Как работает отпечаток пальца на телефоне
Перейти к содержимому

Как работает отпечаток пальца на телефоне

  • автор:

Как работает сканер отпечатков в телефоне и какими они бывают

Еще 3-4 года назад мы смотрели, как кто-то прикладывает палец к экрану телефона и тот разблокируется, как на что-то фантастическое. Сейчас этим никого не удивишь даже в бюджетных моделях. Благодаря таким технологиям сканирования, именно отпечаток пальцев до сих пор остается главным ключом к данным, хранящимся в телефоне. Мало кто задумывается, что такие сканеры бывают разными. Они по-разному работают, имеют разную скорость отклика и обработки, а так же обеспечивают разный уровень безопасности. Давайте разберемся, чем они отличаются и какой лучше выбрать.

Как работает сканер отпечатков в телефоне и какими они бывают. Основных типов сканеров отпечатков в смартфонах три. Фото.

Основных типов сканеров отпечатков в смартфонах три.

Какие сканеры отпечатков пальцев бывают

Сканеры отпечатков пальцев можно разделить на три типа: оптические, емкостные, ультразвуковые. Дальше надо понимать, что сам по себе сканер не разблокирует телефон. Он лишь запускает сложный механизм, в основе которого лежит сообщение о том, что экрана коснулся палец с такими-то параметрами. Дальше данные сопоставляются с эталонными, а система безопасности принимает решение о разблокировке.

Говоря о том, что сопоставляются именно данные, а не картинка пальца, я не ошибаюсь. Точная фотография может не совпадать, ведь палец можно приложить под разным углом и с разным нажимом, а на нем могут быть повреждения или жирный налет от чебурека. Поэтому система сверяет именно данные контрольных точек, которые все равно уникальны для каждого человека. Особенно, если взять их побольше.

Какие сканеры отпечатков пальцев бывают. Приложил палец и готово. Это позволяет нам не вводить пароли. но быть в безопасности. Фото.

Приложил палец и готово. Это позволяет нам не вводить пароли. но быть в безопасности.

Почему надо несколько раз сканировать отпечаток

Поэтому нас и просят приложить палец несколько раз, чтобы найти и зафиксировать как можно больше уникальных особенностей. Их количество может переваливать за сотню, если все сделано правильно.

В начале я уже сказал, что типов датчиков может быть три. Время от времени в разных моделях доминируют то одни, то другие. Ультразвуковой сенсор работает за счет сканирования рельефного узора кожи при помощи ультразвука.

Какой сканер отпечатков для телефона лучше

Ультразвуковой сканер отпечатков

Этот тип сканирования пальца в телефонах самый молодой. Он применяется всего около трех лет, а благодарить за его появление стоит компанию Qualcomm, которая позволила установить его в телефон своего давнего партнера — Samsung. Это была модель Galaxy S10.

Ультразвуковой сканер отпечатков. Galaxy S10 — первый телефон с ультразвуковым сканером отпечатков. Фото.

Galaxy S10 — первый телефон с ультразвуковым сканером отпечатков.

Чтобы телефон мог сканировать отпечатки при помощи ультразвука, его оснащают пьезоэлектриком. Он имеет непосредственную связь между электрическим током и формой. То есть, если на него нажать, то вырабатывается заряд. А если воздействовать на него электрическим полем, то он сам меняет форму.

Перед сканированием отпечатка датчик начинает вибрировать с высокой частотой. В результате появляются ультразвуковые волны, которые проходят через стекло, по-разному отражаются от рельефа пальца и возвращаются обратно. Создавая давление на пьезоэлектрик, они заставляют его создавать уникальное электрическое поле, соответствие которого эталонному и говорит о том, что перед экраном палец хозяина.

Такой способ позволяет строить объемную модель отпечатка, прежде чем ”брать его в работу”. То есть его почти невозможно обмануть, что и является его преимуществом перед, например, оптическим датчиком.

Почему не работает сканер отпечатков пальцев.

Оптический сканер отпечатков в телефоне

Последний, как не сложно догадаться из названия, работает с изображением, которое в черно-белом снимается через стекло. Это если совсем просто, но в реальности некоторые особенности будут сложнее.

Такие сканеры совместимы только с OLED-экранами. И размещаются только в строго определенном месте. А еще для их работы экран в зоне контакта подсвечивает палец, чтобы датчик лучше ”увидел” его.

Оптический сканер отпечатков в телефоне. В экран можно встроить только оптический сканер. Фото.

В экран можно встроить только оптический сканер.

Первые модели оптических сканеров не отличались скоростью работы, но сейчас начали работать не только быстро, но и стабильно. Правда, качество их работы до сих пор сильно зависит от качества стекла, состояния пальца и грязи или воды, которые есть между ними. Это все сильно влияет на процесс сканирования и в какой-то момент может привести к тому, что оно будет просто невозможным.

Емкостный сканер отпечатков

Третий тип сканеров самый старый и применяется в телефонах уже довольно давно. Но его преимуществом перед оптическими сканерами является то, что наравне с ультразвуковыми, они создают объемный скан пальца, а из-за того, что работает он только с ”живым” пальцем, как и сенсорный экран, использование любых заменителей просто невозможно.

В основе такого сенсора лежат токопроводящие пластины очень маленького размера. Они меньше линий папиллярного узора пальца. В пластинах хранится заряд тока, который меняется, когда вы подносите палец. Наше тело проводит через себя этот небольшой ток и тем самым меняет картину на сенсоре в тех метах, где его касаются выступы узора пальца. Это изменение сравнивается с эталонным и, если все правильно, смартфон разблокируется.

Емкостный сканер отпечатков. Сканеры отпечатков до сих пор являются самым популярным способом разблокировки. Фото.

Сканеры отпечатков до сих пор являются самым популярным способом разблокировки.

Такие сканеры относительно простые в производстве и стоят не так дорого, как оптические или ультразвуковые. Кроме этого, они срабатывают быстрее остальных и для них не являются помехой, скажем, мокрые руки.

К сожалению, такой сканер нельзя встроить в экран, так как они будут мешать работе друг друга. А еще некоторые производители экономят и используют сенсоры с меньшим количеством пластин. В результате разрешение сканирования становится ниже, а сам процесс тормозит или становится менее безопасным.

Даже сейчас, когда технологии уже показали свои плюсы и минусы, а производители научились делать их хорошо, говорить о том, что какой-то сканер лучше остальных бессмысленно. Для каждого есть своя сфера применения и свои плюсы/минусы. Поэтому просто интересуйтесь, какой сканер установлен в выбранном вами телефоне. Запомните преимущества и недостатки каждого, а заодно поделитесь статьей с друзьями, вдруг они тоже не задумывались о том, насколько важен правильный выбор сканера отпечатков.

Оставить комментарий в Telegram. Поделитесь мнением в чате читателей Androidinsider.ru

Теги

  • Безопасность Android
  • Мобильные технологии

Биометрия. Как работают сканеры отпечатков пальцев в смартфоне и почему Face ID никто не повторил

Несмотря на высокую стоимость даже обычных, а тем более флагманских смартфонов, основную ценность в любом аппарате представляет хранящаяся на нем информация. Производители это осознают и постоянно совершенствуют системы аутентификации — от код-паролей до сканеров радужной оболочки глаз. Впрочем, не все способы прижились. Разбираемся, как работают сканеры отпечатков пальцев в экранах, почему никто так и не повторил Face ID от Apple и какие есть перспективы.

Способов «биометрической аутентификации» много, но применяются лишь несколько

То, что мы называем системой разблокировки устройства, на самом деле имеет чуть более сложное определение — биометрическая система аутентификации. В сети понятие объясняют так: «Биометрическая аутентификация — процесс доказательства и проверки подлинности заявленного пользователем имени через предъявление пользователем своего биометрического образа и путем преобразования этого образа в соответствии с заранее определенным протоколом аутентификации».

Причем есть разница между системами идентификации и аутентификации. Первые, как правило, работают в пассивном режиме — например, для учета рабочего времени (то есть включаются сами). А система биометрической аутентификации, напротив, используется в активном режиме и подразумевает авторизацию пользователя в системе — наш вариант, при котором считывание показателей владельца гаджета используется только по его запросу для входа в систему.

