkező eszközökkel és azok típusával.
Optikai kijelzős szkennerekkel ellátott készülékek |
Készülékek ultrahangos kijelzős szkennerekkel |
Redmi K20 / k20 Pro |
Samsung Galaxy S10 / S10 + |
Realme X |
|
One Plus 7/7 Pro |
|
OPPO K3 |
|
Samsung Galaxy A50 / A70 / A80 |
|
OPPO K1 |
|
Vivo V15 Pro |
|
One Plus 6T |
|
Huawei P30 Pro |
|
Xiaomi Mi 9 |