你所不知道的指纹识别

近来指纹识别功能在手机领域非常火，Touch ID可能是iPhone 5s上最引人瞩目的新功能，用过的人都会有这样的疑问：“为什么手指不动就可以完成扫描，而且即便是与登记时角度完全不同的指纹也可成功识别，而以往的设备都是需要上下移动，并且手指角度不能偏差太大？”

不仅苹果iPhone 5s率先搭载，HTC One mac快速跟进，就连三星也公布将在下一代产品中搭载这一功能。那么就目前已经上市的两款产品来看，指纹识别功能从原理上来说究竟有什么不同呢？相比先前的产品来说区别又在哪里？

比较两款产品的技术就能发现，本质上，二者都使用的是电容式指纹扫描设备，但区别在于iPhone 5s精度更高，可以360°任意扫描指纹，且创新性的加入了电容式金属环，也就是收购自Authentec公司的技术，这一点从苹果自己公布的视频以及IFIXIT的拆解中都可以看到。

电容式技术的原理，是通过给手指皮肤带电之后，检测出指纹的纹路（指纹的谷和脊的距离差导致阵列中的不同电容上出现差异），通过一定的算法，可以获得指纹的采样。而苹果官方的视频也显示出，iPhone 5s会在弓形、环形和螺旋形三种不同的表层皮肤指纹中首先进行归类，甚至可以扫描到汗毛孔。

当然高精度的扫描并不能算是重要的创新，使用过iPhone 5s的用户也许会有这样的疑问：“为什么手指不动就可以完成扫描，而且即便是与登记时角度完全不同的指纹也可成功识别，而以往的设备都是需要上下移动，并且手指角度不能偏差太大？”

这个疑问就正是iPhone 5s指纹扫描创新之所在，一切秘密就藏在HOME键周围的金属圆环中。简单来说，这个金属环其实是扩大了指纹扫描的检测区域，就好像是你将手指按在光学式指纹扫描仪（常用于上班考勤）那样，能够一次性捕捉到完整面积的指纹信息，因此完全不需移动手指。而这一环节，也为接下来的软件算法，提供了360°识别的可能。

因此更加先进的是苹果收购的Authentec公司的算法，它在获得指纹完整扫描识别的前提下，能够360°全方位的与数据库进行判断比对，也许用户在第一次登记指纹时是很常规的角度，但在日常解锁时会歪的离谱，尽管这样也依然能够顺利解锁，因此这一技术真正厉害的地方就在于，登记时形成的指纹图像，之后用模式识别算法进行图像增强，计算方向图，二值化处理，所形成的指纹模板异常强大，能够在各种角度成功识别，这是苹果Touch ID这项技术的最大创新之处。

而以往由于技术不成熟，为了将指纹扫描模块做小，只能采用手指上下移动的方法，来获取完整的指纹，也就是大多数笔记本上所使用的指纹开机技术，如果不采用这种技术，恐怕就只能将指纹打卡机那么大个的扫描器放到笔记本或手机当中了，你能想象这种恐怖的事情吗？

话说回来，HTC One max同样采用的是电容式的指纹扫描模式，原理上与iPhone 5s没有任何差别，但为了控制移动设备的尺寸，因此仍然采用了以往旧式的条状电容扫描元件，这种方式决定了手指的扫描方式不能是按压，而只能是划擦式的，因为条状电容每次扫描的区域极为有限，必须通过划擦之后的拼接来获取完整的指纹图形，因此相对来说使用限制就更大，比如最为大家所诟病的“必须保持手指的垂直”。

其实条状电容扫描的方式问世已有15年，目前的扫描准确度已然达到90-95%的高度，换做别的设备也许是比较成熟完善的解决方式，但在手机上这是一个比较糟糕的体验，用户需要摸索着盲操这一划擦扫描的动作（HTC One max的指纹扫描模块在机身背后摄像头下方），有时甚至还要用另一只手帮忙拿稳手机，与iPhone 5s的直觉式操作相比，用户使用难度增大了好几个量级，况且在两年多以前，摩托罗拉Atrix 4G（国内型号ME860）这款产品已经用完全相同的设计与原理，证明了这种指纹识别解锁的方式在手机上体验并不好，今天HTC One max不过是将不够好看的土黄色条状电容这个关键部位，换之以其他的扫描接收材质，但是本质上并没有改变用户的使用方式。