Если еще немного углубиться, то различают статические и динамические методы биометрической аутентификации. Первые можно назвать «классическими» — к ним мы привыкли по смартфонам, планшетам и другой технике. Такие методы отличаются тем, что основываются на физиологических характеристиках человека, присутствующих от рождения до смерти, и не могут быть потеряны, украдены и скопированы. К ним относят аутентификацию:

  • по отпечатку пальца;
  • по радужной оболочке глаза;
  • по сетчатке глаза;
  • по геометрии руки;
  • по геометрии лица;
  • по термограмме лица.

К динамическим методам относят, например, аутентификацию по голосу и рукописному почерку. В обычной потребительской технике такие встречаются сейчас редко.

В телефонах чаще всего применяются сканеры отпечатков пальцев. Каких типов они бывают?

Различают два типа признаков отпечатков пальцев человека: глобальные и локальные. Глобальные — это те, которые различимы невооруженным взглядом, то есть папиллярный узор, направление линий, их форма. Локальные признаки называются минуциями. Это маленькие уникальные точки для каждого отпечатка пальца, которые не повторяются.

Проще говоря, глобальные признаки отпечатков пальцев могут быть схожими, но локальные — нет. Считается, что они полностью неповторимы. При этом процесс выявления таких локальных признаков долгий и затратный. В сканерах, применяющихся в обычной технике, он не задействован. Как правило, дактилоскопические сенсоры смартфона ориентируются на глобальные признаки. Судя по материалу известного ресурса Android Authority, в телефонах, планшетах и ноутбуках в основном применяются сканеры отпечатков трех типов:

  • оптические;
  • ультразвуковые;
  • емкостные.

1. Оптические сканеры являются старейшими, но вместе с тем и самыми популярными — они применяются не только в телефонах, но и, например, в пунктах прилета в аэропортах. Метод их работы основывается на захвате оптического изображения — по сути, фотографировании. Далее начинают использоваться алгоритмы обнаружения узоров пальцев через анализ самых светлых и темных областей полученного изображения.

Пример оптического сканера с подсветкой

Важно отметить: такой способ аутентификации нельзя назвать самым безопасным. По сути, сканер получает двухмерную картинку и сравнивает ее с той, что занесена в базу данных. Теоретически из-за этого подобный оптический сенсор, подсвечивающий палец юзера через диоды OLED-дисплея в случае со смартфоном, легче обмануть.

Однако оптические подэкранные сканеры сейчас являются самыми распространенными. Они используются в большинстве смартфонов с такой функцией — что от китайских, что от корейских производителей, причем как флагманского, так и среднего сегмента.

2. Ультразвуковые датчики считаются более безопасными с точки зрения возможностей взлома. Их, как правило, можно встретить в дорогих флагманских моделях (например, от Samsung), которые используют дактилоскопические сенсоры под OLED-экранами.

Изображение от Qualcomm, описывающее преимущества второго поколения их ультразвукового сканера отпечатков

Принцип работы такой: ультразвуковой импульс передается на палец, находящийся над сканером. Часть этого импульса поглощается, а часть отражается обратно к датчику. После этого система рассчитывает интенсивность импульса в разных точках сканера, создавая «глубину». В общем, ультразвуковой способ позволяет получить трехмерный, объемный скан пальца пользователя — это делает его более безопасной альтернативой оптическим вариантам.

Правда, есть и минусы. Первый — более высокая цена, из-за чего ультразвуковые сканеры пока практически не применяются в смартфонах среднего уровня. Второй — пониженная скорость срабатывания в сравнении с оптическими сенсорами. Впрочем, последние поколения таких сенсоров от Qualcomm почти сравнялись в этом аспекте с «оптикой». Еще один недостаток — сложности работы со многими пленками, которые пользователи самостоятельно клеят на экраны. Часто они слишком толстые, и импульс просто не проходит — приходится выбирать варианты, специально одобренные для таких сканеров.

3. Емкостные сканеры отпечатков в смартфонах применяются, наверное, дольше всего. Но и речи про двухмерное или тем более трехмерное сканирование пальца тут не идет. Емкостные сенсоры используются в сканерах в кнопках — на задней стороне корпуса или в клавише питания. В общем, Touch ID в iPhone — сканер именно емкостного типа.

В подобном емкостном сканере расположено множество пластин, подключенных к микросхемам. Последние рассчитывают емкость, возникающую между пальцем и самим сенсором, — отсюда и название. Чем больше используется пластин (речь идет о сотнях, а иногда и тысячах), тем выше точность и скорость распознавания. «Кроме того, емкостные сканеры отпечатков невероятно сложно обмануть, если речь не идет про прямой взлом аппаратного или программного обеспечения», — пишут в Android Authority. По нашему опыту, проблем со скоростью считывания в последние годы также нет — даже в смартфонах начального уровня срабатывание происходит быстро. Короче говоря, технология обкатанная и хорошо себя зарекомендовавшая.

Резюме

Емкостные сканеры отпечатков пальцев в смартфонах наиболее распространены и хорошо себя зарекомендовали. Срабатывание происходит достаточно быстро (как правило, менее чем за секунду), последние год-полтора хватает даже площади клавиши питания.

Подэкранные сканеры оптического типа — не самые защищенные из-за особенностей работы с построением двухмерной копии отпечатка пальца юзера. По сути, они особым способом фотографируют палец и сравнивают изображение с тем, что есть в базе. Особо волноваться о безопасности не стоит, но ультразвуковые решения — более технологичные. Они строят уже трехмерный скан пальца, что повышает уровень безопасности. Правда, ультразвуковые сенсоры дорогие, так что пока они встречаются преимущественно в флагманских смартфонах.

Распознавание по лицу

Распознавание лиц — технология, альтернативная аутентификации пользователя по отпечатку пальцев. Но сегодня только Apple продолжает упорно использовать ее в своих смартфонах, почти уйдя от считывания отпечатков. Другие компании также позволяют разблокировать устройство через считывание лиц, но только с использованием фронтальной камеры. Безопасным такой способ не назвать: можно провести аналогию с оптическими сканерами отпечатков, которые создают двухмерную копию пальца пользователя, а не объемный скан.

Большинство производителей смартфонов на Android поступают с аутентификацией по лицу похожим образом: фронтальные камеры, не обладающие дополнительными модулями для измерения глубины кадра, при разблокировке сравнивают двухмерное изображение с тем, что уже занесено в память. Несколько лет назад некоторые компании — например, Samsung — позволяли пройти аутентификацию через распознавание радужной оболочки глаза, но и от такого сейчас отказались. Способ хоть и очень надежный, но слишком долгий и сложный, на ходу пользоваться им было не очень удобно. В общем, метод не прижился.

Визуализация функции сканирования радужной оболочки глаз для Samsung Galaxy S8, выпущенного в 2017 году

Face ID действует немного иначе: есть несколько датчиков, которые проецируют 30 тыс. ИК-точек на лицо юзера, и блок, считывающий такой рисунок. Так получается объемный скан, который сравнивается с «отпечатком», сделанным при настройке аппарата. Важно, что со временем система улучшается — распознавание начинает происходить быстрее, причем в автоматическом режиме. Это происходит за счет нейронных сетей, которые лучше запоминают лицо юзера и начинают срабатывать в более сложных условиях.

Из бытовых преимуществ технологии в сравнении с двухмерным распознаванием лица только по «фронталке» у Face ID выделяется возможность распознавания, даже когда пользователь надевает шапку, очки или другие предметы гардероба, а также настолько же быстрое срабатывание при полном недостатке света, как и днем, благодаря ИК-излучателю.

Но есть и минусы, причем некоторые обнаружились еще в 2017 году. Угол обзора системы датчиков TrueDepth недостаточно широк. Условно говоря, вы не сможете разблокировать лежащее на столе устройство, просто взглянув на него, — гаджет придется приподнять. В горизонтальном положении снять блокировку также не выйдет: Face ID именно в смартфонах срабатывает только в вертикальном положении. Почему, не ясно. В тех же iPad Pro, в которых используется та же система датчиков, проблем с горизонтальным распознаванием нет.

Примерно так выглядит объемная карта лица, которую создают датчики TrueDepth

Кроме того, Face ID на момент публикации материала не срабатывает, когда пользователь находится в маске, — во время пандемийных ограничений такое сказывается как минимум на удобстве использования. Впрочем, ситуация вскоре может измениться: в версии iOS 15.4 компания добавит опцию, которая позволит распознавать юзера, когда на его лице есть маска.

Если 3D-распознавание лиц настолько хорошо, почему его использует преимущественно только Apple?

Точный ответ дать сложно, но есть предположения: рынок смартфонов на ОС Android неоднороден, большинству производителей легче и, что важнее, дешевле использовать наработки сторонних компаний в части аутентификации посредством сканера отпечатков пальцев вместе с более дешевой, пускай и не такой безопасной системой двухмерного распознавания лиц, чем разрабатывать собственную систему трехмерной аутентификации наподобие Face ID.

Как работает сканер отпечатка пальца

Сканер отпечатка пальца — удобная штука, но не самая надёжная. Иногда обычный пароль защитит ваши данные гораздо лучше, чем сканер. В этой статье — по какому принципу он работает и в чём уязвимость.

Всё дело в минуциях

Самое главное для сканера — это минуции. Минуции — это те места в узорах на пальцах, где изменяются линии. Например:

  • линии раздваиваются,
  • заканчиваются,
  • обрываются и продолжаются снова,
  • резко поворачивают,
  • закручиваются в петли.

Именно минуции делают наши отпечатки уникальными и позволяют отличить один отпечаток от другого. Задача сканера — распознать их как можно точнее.

Как работает сканер отпечатка пальца

Как сканер получает данные

Самые первые сканеры работали по принципу фотоаппарата: фотографировали приложенный палец крупным планом, а потом сравнивали это изображение с тем, что есть в памяти. Сложность была в том, что для успешного распознавания нужно было прикладывать палец точно так же, как при первоначальном сканировании. Если приложить на полсантиметра ниже или выше — ничего не сработает.

Второй минус такого визуального подхода — этот сканер легко обмануть, приложив фотографию отпечатка. Сканер сфотографирует её, получит то же изображение, что и на отпечатке, и разрешит доступ. По этой причине такие оптические сканеры для серьёзной защиты почти не используются.

Современные сканеры работают не с общим видом отпечатка, а с минуциями. Задача сканера теперь такая:

  1. Сканировать приложенный палец.
  2. Выделить на нём все минуции.
  3. Закодировать информацию о них и их взаимном расположении в виде цифровой матрицы.
  4. Сравнить эту матрицу с теми, что уже есть в базе.
  5. Если процент пересечения данных больше определённого значения — значит, мы нашли отпечаток. Например, можно открыть доступ к телефону.

Какие бывают сканеры отпечатков пальцев

Оптические — под экраном. OLED-матрицы, которые используются в современных смартфонах, могут пропускать свет изнутри и снаружи. Это свойство производители используют для того, чтобы поставить простой оптический сканер прямо под экраном. Технически такой сканер просто делает фотографию отпечатка, да ещё и плохого качества — сделать отличный снимок мешают пиксели на матрице. Поэтому такие сканеры могут ошибаться, работать медленно и срабатывать даже на простейший муляж отпечатка (например, на скотче или на пакете).

Оптические бесконтактные. Кроме оптических сканеров есть и оптические бесконтактные. Это значит, что палец кладётся не на сам сканер, а на стекло. Под этим стеклом есть несколько камер, которые снимают изображение с разных сторон. Теоретически этот сканер уже нельзя обмануть фотографией, потому что с нескольких камер получается стереоизображение. Но если палец изготовили на 3D-принтере — можно и обмануть.

Ёмкостные. Именно такие сканеры стояли в первых телефонах с датчиками отпечатков, и с разными модификациями они используются до сих пор.Работают они так: на поверхности сканера есть очень много миниатюрных полупроводников. Когда прикладывается палец, то выступающие линии на пальце замыкают эти проводники и их ёмкость в цепи меняется. По изменению ёмкости и составляется картина отпечатка сразу в цифровом виде.

Минусы ёмкостного сканера:

  1. Плохо сканируются мокрые пальцы, потому что вода замыкает много лишних датчиков и мешает распознаванию.
  2. Такой датчик тоже легко обманывается 3D-моделью отпечатка.

Ультразвуковые. Теоретически это самые передовые и надёжные сканеры отпечатков, потому что они могут собирать не только данные о линиях на пальце, но и проверять пульс и строить трёхмерную модель линий и впадин. На практике такое можно встретить пока только у некоторых телефонов Samsung — ультразвуковой сканер дороже остальных в производстве.

Что лучше — отпечаток или пароль

Если вам важнее скорость и удобство разблокировки телефона или ноутбука — используйте отпечаток. Или если вы считаете, что на вашем устройстве нет ничего ценного и даже если кто-то получит доступ ко всем данным, то тоже ничего страшного не случится. Ещё один вариант, когда отпечатка будет достаточно — если вам просто нужна защита от детей.

Во всех остальных случаях лучше использовать пароль. Есть много способов обмануть сканер отпечатка пальцев, и только два способа обойти пароль: подсмотреть или взломать. Если вы выберете сложный пароль и убедитесь, что никто не следит за вводом, то взломать такой пароль будет очень сложно.

Как работает отпечаток пальца на телефоне

Добрый день!
А вы только перезагрузку делали? Не пробовали сбросить настройки с часов до заводских?
Еще дело может быть в связи Bluetooth. У Poco X3 Pro и Realme Watch S версия Bluetooth 5.0, а у Poco X5 Pro — 5.2. От этого тоже могут быть проблемы в соединении.

DJ XOMA Soviet
21.01.2024 в 18:12

Доброго дня. Телефон Poco x5 pro, часы Realme Watch S. С пинка подключаются, в течении дня периодически отваливаются, но какими-то местами. То не зафиксируют SMS, то пропустят звонок, то не отзовутся на сообщение в мессенджере или почте. Утром обязательно надо входить в приложение для активации часов. Предоставлены им все возможные разрешения, активность бесконтрольная, всё нормально. Перезагрузка помогает часа на 2-3. До октября прошлого года был Poco x3 pro, никаких проблем, с той же версией оболочки на телефоне. В какую сторону можно копать?

Елена Администратор
05.12.2023 в 16:17

Добрый день!
Скажите, а какая версия смартфона у вас? У этой модели предусмотрен NFC, но все зависит от региона. Возможно, у вас он есть, и дополнительные манипуляции не будут нужны.

Arman Moldataev
29.11.2023 в 02:11
Redmi 12 нет чипа что сделать и где его приобрести
Старый-76 Бердю́гин
25.11.2023 в 21:48
a:1:Подскажите, что у вас за модель смартфона?
Anastasia Jane
04.11.2023 в 17:15

Здравствуйте.
У меня телефон новый недавно купленный как неделю. Сначала было хорошо температа была стабильно 25-28 при пользовании, заряжала по кабелю где 1 или полтора часа, и беспроводной зарядкой выходило 6 часов. Не грелся. Потом спустя где-то дней 5, телефон при использовании нагревается стал 31-35 как только что-то включаю, заряжается так же только по кабелю греется, по беспроводной нет и так же 6 часов, а заряд держит намного меньше чем было. Приложения много скачивала для смартфона, не помогали, удаляла.В чем может быть причина?

Елена Администратор
29.08.2023 в 10:40
Добрый день,
А 2амперная зарядка в исправном состоянии, вы проверяли?
Yana Yukhnouskaya
28.08.2023 в 16:36
2амперной не заряжает, 5амперной заряжает? Что делать?
Елена Администратор
16.08.2023 в 12:53

Добрый день,
Нет, прогресс не получится восстановить. Единственный вариант — если в самой игре есть возможность сохранить прогресс и перенести его.

Еще недавно было странно видеть, как кто-то включает смартфон , приложив палец к участку со встроенным сканером. Сенсоры были только во флагманских смартфонах, но работали плохо, о чем говорят истории про Galaxy S5 — чтобы его включить, нужно было много раз водить пальцем. Теперь все стало проще, сканеры есть везде, их точность приближается к 100%. Но вот вопрос — как они работают? Давайте разбираться.

Еще недавно было странно видеть, как кто-то включает смартфон , приложив палец к участку со встроенным сканером. Сенсоры были только во флагманских смартфонах, но работали плохо, о чем говорят истории про смартфон Samsung Galaxy S5 — чтобы его включить, нужно было много раз водить пальцем. Теперь все стало проще, сканеры есть везде, их точность приближается к 100%. Но вот вопрос — как они работают? Давайте разбираться.

Что делает сканер отпечатков пальцев? Вполне логичный ответ — запоминает наши отпечатки. Это так и не так одновременно. Во-первых, сенсор не хранит фотографии ваших отпечатков. Во-вторых, человек не всегда прикладывает палец к сканеру в одном и том же положении, а прибавьте к этому возможный небольшой порез, слабую силу надавливания — датчик точно не узнает вас.

Что тогда сканирует этот сенсор? Он ищет уникальные признаки и контрольные точки, по которым сможет распознать, что это вы и ваш отпечаток. Если присмотреться, папиллярный узор, а именно так называются линии на наших пальцах, имеет интересные особенности: одни линии у него разветвляются, другие остаются отдельными островками, третьи прерываются в неожиданном месте. Все это и создает рисунок, особые точки ваших отпечатков. Именно такие точки и ищет сенсор во время сканирования, их количество может достигать более 70 штук. Поэтому при настройке сканера важно как можно больше раз приложить палец к сенсору, чтобы у него было больше особых точек для анализа.

При разработке смартфонов с поддержкой функции разблокировки по отпечатку используют три вида сенсоров: оптические, ультразвуковые и емкостные. У каждого есть свои достоинства и недостатки, а отличаются они способом получения отпечатка: оптический делает это с помощью света, ультразвуковой — через звук, емкостный — через электричество. Поговорим о каждом из них отдельно.

Оптический сканер отпечатков пальцев

Если упростить, оптический сканер — это черно-белая камера, которая делает двухмерный снимок отпечатка, когда к ней прикладывают палец. Обычно оптический вид сканера помещают под экран в определенное место, и прикасаться к нему нужно только в определенном месте. При этом стоит учесть, что их устанавливают только на AMOLED-экраны — они полупрозрачны и каждый их пиксель излучает свет, когда на него подается напряжение. Это позволяет размещать не только дактилоскопические сенсоры, но и датчики освещения и приближения, фронтальные камеры.

1.jpg

Главное достоинство такого сенсора в том, что его можно поместить под экран. Его скорость и качество работы будут зависеть от прозрачности стекла и разрешения матрицы.

Сейчас оптические сканеры стали быстрыми и точными, догнали по производительности емкостные сенсоры, но первые разработки не отличались скоростью и стабильностью, и это был один из недостатков.

Другой недостаток — на стабильность и скорость работы влияет всё. Это может быть вода, мелкая грязь, пыль, которые попали на сканер и помешали сделать четкий снимок отпечатка.

Такой сканер в теории легче обмануть, чем ультразвуковой или емкостный. Дело в том, что он сохраняет двухмерное изображение отпечатка, и вместо пальца можно приложить слепок или любую другую подделку с нужным отпечатком. Но с другой стороны, благодаря яркой подсветке сканер видит не только узоры отпечатка, но и пульсацию крови. Это значит, сканер подтвердит, что сканируется именно палец.

Еще один недостаток — оптические сенсоры привередливы к защитным пленкам и стеклам. Материал защиты, ее толщина тоже могут повлиять на качество работы сканера.

Емкостный сканер отпечатков пальцев

Сенсор состоит из токопроводящих пластин, размер которых меньше, чем линии папиллярного узора. В пластинах образуются конденсаторы, а в них, в свою очередь, хранится заряд тока. Когда палец касается сканер, этот заряд изменяется, а наше тело проводит ток через себя. При этом стоит учесть, что не вся кожа соприкасается с датчиком из-за особенностей узора отпечатка — он состоит из выступающих гребней и микрозазоров, а значит у конденсаторов разная емкость. Делая снимок, сканер проверяет все ячейки, выявляет, какое напряжение было на конкретном участке, совпадают ли расположение углублений и гребней, где кожа соприкасалась с поверхностью.

2.jpg

К достоинствам такого сканера относят: недорогое производство и хорошо известную технологию; создание трехмерного снимка во время сканирования; высокую скорость реагирования. А еще такой сканер сложно обмануть, им можно воспользоваться, даже если у вас грязные или мокрые руки.

К недостаткам можно отнести невозможность поставить такой сканер в экран — сам сенсор емкостный, и дисплеи в современных смартфонах точно такие же, работают от электрических импульсов. Поэтому некоторые производители устанавливают датчики на кнопке блокировки или, чаще всего, на задней панели смартфона. Такое решение не всегда удобно — чтобы разблокировать смартфон, нужно обязательно взять его в руки или вообще использовать другой вариант активации.

Еще один недостаток — сами сканеры могут быть разного качества и с разным количеством ячеек. Чем больше ячеек, тем выше разрешение и тем быстрее работает сенсор. Но в бюджетных устройствах чаще всего используют сканеры с “низким разрешением”, от чего они работают не так шустро, как могли бы.

Ультразвуковой сканер отпечатков пальцев

Такой тип сканера появился позже остальных, и первый такой датчик поставили только в 2019 году. Разработкой занималась компания Qualcomm, а первопроходцем в установке такого сенсора стал Samsung с его Galaxy S10. Протестировав сенсор на одном смартфоне, компания решила добавлять его и в остальные — следующими такими устройствами были Galaxy Note 10 и Galaxy S20.

Сканирование пальца таким сенсором происходит при помощи ультразвука. Технология не новая, ее использовали в других отраслях. Например, такие сканеры используются, чтобы делать УЗИ в больнице.

За основу для этого сканера взяли материал-пьезоэлектрик, который генерит заряд, если его деформировать, и деформируется, если воздействовать на него электрическим полем. Как это работает в смартфоне?

Датчик начинает вибрировать с большой частотой, когда на него подают напряжение, он издает звуковые сигналы на высоких частотах. Мы этот звук не слышим, но, например, животные могут услышать, как работает такой датчик. Затем звуковые волны проходят через стекло экрана, сталкиваются с приложенным пальцем. Здесь волны разделятся: часть вернется назад; часть пройдет немного дальше и столкнется с выступами нашего отпечатка и только после этого вернется назад, а третья часть волн заполнит собой пустое пространство между пальцем и стеклом, а затем вернется на датчик. Волна возвращается назад, бьет по пьезоэлектрику. Как результат, появляется электрический заряд.

3.jpg

Достоинство такого сканера в его безопасности. Как и емкостный сенсор, он делает трехмерный снимок отпечатка, и не реагирует на плоское изображение. Плюс, ультразвук не остается на поверхности — он проникает немного вглубь пальца, а значит можно сделать дополнительный фактор защиты, чтобы сканировать можно было только настоящий палец, а не муляж.

Разместить такой сенсор можно где угодно: сбоку, сзади, под экраном, ведь ультразвук проходит не только через стекло. А еще ему неважно, сухие или влажные у вас пальцы, есть на них частички грязи, или они чистые.

К недостаткам можно отнести, в первую очередь, отсутствие выбора — Qualcomm разработала первый датчик, и на данный момент он единственный, новых поколений еще нет. А еще такой датчик работает медленнее, чем современные оптические сканеры.

Многие слышали историю о том, что такой сканер можно взломать. Много об этом говорили, приводя в пример Galaxy S10 и Galaxy Note10, когда между экраном и пальцем клали гидрогелевую пленку, а дальше уже можно было прикладывать любой палец, чтобы смартфон разблокировался. Странное поведение для сенсора, но Samsung выпустила обновление, которое исправило этот момент.

На работу сенсора может повлиять защитное стекло и некоторые виды пленок, которые рассеивают или частично гасят звуковую волну.

И последний недостаток таких сканеров — их можно найти только во флагманах Samsung, начиная с модели Galaxy S10.

Говорить о том, какой сканер лучше, а какой хуже, нет смысла. У всех есть свои достоинства и недостатки, а один из них можно встретить в очень узкой флагманской линейке от Samsung. При этом разработчики продолжают совершенствовать систему безопасности, избавляя датчики от ошибок в алгоритмах, и каждый тип сенсора справляется со своей функцией одинаково хорошо.

Поэтому не стоит при выборе смартфона сильно заострять внимание на том, какой именно сканер установлен. Главное, что он есть и исправно работает. 🙂

Лайк — лучшее спасибо! 🙂

О каких еще тонкостях в работе смартфона вы хотите узнать?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *