V

Pametni telefoni s senzorji za prstne odtise so preplavili trg, vendar ni minilo dolgo, ko so ti senzorji začeli dosegati pametne telefone v proračunskem segmentu. Ti senzorji so v zadnjem času postali hitrejši in varnejši. Kot rezultat, se ti senzorji danes uporabljajo predvsem za varnost pametnih telefonov.

Konkurenca v industriji pametnih telefonov in razvijajoča se tehnologija nas je pripeljala v to fazo, kjer vsak drugi dan naletimo na novo inovacijo. Tudi senzorji za prstne odtise so že daleč, trenutna modna beseda so zaslonski senzorji za prstne odtise. Proizvajalci pametnih telefonov, kot so Xiaomi, Realme in Oppo, so poskrbeli, da tehnologija ni omejena le na vodilne naprave.

Najnovejše naprave, kot so Realme X, Redmi K20 in OPPO K3, ponujajo zaslonske optične bralnike prstnih odtisov po ceni, ki jo je težko prebaviti. Z vsem tem v mislih ugotovimo, kaj je ta tehnologija zaslona s prstnimi odtisi in kako deluje.

Zgodovina

Začnimo od začetka, ko se je vse začelo. Poglobitev v zgodovino bralnikov prstnih odtisov na mobilnih napravah nas pripelje do " Pantech GI100 ", ki je bil predstavljen leta 2004. Ta naprava je bila opremljena s prvim čitalnikom prstnih odtisov. Naslednje naprave, ki sledijo trendu ' G900 in G500 ', so prišle pri Toshibi leta 2007. Kasneje so se ligi pridružili proizvajalci, kot so HTC, Acer in Motorola s svojimi napravami. Tudi Apple se je zabavi pridružil leta 2013, ko je iPhone 5s dobil senzor prstnih odtisov. Gigant s sedežem v Cupertinu je nadaljeval z imenom Touch ID. Od takrat so tehnologije senzorjev za prstne odtise doživele nekaj večjih sprememb.

Tehnični navdušenci morda vedo, da delujejo tri različne tehnologije preverjanja pristnosti prstnih odtisov. Toda tehnologija prstnih odtisov na zaslonu trenutno koristi le obe.

Preden začnemo v širšo sliko, nam omogoči razumevanje osnovne tehnologije v zaostankih. Vsi senzorji za prstne odtise delujejo tako, da sledijo tem edinstvenim grebenom in črtam za sledenje na prstih. Vendar pa lahko v tem postopku sledenja delujejo različne tehnologije, vključno z optičnim skeniranjem, kapacitivnim skeniranjem ali ultrazvočnim skeniranjem.

Vrste optičnih bralnikov prstnih odtisov

1. Optični optični bralniki (uporabljajo se v senzorjih za prstne odtise na zaslonu)
2. Ultrazvočni optični bralniki (uporabljajo se v zaslonih optičnih bralnikov prstnih odtisov)
3. Kapacitivni optični bralniki

Zaslonski optični optični bralniki

Optični skenerji obstajajo že nekaj časa in so najstarejši način preverjanja pristnosti prstnih odtisov. Vendar pa so zaslonski optični senzorji za pametne telefone razmeroma novi. Vivo Apex, konceptna naprava, predstavljena na MWC 2018, je v industriji pametnih telefonov spremenila številne glave. Naprava je imela "CLEAR ID 9500", optični senzor za prstne odtise, ki ga je razvil Synaptics, ameriški proizvajalec senzorjev. Pozneje je bil potrošnikom predstavljen v novi napravi, imenovani "Vivo X20 Plus UD". Novo zasnovo so kmalu sprejela podjetja, kot so OPPO, Samsung, Huawei in druga. Večina senzorjev za prstne odtise, ki jih vidimo, je optični senzor za prstne odtise in jih je mogoče enostavno povezati z Arduino, Raspberry pi in drugimi mikrokrmilniki.

Delovanje optičnega senzorja za prstne odtise

Tehnologija temelji na zajemanju slike vašega prstnega odtisa in nadaljnji analizi, ali se trenutni prstni odtis ujema s shranjeno sliko. Naprava s polnjenjem (CCD) leži v središču optičnega senzorja, istega senzorja, kot ga uporabljajo digitalni fotoaparati in videokamere. Za ljudi, ki se ne zavedajo, je CCD niz svetlobno občutljivih diod, imenovanih photosites, ki ustvarja električne signale kot odziv na svetlobne fotone.

Takoj, ko položite prst na senzor, se prižge vrsta svetlečih diod (LED), ki osvetlijo grebene in vrzeli in CCD kamera hitro zajame sliko istega. Sistem CCD ustvari obrnjeno sliko prsta, temnejša območja predstavljajo več odbojne svetlobe (grebeni prsta) in svetlejša območja predstavljajo manj odsevano svetlobo (doline med grebeni). Nato se zajeta slika primerja s shranjeno sliko.

Optične senzorje je enostavno prevarati, saj uporabljena tehnologija zajema 2D sliko in kakovostna slika lahko to varnost prebije. Omeniti velja, da tehnologija deluje samo z OLED zasloni, kjer so na hrbtni plošči vrzeli. Sprva zaslonski senzorji za prstne odtise niso bili tako zanesljivi in ​​hitri kot zdaj. A stvari so se v zadnjem času spremenile v korist teh senzorjev.

Zaslonski ultrazvočni optični bralniki

Ultrazvočni senzorji so najnovejša tehnologija prstnih odtisov, ki se uporablja. Kot že ime pove, ti senzorji za določanje prstnih odtisov uporabljajo visokofrekvenčni ultrazvočni zvok. Samsung je v sodelovanju s podjetjem Qualcomm predstavil prvo napravo z zaslonom ultrazvočnega senzorja prstnih odtisov, Galaxy S10 / S10 + Naprava je bila tudi prva, ki je imela Qualcommov 3D Sonic senzor, ki je ponovitev Sense ID.

Qualcommova najnovejša ultrazvočna tehnologija deluje skozi steklo, debelo do 800 mikronov. Družba zatrjuje 250-milisekundno zakasnitev za odklepanje, ki je blizu doseganju kapacitivnega optičnega bralnika prstnih odtisov.

Delovanje ultrazvočnega senzorja za prstne odtise

Strojna oprema teh optičnih bralnikov je sestavljena iz ultrazvočnega oddajnika in sprejemnika. Postopek optičnega branja se začne takoj, ko je konica prsta nameščena na senzor. Ultrazvočni impulz oddaja oddajnik, ki trči z grebeni in dolinami na konici prsta, del pulznega tlaka se absorbira, nekaj pa se vrne nazaj na senzor. Količina absorpcije in odboja pulza se spreminja z različnimi prstnimi odtisi. Če nadaljujemo, se za izračun intenzivnosti povratnega ultrazvočnega impulza na različnih točkah optičnega bralnika uporablja senzor, ki lahko zazna mehanske obremenitve. Ti optični bralniki pridobijo podrobne poglobljene informacije, kar povzroči podrobno 3D-kopijo optično prebranega prstnega odtisa.

Ker ti optični bralniki ležijo pod zaslonom. Valovi ultrazvočnih senzorjev morajo potovati skozi hrbtno ploščo zaslona, ​​steklo in zaščitno prevleko, preden dosežete prst. Zato proizvajalci poskrbijo, da steklo, uporabljeno za prikaz, ni pregosto. Ob tem priporočamo, da ne dodajate dodatne zaščite, kot je zaščita zaslona, ki lahko preprečuje pravilno delovanje te tehnologije.

Le malo naprav ima ultrazvočni senzor, ki je najcenejša od razpoložljivih tehnologij. Vodilne naprave, kot je Samsung Galaxy S10 / 10 +, so opremljene z ultrazvočnim senzorjem. Vendar pa imamo še nekaj časa, da vidimo, kako ta tehnologija prodira v proračunski segment.

Kapacitivni optični bralniki

Kapacitivni senzorji so danes najpogosteje uporabljeni senzorji in jih je mogoče najti v vseh drugih napravah, na katere naletite. Ti senzorji kot osrednjo komponento uporabljajo kondenzatorje, ki so elektronske komponente za shranjevanje električne energije. Tehnologija se trenutno ne uporablja za skeniranje prstnih odtisov na zaslonu.

Delovanje kapacitivnega senzorja za prstne odtise

Tudi ti senzorji skenirajo grebene in doline na prstnih odtisih. Vendar se v tem primeru namesto svetlobe za zbiranje podatkov uporablja električni tok. Pod površino optičnega branja je nameščen niz kondenzatorjev za zbiranje podrobnosti prstnih odtisov. Ko je konica prsta postavljena na površino za skeniranje, se naboj, shranjen na kondenzatorju, spremeni. To razliko v naboju spremlja integracijsko vezje op-amp, ki ga nadalje beleži analogno-digitalni pretvornik.

Zajeti podatki se uporabljajo za preverjanje pristnosti. Omeniti velja, da se sposobnost kapacitivnih senzorjev poveča s povečanjem števila kondenzatorjev. Ti optični bralniki nudijo boljšo varnost, hitro in noro jih je težko prevarati. Kapacitivni senzorji so dražji v primerjavi z optičnimi in so bili takrat uporabljeni samo v vodilnih napravah. Poleg tega je leto 2019 in kapacitivni senzorji so prodrli v vse segmente v industriji pametnih telefonov. Kapacitivne blazinice na dotik so poceni in jih je mogoče enostavno vgraditi v katero koli napravo.

Algoritem in kriptografija

Optično branje je le polovica postopka, saj je treba podatke shraniti na varnem mestu. Za ta postopek je senzorju dodan namenski IC, ki se ukvarja z interpretacijo optično prebranih podatkov in nadaljnjim prenosom v procesor. Zaščiteno mesto je nedostopno in tudi ukoreninjenje ne more pomagati pri vdoru. Vsak proizvajalec ima drugačen pristop in uporablja različne algoritme za prepoznavanje ključnih značilnosti prstnih odtisov. Na splošno ti algoritmi iščejo zelo specifične funkcije, imenovane podrobnosti, pri katerih se vrstice v vašem prstnem odtisu končajo ali delijo na dva dela. Zato se optični bralnik lahko ujema s temi detajli, namesto da bi spet optično prebral celoten prstni odtis. Kar naredi celoten postopek nekoliko hitrejši.

Ko gremo naprej, imajo ti proizvajalci senzorjev ločene sisteme za shranjevanje. ARM uporablja tehnologijo TrustZone, ki temelji na Trusted Execution Environment (TEE), ki podatke shranjuje na varnem mestu v glavnem procesorju. Qualcomm na drugi strani uporablja Qualcomm Secure Execution Environment (QSEE) za zaščito zasebnih šifrirnih ključev in gesel. Ti sistemi imajo lahko različna imena, vendar imajo vsi skupni cilj zaščito podatkov.

Kaj je boljše optično ali ultrazvočno?

Ultrazvočni skenerji so seveda boljši, saj jim koristi postopek 3D skeniranja, optični skenerji pa so sposobni le 2D skeniranja, kot smo že omenili. Poleg tega so ultrazvočni senzorji izjemno majhni, najnovejši Qualcommov 3D zvočni senzor meri le 0,2 mm. Majhna oblika teh senzorjev ustreza trenutnim potrebam po tankih napravah brez okvirjev. Če se pomaknete naprej, na te senzorje prav tako ne vplivajo prah, maščobe ali mokre roke.

Vendar pa ni veliko naprav, ki uporabljajo ultrazvočne senzorje in so popolnoma povezane s proizvodnimi stroški. Ti senzorji so dragi in so odslej na voljo samo v izbranih vodilnih napravah.

Katere so najnovejše naprave s prikaznimi optičnimi bralniki prstnih odtisov?

Zdaj, ko se zavedate sedanjih tehnologij in njihovega delovanja. Še bolje bi bilo, če bi poznali najnovejše naprave s senzorji za prstne odtise na zaslonu in njihov tip.

Naprave z optičnimi optičnimi bralniki zaslona	Naprave z ultrazvočnimi zasloni na zaslonu
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