Как работает сканер отпечатков пальцев на смартфоне?
Обновлено: 21.11.2024
Ничто не является полностью безопасным. Замки можно взломать, сейфы можно взломать, а онлайн-пароли можно угадать рано или поздно. Как же тогда мы можем защитить то, что нам дорого? Один из способов — использовать биометрические данные — отпечатки пальцев, сканирование радужной оболочки глаза, сканирование сетчатки глаза, сканирование лица и другую личную информацию, которую труднее подделать. Не так давно, если у вас брали отпечатки пальцев, скорее всего, вас обвиняли в преступлении; теперь невинные люди обращаются к отпечаткам пальцев, чтобы защитить себя. И вы можете найти сканеры отпечатков пальцев везде, от зданий с высоким уровнем безопасности до банкоматов и даже ноутбуков. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!
Фото: снятие отпечатка большого пальца с помощью ручного сканера отпечатков пальцев. Область сканирования находится в верхней части машины (слева, если смотреть на нее), и вы можете видеть изображение отпечатка, появляющееся на ЖК-экране. Фото TSgt. Эфрен Лопес предоставлен армией США.
Содержание
<ПР>Почему отпечатки пальцев уникальны?
Очевидно, почему у нас есть отпечатки пальцев: крошечные бороздки трения на концах наших пальцев облегчают захват предметов. Делая наши пальцы более грубыми, эти выступы увеличивают силу трения между нашими руками и предметами, которые мы держим, что затрудняет их падение. У вас есть отпечатки пальцев еще до вашего рождения. На самом деле отпечатки пальцев полностью формируются к тому времени, когда вам исполняется семь месяцев в утробе матери. Если с вами не случится несчастного случая с руками, ваши отпечатки пальцев останутся неизменными на протяжении всей вашей жизни.
Фото: Ваши отпечатки пальцев подобны уникальным ключам, которые вы всегда носите с собой. Теоретически ни у кого нет таких отпечатков, как у вас. Слово "отпечаток пальца" немного вводит в заблуждение: эти выступы на концах ваших пальцев рук и ног нужны не для того, чтобы помочь людям идентифицировать вас, а для того, чтобы вы могли лучше удерживать предметы, которые вы поднимаете или по которым ходите.
Что делает отпечатки пальцев таким блестящим способом отличить людей друг от друга, так это то, что они практически уникальны: отпечатки пальцев формируются в результате случайного процесса в соответствии с кодом в вашей ДНК (генетический рецепт, который сообщает вашему телу, как развиваться). Поскольку среда в утробе матери также оказывает влияние, даже отпечатки однояйцевых близнецов немного отличаются. Хотя вполне возможно, что могут быть найдены два человека с идентичными отпечатками пальцев, шансы на это настолько малы, что ими практически можно пренебречь. В уголовном деле обычно есть другие улики, которые можно использовать вместе с отпечатками пальцев, чтобы доказать вину или невиновность человека вне всяких разумных сомнений. Там, где отпечатки пальцев используются для управления доступом к чему-то вроде компьютерной системы, шансы случайного человека, имеющего правильный отпечаток пальца, получить доступ, вообще говоря, слишком малы, чтобы о них беспокоиться, и гораздо меньше вероятность того, что кто-то угадает правильный отпечаток пальца. пароль или возможность взломать физический замок.
Фото: сканеры отпечатков пальцев преобразуют аналоговые отпечатки пальцев в цифровую (числовую) форму, которую компьютеры могут хранить, обрабатывать и сравнивать. Когда дело доходит до судебно-медицинской экспертизы, аналоговые методы часто остаются лучшими. Здесь судебно-медицинский эксперт посыпал стекло апельсиновым порошком, чтобы скрытые на нем отпечатки пальцев проявились в ультрафиолетовом свете. Фото Микея Энтони предоставлено ВВС США.
Регистрация и проверка
Предположим, вы отвечаете за безопасность в крупном банке и хотите установить систему сканирования отпечатков пальцев на турникете главного входа, куда каждое утро входят ваши сотрудники. Как именно это будет работать?
Использование такой системы состоит из двух отдельных этапов. Сначала вам нужно пройти процесс, называемый регистрацией, когда система узнает обо всех людях, которых ей придется распознавать каждый день. Во время регистрации отпечатки пальцев каждого человека сканируются, анализируются, а затем сохраняются в закодированной форме в защищенной базе данных. Обычно для сохранения отпечатков пальцев требуется менее полсекунды, и система работает более чем у 99 % типичных пользователей (частота отказов выше у работников физического труда, чем у офисных работников).
Фото: Регистрация: «Узнать» означает идентифицировать что-то или кого-то, кого вы видели раньше. Таким образом, вы можете распознать отпечаток пальца только в том случае, если вы уже видели его хотя бы один раз. Регистрация — это процесс сканирования отпечатков пальцев в первый раз, чтобы их можно было проверить позже. Фото Эмбер Лич предоставлено армией США и Викискладом.
После регистрации система готова к использованию — это второй этап, известный как проверка . Любой, кто хочет получить доступ, должен приложить палец к сканеру. Сканер берет их отпечатки пальцев, сверяет их со всеми отпечатками в базе данных, сохраненными при регистрации, и решает, имеет ли человек право на получение доступа или нет. Сложные системы отпечатков пальцев могут проверять и сопоставлять до 40 000 отпечатков в секунду!
Как хранятся и сравниваются отпечатки пальцев
Когда в 1900 году сэр Эдвард Генри из столичной полиции Лондона впервые систематически использовал отпечатки пальцев в уголовном расследовании, они медленно и тщательно сравнивались вручную. Вы взяли отпечаток пальца с места преступления и еще один отпечаток пальца у подозреваемого и просто сравнили их под увеличительным стеклом или микроскопом. К сожалению, отпечатки пальцев, снятые в разных условиях, часто могут выглядеть совершенно по-разному — отпечаток с места преступления гораздо чаще будет неполным или смазанным, — и сравнение их, чтобы доказать, что они идентичны (или различны), иногда требует большого мастерства. Вот почему криминалисты (люди, которые изучают улики, собранные с мест преступлений) разработали надежную систему сопоставления отпечатков пальцев, в которой они искали от восьми до шестнадцати различных признаков. В Великобритании два отпечатка пальца должны совпадать во всех шестнадцати отношениях, чтобы отпечатки считались одинаковыми; в США должны совпадать только восемь функций.
Фото: компьютер может сравнивать отпечатки пальцев, определяя ключевые особенности, а затем измеряя расстояния и углы между ними. Алгоритмы могут превращать подобные шаблоны в уникальные числовые коды.
Когда компьютер проверяет ваши отпечатки пальцев, очевидно, что внутри сидит не маленький человечек с увеличительным стеклом, сравнивающий ваши отпечатки со всеми сотнями или тысячами, хранящимися в базе данных! Так как же компьютер может сравнивать отпечатки? Во время регистрации или проверки каждый отпечаток анализируется на наличие очень специфических функций, называемых мелочами, где линии вашего отпечатка пальца заканчиваются или делятся на две части. Компьютер измеряет расстояния и углы между этими объектами — что-то вроде рисования линий между ними — и затем использует алгоритм (математический процесс), чтобы преобразовать эту информацию в уникальный числовой код. Тогда сравнение отпечатков пальцев — это просто сравнение их уникальных кодов. Если коды совпадают, отпечатки совпадают, и человек получает доступ.
Как работают сканеры отпечатков пальцев
Чтобы снять отпечатки пальцев в полицейском участке, нужно прижать пальцы к чернильной подушечке, а затем провести пальцами по бумаге, чтобы оставить чистый отпечаток на странице. Ваши отпечатки пальцев также хранятся в компьютерной базе данных, чтобы полиция могла проверить, не совершали ли вы какие-либо известные преступления и не совершите ли вы их в будущем.
Но когда отпечатки пальцев используются для контроля доступа в здания и компьютерные системы, приходится использовать более изощренные методы: компьютер должен очень быстро сканировать поверхность вашего пальца, а затем превращать отсканированное представление в код, который он может проверить. против его базы данных. Как это происходит?
Фото. Типичный оптический сканер отпечатков пальцев. Это похоже на фотокопирование руки или помещение ее на компьютерный сканер. Фото Тех. сержант Франсиско В. Говеа II, предоставлено армией США.
Есть два-три способа сканирования пальцев. Оптический сканер освещает ваш отпечаток ярким светом и делает цифровую фотографию. Если вы когда-либо делали фотокопии своей руки, вы точно знаете, как это работает. Вместо создания грязно-черной ксерокопии изображение загружается в компьютерный сканер. Сканер использует светочувствительный микрочип (либо ПЗС, устройство с зарядовой связью, либо датчик изображения CMOS) для создания цифрового изображения. Компьютер автоматически анализирует изображение, выбирая только отпечаток пальца, а затем использует сложное программное обеспечение для сопоставления с образцом, чтобы преобразовать его в код.
Фото: емкостный сканер отпечатков пальцев на задней панели смартфона Samsung Galaxy A20e.
Другой тип сканера, известный как емкостной сканер, измеряет палец с помощью электричества. Когда ваш палец лежит на поверхности, выступы ваших отпечатков пальцев касаются поверхности, а впадины между выступами остаются немного в стороне от нее. Другими словами, существуют различные расстояния между каждой частью вашего пальца и поверхностью под ним. Емкостный сканер создает изображение вашего отпечатка пальца, измеряя эти расстояния. Подобные сканеры немного похожи на сенсорные экраны на таких устройствах, как iPhone и iPad. Хотя емкостные сканеры быстрее и надежнее оптических, они плохо работают во влажных условиях (если у вас мокрые пальцы) и могут быть повреждены статическим электричеством.
Третий тип сканера отпечатков пальцев называется ультразвуковым сканером , потому что он использует высокочастотные звуковые волны (ультразвук) для "картирования" вашего пальца вместо света. Если у вас есть новый смартфон Samsung, вы, вероятно, обнаружите, что он имеет один из них, встроенный под дисплей, который вы можете использовать для разблокировки телефона или безопасного доступа к вашим приложениям и данным. По данным Samsung, ультразвуковые сканеры более безопасны (поскольку они сканируют отпечатки пальцев в трех измерениях) и лучше работают на открытом воздухе (при ярком свете или низкой температуре), чем оптические сканеры, хотя они, как правило, медленнее, чем емкостные сканеры.
Что происходит во время сканирования?
В отличие от обычных цифровых фотографий, отсканированные изображения должны фиксировать точное количество деталей — яркость и контрастность, — чтобы отдельные бороздки и другие детали отпечатка можно было точно сопоставить с ранее сделанными сканами. Помните, что отпечатки пальцев могут быть использованы в качестве доказательства в уголовных процессах, где осуждение может привести к длительному тюремному заключению или даже к смертной казни. Вот почему "контроль качества" является такой важной частью процесса сканирования отпечатков пальцев.
Фото: качество имеет значение: сканирование отпечатков пальцев должно производить изображения с достаточной детализацией, чтобы их можно было точно сравнить с другими отсканированными изображениями.
Вот как работает простой оптический сканер:
<ПР>Для чего можно использовать сканирование отпечатков пальцев?
Фото: биометрия не обязательно зловещая. Здесь у ребенка берут отпечатки пальцев, чтобы помочь в идентификации после гуманитарной катастрофы. Фото Портера Андерсона предоставлено ВМС США.
Сканирование отпечатков пальцев — самая популярная биометрическая технология (используется более чем в половине всех биометрических систем безопасности), и легко понять, почему. Мы храним все больше и больше информации на наших компьютерах и делимся ею в Интернете все более рискованными способами. Большую часть времени наша банковская информация и личные данные защищены всего несколькими наспех придуманными цифрами в наших паролях.Любой может использовать вашу кредитную или дебетовую карту для получения денег в банкомате (банкомате или «банкомате»), если он знает всего четыре цифры!
В будущем гораздо чаще потребуется подтверждать свою личность с помощью биометрической информации: отпечатка пальца, сканирования радужной оболочки или сетчатки глаза или сканирования лица. Некоторые ноутбуки и большинство смартфонов теперь используют сканирование отпечатков пальцев, чтобы сделать их более безопасными. Крупные банки, такие как Bank of America и JPMorgan Chase, внедрили аутентификацию по отпечатку пальца как часть процесса входа в свои приложения для смартфонов. Скоро мы сможем увидеть сканеры отпечатков пальцев на банкоматах, в сканерах безопасности в аэропортах, на кассах в продуктовых магазинах, в электронных системах голосования и, возможно, даже вместо ключей в наших (автономных) автомобилях!
Некоторым людям не нравится, как звучит общество "Большого брата", где вы должны делать все с помощью своих отпечатков пальцев, и это правда, что существуют важные вопросы конфиденциальности. Но люди всегда использовали биометрию для идентификации личности: мы различаем друг друга, главным образом, узнавая лица и голоса друг друга. Во что бы то ни стало беспокойтесь о недостатках, но не забывайте и о преимуществах: ваша информация должна быть гораздо более защищена от преступников, и у вас больше никогда не будет проблем с потерей ключей или забыванием пароля!
Сканеры отпечатков пальцев теперь используются не только в самых дорогих смартфонах. В наши дни даже многие бюджетные телефоны используют эту технологию, и она является краеугольным камнем безопасности приложений. Технология также сильно продвинулась по сравнению с ее ранними итерациями, становясь быстрее и точнее при считывании отпечатков пальцев. Имея это в виду, давайте посмотрим, как работают новейшие сканеры отпечатков пальцев и в чем их отличия.
Оптические сканеры
Оптические сканеры отпечатков пальцев – это старейший метод получения и сравнения отпечатков пальцев. Как следует из названия, этот метод основан на захвате оптического изображения — по сути, фотографии. Затем он использует алгоритмы для обнаружения уникальных узоров на поверхности, таких как выступы или отметки, путем анализа самых светлых и самых темных областей изображения.
Как и камеры смартфонов, эти сенсоры имеют конечное разрешение. Чем выше разрешение, тем мельче датчик может различить ваш палец, повышая уровень безопасности. Однако эти датчики захватывают гораздо более контрастные изображения, чем обычная камера. Оптические сканеры обычно имеют очень большое количество диодов на дюйм для захвата этих деталей с близкого расстояния. Конечно, очень темно, когда палец находится над сканером. Поэтому сканеры включают в себя массивы светодиодов или даже дисплей вашего телефона в качестве вспышки, чтобы подсветить изображение во время сканирования.
Основной недостаток оптических сканеров заключается в том, что их несложно обмануть. Поскольку эта технология захватывает только 2D-изображение, можно использовать протезы и даже изображения хорошего качества, чтобы обмануть этот конкретный дизайн. Сам по себе этот тип сканера недостаточно безопасен, чтобы доверить ему самые важные данные. Таким образом, отрасль перешла на более безопасные гибридные решения.
В связи с растущим спросом на более надежную защиту смартфоны единодушно используют превосходные емкостные и оптико-емкостные гибридные сканеры. Эти сканеры используют данные оптического отпечатка пальца в сочетании с емкостным датчиком для обнаружения настоящего пальца. Снижение стоимости технологий сделало эти альтернативы жизнеспособными и для продуктов среднего класса.
С переходом на безрамочные дисплеи возвращаются компактные оптические модули. Их можно встроить под стекло дисплея, и они занимают небольшую площадь. Некоторые представленные на рынке модели могут успешно работать под стеклом толщиной 1 мм и с мокрыми пальцами, что мешает емкостным альтернативам. Гибридные оптические сканеры никуда не денутся.
Емкостные сканеры
Еще один широко используемый сегодня тип сканера отпечатков пальцев – емкостный сканер. Вы найдете этот тип сканера на передней и задней панелях смартфонов и даже используете его как часть передовых вариантов дисплея. Емкостные сканеры приобрели известность из-за их дополнительных преимуществ в плане безопасности. Опять же, название выдает основной компонент — конденсатор.
Вместо традиционного изображения отпечатка пальца в емкостных сканерах отпечатков пальцев для сбора данных используются массивы крошечных конденсаторных цепей.Поскольку конденсаторы накапливают электрический заряд, подключение их к проводящим пластинам на поверхности сканера позволяет использовать их для отслеживания деталей отпечатка пальца. Сохраненный заряд немного изменится, если поместить ребро пальца на проводящие пластины. И наоборот, воздушный зазор оставит заряд на конденсаторе относительно неизменным. Схема интегратора операционного усилителя используется для отслеживания этих изменений, которые затем могут быть записаны аналого-цифровым преобразователем.
После захвата эти цифровые данные анализируются для поиска характерных и уникальных атрибутов отпечатков пальцев. Затем их можно сохранить для последующего сравнения. Что особенно хорошо в этой конструкции, так это то, что ее гораздо сложнее обмануть, чем оптический сканер. Результаты не могут быть воспроизведены с изображением. Кроме того, их невероятно сложно обмануть с помощью какого-либо протеза, так как разные материалы будут записывать немного разные изменения заряда на конденсаторе. Единственные реальные угрозы безопасности исходят от взлома оборудования или программного обеспечения.
Создание достаточно большого массива таких конденсаторов, обычно сотен, если не тысяч, в одном сканере, позволяет создать очень подробное изображение гребней и впадин отпечатка пальца, используя только электрические сигналы. Как и в оптическом сканере, чем больше конденсаторов, тем выше разрешение сканера. Это повышает уровень безопасности до определенного момента. Тем не менее производство с высокой плотностью обходится намного дороже.
Из-за большего количества компонентов в схеме обнаружения емкостные сканеры ранее были довольно дорогими. В некоторых ранних реализациях пытались сократить количество необходимых конденсаторов с помощью сканеров «смахивания». Они будут собирать данные с меньшего количества компонентов конденсатора, быстро обновляя результаты, когда палец проводится над датчиком. Как жаловались многие потребители в то время, этот метод был очень привередливым и часто требовал нескольких попыток для правильного сканирования результата. К счастью, в наши дни простой дизайн «нажми и удерживай» является настройкой по умолчанию.
Однако с помощью этих сканеров можно не только считывать отпечатки пальцев. Более новые модели также поддерживают функции жестов и смахивания. Их можно использовать в качестве поддержки программных кнопок, которые действуют как клавиши навигации, возможности измерения силы или как способ взаимодействия с другими элементами пользовательского интерфейса. Однако смартфоны премиум-класса перешли на технологии, встроенные в дисплей.
Ультразвуковые сканеры
Последняя технология сканирования отпечатков пальцев, появившаяся на рынке смартфонов, — это ультразвуковой датчик. Впервые об этом было объявлено в смартфоне Le Max Pro 2016 года. Qualcomm и ее технология Sense ID являются основной частью дизайна. Фактически, Qualcomm сейчас использует технологию ультразвукового сканирования отпечатков пальцев второго поколения (технически это третий продукт). Он обещает большую область чтения и более высокую скорость обработки.
Чтобы точно зафиксировать детали отпечатка пальца, оборудование состоит из ультразвукового передатчика и приемника. Ультразвуковой импульс передается на палец, который находится над сканером. Часть этого импульса поглощается, а часть отражается обратно к датчику в зависимости от выступов, пор и других деталей, уникальных для каждого отпечатка пальца.
Микрофон не прослушивает эти возвращающиеся сигналы. Вместо этого датчик, который может обнаруживать механическое напряжение, используется для расчета интенсивности возвращающегося ультразвукового импульса в разных точках сканера. Сканирование в течение более длительных периодов времени позволяет получить дополнительные данные о глубине. В результате получается детальное трехмерное воспроизведение отсканированного отпечатка пальца. Трехмерная природа этого метода захвата делает его еще более безопасной альтернативой емкостным сканерам.
Впоследствии ультразвуковой датчик отпечатков пальцев Qualcomm 3D, встроенный в дисплей, был использован во флагманских моделях Samsung серий Galaxy S10, Note 10 и Note 20. Сканер Qualcomm второго поколения также используется в сенсоре дисплея Samsung Galaxy S21. Samsung отмечает, что этот новый сканер на 77 % больше и на 50 % быстрее, чем продукт предыдущего поколения.
Недостаток ультразвукового сканера в том, что он еще не такой быстрый, как другие сканеры. Отчасти это связано с причинами, указанными выше. Тем не менее, Qualcomm решила эту проблему с помощью своей технологии второго поколения. Ультразвуковая технология также плохо работает с некоторыми защитными пленками для экрана, особенно с более толстыми. Они могут ограничить способность сканера правильно считывать отпечатки пальцев.Положительным моментом является то, что рамки стали тоньше, чем когда-либо, благодаря возможности скрыть сканер под дисплеем.
Несколько слов о сканерах, встроенных в дисплей
Ультразвуковые сканеры отпечатков пальцев — не единственный вариант, если вы хотите скрыть датчик на дисплее. Для этой цели также используются оптико-емкостные сканеры отпечатков пальцев. В настоящее время отрасль разделена между этими двумя. Однако вы редко найдете ультразвуковые сканеры в более доступной части рынка.
Оптико-емкостные сканеры устраняют некоторые прежние проблемы безопасности с оптическими конструкциями. Они сочетают в себе требования «реального прикосновения» емкостных сканеров со скоростью и энергоэффективностью оптических конструкций. Эта технология внедряется путем вставки датчика под дисплей. Он улавливает свет, отраженный отпечатком пальца, через щели в OLED-дисплее. Это требует некоторой работы для интеграции с дисплеем, но работает достаточно хорошо.
Вы найдете различные технологии оптического отпечатка пальца на дисплее как в недорогих, так и в премиальных телефонах, от Samsung Galaxy A50 до Huawei P40 Pro.
Для сравнения, ультразвуковые сканеры немного проще внедрить и настроить их размещение в соответствии с любым телефоном. Крошечный датчик толщиной 0,2 мм находится за экраном, пропуская свои ультразвуковые волны через дисплей к кончику пальца. Хотя это отлично подходит для разработки, это само по себе привело к нескольким проблемам с безопасностью. Samsung пришлось выпускать исправления для своих флагманских смартфонов, чтобы решить проблемы, из-за которых практически любой отпечаток пальца позволял разблокировать телефоны при использовании защитной пленки.
У обеих технологий есть свои плюсы и минусы, и, скорее всего, они останутся жизнеспособным выбором для встроенных в дисплей сканеров отпечатков пальцев на долгие годы. Однако ультразвуковым сканерам может потребоваться больше времени, чтобы перейти к более доступным ценам.
Криптография и безопасная обработка
Хотя большинство сканеров отпечатков пальцев основаны на очень похожих аппаратных принципах, дополнительные компоненты и программное обеспечение также могут играть важную роль в том, как продукты работают и какие функции доступны потребителям.
К физическому сканеру прилагается специальная микросхема. Он интерпретирует отсканированные данные и передает их в полезной форме на главный процессор вашего смартфона. Разные производители используют немного разные алгоритмы для определения ключевых характеристик отпечатков пальцев, которые могут различаться по скорости и точности.
Обычно эти алгоритмы ищут места, где ребра и линии заканчиваются или где ребро разделяется на две части. В совокупности эти и другие отличительные признаки называются мелочами. Если отсканированный отпечаток пальца соответствует нескольким из этих деталей, он будет считаться совпадением. Вместо того, чтобы каждый раз сравнивать весь отпечаток пальца, сравнение мелких деталей снижает вычислительную мощность, необходимую для идентификации каждого отпечатка. Кроме того, это помогает избежать ошибок, если отсканированный отпечаток смазан. Это также позволяет расположить палец не по центру или идентифицировать его только по частичному отпечатку.
Конечно, эта информация должна быть надежно защищена на вашем устройстве и защищена от кода, который может ее скомпрометировать. Вместо того, чтобы загружать эти пользовательские данные онлайн, процессоры ARM могут безопасно хранить эту информацию на физическом чипе, используя технологию TrustZone на основе Trusted Execution Environment (TEE). Эта защищенная область также используется для других криптографических процессов и для прямой связи с защищенными аппаратными платформами, такими как сканер отпечатков пальцев. Утвержденные части личной информации, такие как ключ пароля, могут быть доступны только приложениям, использующим клиентские API TEE.
Подход Qualcomm к этому заложен в его архитектуре Secure MSM и Secure Processing Unit (SPU). Apple, с другой стороны, называет это «безопасным анклавом». В любом случае, он основан на том же принципе хранения этих защищенных данных в отдельной части процессора. Там к нему не могут получить доступ приложения, работающие в обычной среде операционной системы.
Альянс FIDO (Fast IDentity Online) разработал надежные криптографические протоколы, которые используют эти защищенные аппаратные зоны, чтобы обеспечить аутентификацию без пароля между оборудованием и службами. Таким образом, вы можете войти на веб-сайт или в интернет-магазин, используя свой отпечаток пальца, и ваши уникальные данные никогда не будут покидать ваш смартфон. Это достигается путем передачи на серверы цифровых ключей, а не биометрических данных.
Сканеры отпечатков пальцев стали очень надежной альтернативой запоминанию бесчисленных имен пользователей, пин-кодов и паролей, хранящихся на наших телефонах. Их растущая скорость, высокий уровень безопасности и скрытый дизайн на дисплее гарантируют, что они останутся с вами, несмотря на растущее внедрение дорогостоящей технологии разблокировки по лицу. Широкое внедрение безопасных мобильных платежных систем означает, что эти сканеры наверняка останутся важным инструментом безопасности в будущем.
Ванн Висенте
Ванн Висенте
Писатель
Ванн Висенте уже четыре года пишет о технологиях, уделяя особое внимание объяснениям, ориентированным на обычных потребителей. Он также работает специалистом по цифровому маркетингу на региональном веб-сайте электронной коммерции. Он инвестирует в интернет-культуру, социальные сети и то, как люди взаимодействуют с Интернетом. Подробнее.
ВанПлюс
Сканирование отпечатков пальцев на дисплее похоже на волшебство! Вы касаетесь экрана, он считывает ваш отпечаток пальца, а затем мгновенно разблокирует телефон. Давайте посмотрим на технологию, лежащую в основе волшебства.
Отказ от физических сканеров
Яблоко
Сканирование отпечатков пальцев, как и другие формы биометрического распознавания, не является чем-то новым для вычислительных устройств. Хотя сканеры используются в ноутбуках уже несколько десятилетий, первым мобильным телефоном, в котором они были, был Pantech GI100 в 2004 году. Тем не менее, они вернулись в эпоху смартфонов из-за постоянно растущей потребности в защите данных. в наших карманах.
В 2013 году Apple iPhone 5S стал первым крупным мобильным устройством на рынке США со сканером отпечатков пальцев после запуска Touch ID. Хотя с тех пор Apple постепенно заменила эту функцию распознаванием лиц, сканеры отпечатков пальцев стали стандартом для всех смартфонов. Большинство размещают биометрические данные на задней или боковой панели устройства.
За последние несколько лет другие производители телефонов также отказались от физических сканеров отпечатков пальцев. Как и Apple, некоторые полностью убрали проверку отпечатков пальцев, но другие заменили физическую панель сканером на экране. Это позволяет разблокировать телефон, поместив палец в определенную область дисплея телефона.
Процесс сканирования на дисплее
Самсунг
Как правило, процесс сканирования одинаков, будь то физический дизайн или дизайн, отображаемый на дисплее.
Обычно под определенной частью экрана находится область сканирования. Когда вы подносите палец к сканеру, он делает снимок рисунка вашего пальца с помощью камеры или другого датчика. Затем он сопоставляет его с биометрическими данными на вашем телефоне. Если это совпадение, ваш телефон мгновенно разблокируется.
Одной из самых больших проблем сканеров на дисплее является то, что область сканирования относительно мала. Часто это небольшое поле в нижней четверти дисплея. Производители телефонов часто включают в программное обеспечение руководство, показывающее, куда класть палец. Оно появится при включении экрана или если ваше устройство поддерживает постоянно включенные дисплеи.
Процесс сканирования может быть мгновенным или очень медленным. Вероятно, это связано с большими различиями между двумя технологиями сканирования.
Оптический и ультразвуковой
Виво
Существует два основных типа встроенных в экран сканеров отпечатков пальцев: оптические и ультразвуковые.
Оптические сканеры освещают ваш палец ярким светом (часто он появляется на экране в виде анимации). Затем он делает снимок вашего светящегося отпечатка с помощью камеры под экраном и проверяет, зарегистрирован ли он. Если это так, телефон разблокируется.
Многие считают, что оптический сканер менее безопасен из двух технологий, поскольку в нем используется простая камера для захвата изображения отпечатка пальца. Тем не менее, это часто значительно быстрее.В зависимости от оптимизации программного обеспечения он может быть таким же быстрым, как и лучший физический сканер отпечатков пальцев. Вы найдете оптические сканеры на телефонах OnePlus и многих устройствах среднего класса.
Ультразвуковые сканеры обычно считаются лучшей из двух технологий. Вместо света они используют ультразвуковые звуковые волны, которые отражаются от пальца и создают точное трехмерное изображение. Этот метод аналогичен тому, который используется в медицинских ультразвуковых аппаратах.
Ультразвуковые сканеры значительно более безопасны, чем оптические, потому что подделать трехмерное изображение отпечатка пальца гораздо сложнее. Они также более стабильны, чем оптические сканеры, и работают в более сложных условиях, например, когда ваши руки мокрые или грязные. Вы можете найти эти мини-УЗИ в устройствах высокого класса, таких как серия Samsung Galaxy.
Будущее бесшовных технологий
Meizu/Indiegogo
Сканеры отпечатков пальцев, встроенные в дисплей, являются частью более масштабного плана производителей смартфонов по минимизации видимых вторжений. К ним относятся кнопки, камеры, датчики, динамики, порты и неиспользуемое пространство на лицевой панели.
Наряду с ростом числа сканеров, встроенных в дисплей, компании также начали добавлять выдвижные фронтальные камеры, чтобы улучшить соотношение площади дисплея и корпуса. Это совпадает с удалением разъемов для наушников и компаниями, конкурирующими за создание настоящих беспроводных наушников для своих телефонов.
В будущем под экран могут быть перенесены дополнительные функции. Динамики под дисплеем позволяют слушать звонки и стереозвук без видимых решеток динамиков. Также есть камера под дисплеем, которая позволяет делать портретные фотографии без выемки, выреза или механического всплывающего окна.
Телефоны с этими функциями уже существуют. В 2019 году Meizu анонсировала устройство с крошечными рамками, без видимых датчиков, порта для зарядки и кнопок. Скорее, он полагался на динамик под дисплеем для звонков и тактильной обратной связи, чтобы воссоздать ощущение физических кнопок. Также использовалась исключительно беспроводная зарядка. Позже в том же году Oppo представила телефон с селфи-камерой под дисплеем.
Возможно, мы увидим, что этот бесшовный дизайн продукта появится на более популярных устройствах. Компания Samsung объявила о планах по интеграции технологии камеры под дисплеем в будущие устройства. Также ходят слухи, что Apple может удалить зарядный порт iPhone и полностью перейти на беспроводную зарядку. В этом определенно поможет технология MagSafe.
- › Как работают камеры смартфонов под дисплеем?
- › Что такое рамка?
- › Что означает XD и как вы его используете?
- › Как восстановить метки панели задач в Windows 11
- › Почему прозрачные чехлы для телефонов желтеют?
- › Почему не было Windows 9?
- ›5 шрифтов, которые следует прекратить использовать (и лучшие альтернативы)
- › Как установить Google Play Маркет в Windows 11
Анализ Интерпретация новостей на основе доказательств, включая данные; прогнозирование того, как события могут развиваться на основе прошлых событий или сравнения продуктов и услуг друг с другом.
– Технология сканера отпечатков пальцев под дисплеем
(Pocket-lint) — Почти все основные флагманские телефоны Android теперь имеют сканер отпечатков пальцев, встроенный в дисплей. Но как они работают и как развиваются технологии?
В то время как iPhone перешел на Face ID на iPhone X (и никогда не оглядывался назад), большинство крупных телефонов Android предлагают идентификатор отпечатка пальца в качестве основной биометрической точки доступа к вашему телефону, даже если они также ограничивают свои ставки с точки зрения поддержки. также улучшено распознавание лиц.
Oppo и OnePlus были одними из первых, кто серьезно встроил датчики отпечатков пальцев под экран, и они остаются одними из ключевых сторонников, в то время как Samsung, Huawei и многие другие также использовали эту технологию. Давайте посмотрим на технологии, используемые для внедрения сканеров отпечатков пальцев под дисплеем в наши телефоны.
Оптический и ультразвуковой
Большинство сканеров, которые мы видели до сих пор, являются оптическими сканерами. Они используют некоторое количество света, чтобы подсветить ваш палец. Крошечная камера под экраном делает снимок вашего пальца, который затем сравнивается с сохраненным изображением.
Изначально мы думали, что сканеры отпечатков пальцев под дисплеем все чаще будут ультразвуковыми, а не оптическими, и именно один из них используется Samsung во флагманской серии Galaxy S. Но тот факт, что эти датчики не используются, скорее указывает на то, что они слишком дороги в использовании.
Ультразвуковые датчики используют ультразвук для создания изображения вашего отпечатка пальца (да, действительно) и лучше работают с грязными отпечатками пальцев, например, если ваши руки мокрые или жирные от солнцезащитного крема. По сути, это «Face ID для вашего пальца».
Qualcomm анонсировала датчик 3D Sonic Gen 2 в январе 2021 года, и он обещает обеспечить на 77 % большую площадь считывателя отпечатков пальцев, чем его предшественник. Он также на 50 % быстрее и принимает в 1,7 раза больше биометрических данных, что делает его более безопасным.
Его датчики настолько чувствительны, что могут обнаружить кровоток в чьем-то пальце и не дать хакерам подделать отпечатки с помощью слепков или фотографий. Добавьте к этому звуковые волны, которые отражаются от выступов и впадин на пальце, и вы получите очень надежную форму аутентификации.
Учитывая, что это обновление датчика, установленного в сериях S20/S10 и Note 20/Note 10, оно действительно должно быть очень хорошим, и оно появится в телефонах с начала 2021 года. Так это или нет. однако то, что находится внутри серии S21, не было подтверждено или явно заявлено ни одной из компаний.
Ультразвук лучше?
На первый взгляд, да. Но это не имеет значения, если другие телефоны не будут принимать их из-за дополнительных затрат. И на самом деле оптические датчики стали намного лучше, чем в версиях раннего поколения. Теперь они работают быстрее и менее подвержены неудачным сканированиям. Особенно на дорогих телефонах.
Путь к ультразвуковым сканерам отпечатков пальцев был достаточно долгим. В 2013 году Qualcomm приобрела компанию Ultra-Scan – небольшую компанию с "очень хорошей интеллектуальной собственностью для ультразвуковых сигналов" и опытом производства ультразвуковых считывателей для правительства США.
"Мы взяли это на заметку и нашли способ выпускать миллионы устройств, чтобы снизить затраты", – объяснил Катузян из Qualcomm. "Нам не нужно светить источником света через дисплей. Источник света со временем может ухудшить качество ЖК-дисплея. Это очень похоже на копировальный аппарат.
Однако Qualcomm — не единственная компания, выпускающая датчики отпечатков пальцев. Synaptics — еще один, в то время как Goodix также производит датчики для огромного количества устройств Android, включая датчики под дисплеем от Huawei, Vivo, Oppo, OnePlus и Xiaomi. Его технология может работать как с ЖК-дисплеями, так и с OLED-дисплеями.
Оптические датчики с более широкой зоной
Мы ожидаем, что появится еще много телефонов с оптическими датчиками – эта технология, безусловно, никуда не денется. На самом деле, некоторое время назад компания Oppo продемонстрировала оптический датчик отпечатков пальцев с «широкой зоной», который распознает область в 15 раз больше, чем современные датчики.
Похожая технология также использовалась Vivo в одном из своих концептуальных телефонов не так давно. В концептуальном телефоне Vivo Apex 2019 года весь экран был оснащен датчиком отпечатков пальцев.
Если бы это было принято большим количеством производителей и было бы рентабельным (и надежным), это полностью изменило бы правила игры для сканеров отпечатков пальцев. Это позволит вам быть менее точным в том, куда вы кладете палец или большой палец, чтобы разблокировать телефон. Вы могли буквально положить большой палец в любое место на экране, и телефон разблокировался.
Этот игровой телефон был разработан с нуля для обеспечения максимально возможной производительности.
К сожалению, с 2019 года дела на этом фронте несколько ухудшились, и мы еще не видели, чтобы он был принят на надлежащем массовом рынке от какого-либо именитого бренда. Пока это все еще мечта, воплощенная только в концептуальном телефоне.
Читайте также: