Fingerprint sensor что это
Сканер отпечатка пальца в смартфоне: дополнительная безопасность или наоборот?
Производители утверждают, что сканеры отпечатков данных удобны и очень безопасны. Но это не так.
Сканеры отпечатков пальцев сейчас можно найти практически во всех топовых смартфонах. Производители утверждают, что биометрические технологии не только удобны, но еще и очень безопасны. Так ли это?
Не совсем так. Для начала: эти датчики несовершенны. Емкостные сканеры старого образца плохо распознают отпечатки мокрых пальцев, да и вообще часто срабатывают не с первого раза. Если ваши руки потеют летом или во время занятий спортом, телефон может заупрямиться. Шрамы, царапины и прочие дефекты также влияют на качество распознавания. Кроме того, многие сенсоры не отличают слепок от реального пальца, и это уже угроза безопасности.
Часть проблем, скорее всего, решится, когда Qualcomm выпустит на рынок свою новую разработку — ультразвуковой сканер отпечатков пальцев. Слепком его не проведешь, да и влажные пальцы новому датчику не помеха. Но есть и другие угрозы.
Умная бутылка виски и четыре тренда, которые мы почувствовали на MWC 2015 и которые нас очень обнадеживают: http://t.co/V3G8pTP2lj
Новые технологии уязвимы просто в силу своей новизны — недостаточно просто встроить в телефон нечто инновационное, надо еще сделать это грамотно. Это удается не всем, и точно не сразу. В августе 2015 года был обнаружен способ украсть отпечатки пальцев — удаленно и в промышленных масштабах.
Специалисты выяснили, что смартфоны HTC One Max и Samsung Galaxy S5 хранят изображения с отпечатками пальцев пользователей в общем разделе файловой системы в виде незащищенного файла с расширением bmp, то есть как обычную картинку. Любое приложение, получившее на телефоне доступ к файлам и Интернету, может эту картинку выкрасть. К тому же во многих смартфонах недостаточно защищен сам датчик — вредоносная программа может считывать изображение непосредственно с него.
При этом iPhone справился с этой задачей гораздо лучше конкурентов: смартфоны Apple шифруют эти файлы, так что, если хакер получит изображение, он не сможет прочитать его без криптографического ключа. Производители выпустили патчи, но нет никаких гарантий, что в следующем флагмане с новой ОС не найдутся новые «дыры».
Кстати, про Google. Отпечатки пальцев на Android-смартфонах HTC, как оказалось, доступны почти всем желающим: https://t.co/0HImw2ozaf
Для защиты данных некоторые вендоры (к примеру, Huawei) используют технологию ARM TrustZone, которая анализирует отсканированные отпечатки пальцев в отдельной операционной системе, запущенной на выделенном виртуальном процессоре, к которому нет доступа у основной системы. В результате сторонние приложения и разработчики не могут добраться до критически важной информации вроде сканов отпечатков пальцев. К сожалению, из-за особенностей реализации эта технология также несовершенна.
Утверждение о том, что отпечаток пальца — не пароль и его нельзя «подглядеть», забыть или случайно передать кому-то другому, на практике не работает. В этом году исследователи также наглядно показали, что украсть отпечаток можно очень легко, причем не входя в контакт с жертвой, — достаточно сделать качественный снимок ее ладони или даже распечатать подходящую фотографию из журнала. Кстати, этот метод подходит и для подделки радужной оболочки глаза.
Попавший в сеть пароль можно заменить за пару минут, но украденные отпечатки пальцев поменять не получится и за всю жизнь. Поэтому не стоит безоглядно доверять громким рекламным заявлениям производителей. Пока же всем пользователям смартфонов, оборудованных сканерами отпечатков пальцев, мы рекомендуем следующее.
Сканер отпечатка пальца в смартфоне: дополнительная #безопасность или наоборот?
Как скрыть личные данные и список контактов в телефоне от любопытных глаз и мошенников: https://t.co/yvseX1MuIy pic.twitter.com/TX2NGJGfq5
В целом сканер отпечатков пальцев — изобретение неплохое, и в смартфонах от него больше пользы, чем вреда. Но не надо считать его решением всех проблем — пользуйтесь этой технологией с умом и не пренебрегайте другими мерами безопасности.
Мобильный датчик отпечатков пальцев. Что ты можешь сделать с этим?
датчик отпечатков пальцев на экране произошла небольшая революция в способе разблокировки нашего мобильного телефона, но она оказалась очень полезной. Мало того, что графический ключ или пароль почти изгнаны как первый метод безопасности на нашем мобильном телефоне. Поскольку ничто не сравнится с удобством прикосновения пальца к экрану или где-нибудь на терминале и мгновенной безопасной разблокировки.
Используйте датчик, чтобы разблокировать свой мобильный телефон и приложения
Хотя это не единственная функция, которую он позволяет нам выполнять. Как мы уже говорили ранее, некоторые терминалы Android включают в свою собственную систему (или уровень персонализации) возможность блокировки приложений с помощью считывателя отпечатков пальцев. Хотя это то, что, как мы уже повторили, будет зависеть от уровня настройки компании. Для этого сначала необходимо настроить отпечаток пальца, выполнив предыдущие шаги.
Как только мы зарегистрируем его, нам нужно будет перейти к настройкам мобильного телефона и получить доступ Безопасность и отпечаток пальца найти Конфиденциальность раздел. Оказавшись внутри, нам нужно будет найти опцию Application Blocker. Как только вы войдете сюда, он попросит вас ввести PIN-код, который вы выбрали, чтобы повысить безопасность вашего мобильного телефона.
После этого появится список приложений, которые вы установили в свой терминал. Теперь нам нужно будет выбрать только те приложения, которые мы хотим заблокировать, чтобы никто, кроме нас, не мог войти в них. Он будет работать даже с теми, которые предустановлены самим производителем.
Поэтому, когда вы настроили эту функцию, каждый раз, когда запускается выбранное вами приложение, оно будет просить вас ввести свой отпечаток пальца. Но мы повторяем, что это будет зависеть от уровня настройки вашего смартфона. В основном потому, что маршрут может быть совсем другим или, напрямую, такой возможности нет.
Платите быстрее с помощью отпечатка пальца
Но чтобы иметь возможность настроить эту функцию, мы должны учитывать, что можем использовать тот, который мы зарегистрировали на нашем телефоне. Поэтому вам всегда будет сначала предложено настроить эту опцию в настройках приложения. В некоторых терминалах даже есть альтернатива: если несколько раз прикоснуться к считывателю, кредитная карта, которую мы зарегистрировали в Google Pay или другой платежной системе, будет открыта напрямую. С целью, чтобы нам не нужно было получать доступ к самому приложению, чтобы иметь возможность платить с помощью нашего мобильного устройства, когда мы идем делать платеж в любое физическое учреждение.
Жесты для сенсора пальца
К счастью, некоторые терминалы, у которых есть считыватель отпечатков пальцев, встроенный в экран, на боковой кнопке или на задней панели, предлагают нам возможность различных функций. Как и в случае с Samsung Galaxy с Один пользовательский интерфейс or Huawei мобильные устройства, которые могут активировать некоторые дополнительные функции для датчика пальца.
Когда мы окажемся внутри, нам нужно будет только активировать переключатель. И чтобы получить доступ к панели уведомлений в обоих брендах, нам нужно будет только провести пальцем вниз. В том случае, если вы захотите закрыть его, вам придется сделать обратный жест.
Делайте фотографии с помощью сканера отпечатков пальцев
Конечно, некоторые уровни программного обеспечения стали для нас основополагающим аспектом при принятии решения о покупке того или иного смартфона, поскольку каждый из них имеет настраиваемые функции. Как и сейчас, это факт возможности делать фотографии с помощью сенсора пальца мобильного телефона.
После активации, когда вы обрамили фотографию, вам нужно только один раз нажать на считыватель отпечатков пальцев, чтобы сделать снимок, так же, как физическая кнопка спуска затвора для телефона. Конечно, это отличный вариант для тех случаев, когда нам нехорошо нажимать кнопку на экране.
В случае Huawei нам нужно будет войти в Настройки и ввести Безопасность и конфиденциальность, а затем получить доступ к идентификатору отпечатка пальца. После этого мы можем включить прямой доступ через цифровой ридер, чтобы быстро войти в камеру нашего мобильного устройства. После того, как мы активировали возможность сделать фото или записать видео, нам нужно будет только нажать и удерживать датчик пальца, чтобы сделать фото или записать видео.
Сканеры отпечатков пальцев. Классификация и способы реализации
Около года назад во время написания курсовой работы мне пришлось вплотную столкнуться со сканерами отпечатков пальцев. Отчетливо помню, как меня неприятно удивило их многообразие – еще бы, ведь для каждого мне надо было искать каналы утечки информации и писать методику их оценки. И все же факт остается фактом – в настоящее время существуют принципиально разные способы получения отпечатков пальцев с разной степенью надежности и эффективности.
О сканировании
Чуть больше года назад на Хабре поднимался вопрос биометрической идентификации, поэтому общую информацию я дам вкратце. Физиологически отпечаток пальца представляет собой так называемый паппилярный узор — конфигурацию выступов (гребней), содержащих индивидуальные поры, разделенные впадинами. Под кожей пальца расположена сеть кровеносных сосудов. Также отпечаток пальца связан с определенными электрическими и тепловыми характеристиками кожи. Это означает, что для получения изображения отпечатка пальца может использоваться свет, тепло или электрическая емкость (а также их комбинация). Отпечаток пальца формируется во время развития плода и не изменяется на протяжении всей жизни человека, кроме того, при повреждении через некоторое время он восстанавливает свою первоначальную структуру. Даже однояйцовые близнецы не имеют идентичных отпечатков пальцев. По показателям надежности сканирование отпечатков уступает только анализу ДНК, а также сканированию радужной оболочки или сетчатки глаза.
Все существующие сканеры отпечатков пальцев можно разделить на три группы: оптические, полупроводниковые и ультразвуковые. К тому же в каждом методе существует несколько способов реализации.
Оптические сканеры
Оптические сканеры — основаны на использовании оптических методов получения изображения. Существует несколько основных способов реализации оптического метода:
Оптический метод на отражение
В данном методе используется эффект нарушенного полного внутреннего отражения (Frusted Total Internal Reflection). Эффект заключается в том, что при падении света на границу раздела двух сред световая энергия делится на две части — одна отражается от границы, другая проникает через границу во вторую среду. Доля отраженной энергии зависит от угла падения светового потока. Начиная с некоторой величины данного угла, вся световая энергия отражается от границы раздела.
Это явление называется полным внутренним отражением. В случае контакта более плотной оптической среды (поверхности пальца) с менее плотной в точке полного внутреннего отражения пучок света проходит через эту границу. Таким образом, от границы отразятся лишь пучки света, попавшие в определенные точки полного внутреннего отражения, к которым не был приложен папиллярный узор пальца. Для захвата полученной световой картинки поверхности пальца используется специальный датчик изображения (КМОП или ПЗС, в зависимости от реализации сканера).
Недостатки метода:
• Неэффективная защита от муляжей
• Чувствительность к загрязнениям
Ведущими производителями подобных сканеров являются компании BioLink, Digital Persona, Identix.
Оптический метод на просвет
Сканеры данного типа представляют собой оптоволоконную матрицу, в которой все волноводы на выходе соединены с фотодатчиками.
Чувствительность каждого датчика позволяет фиксировать остаточный свет, проходящий через палец, в точке соприкосновения пальца с поверхностью матрицы. Изображение всего отпечатка формируется по данным, считываемым с каждого фотодатчика.
У данного метода гораздо больше плюсов:
• Высокая надежность считывания
• Устойчивость к обману
Однако у данного метода имеется также существенный недостаток – сложность его реализации:
Данный тип сканеров выпускается компанией Security First Corp.
Оптические бесконтактные сканеры
В Оптических бесконтактных сканерах (touchless scanners), вы не поверите, не требуется непосредственного контакта пальца с поверхностью сканирующего устройства. Палец прикладывается к отверстию в сканере, несколько источников света подсвечивают его снизу с разных сторон, в центре сканера находится линза, через которую, собранная информация проецируется на КМОП-камеру, преобразующую полученные данные в изображение отпечатка пальца.
Ведущий производитель сканеров данного типа Touchless Sensor Technology.
(Про достоинства/недостатки почему-то ничего нет)
Полупроводниковые сканеры
В основе полупроводниковых сканеров лежит использование для получения изображения поверхности пальца свойств полупроводников, изменяющихся в местах контакта гребней папиллярного узора с поверхностью сканера.
Емкостные сканеры
Емкостные сканеры (Сapacitive Scanners) являются сегодня наиболее распространенными полупроводниковыми устройствами для получения изображения отпечатка пальца. Их работа основана на эффекте изменения емкости p-n-перехода полупроводника при соприкосновении гребня папиллярного узора с элементом полупроводниковой матрицы. Существуют модификации емкостных сканеров, в которых каждый полупроводниковый элемент в матрице выступает в роли одной пластины конденсатора, а палец — в роли другой. При приложении пальца к датчику между каждым чувствительным элементом и выступом-впадиной папиллярного узора образуется емкость, величина которой определяется расстоянием между рельефной поверхностью пальца и элементом. Матрица этих емкостей преобразуется в изображение отпечатка пальца.
Достоинствами вследствие его популярности является:
• Низкая себестоимость
• Надежность
Недостатки:
• Неэффективная защита от муляжей
Ведущими производителями сканеров данного типа являются компании Infineon, STMicroelectronics, Veridicom.
Радиочастотные сканеры
В радиочастотных сканерах (RF-Field Scanners) используется матрица элементов, каждый из которых работает как миниатюрная антенна. Радиочастотный модуль генерирует сигнал низкой интенсивности и направляет его на сканируемую поверхность пальца. Каждый из чувствительных элементов матрицы принимает отраженный от папиллярного узора сигнал. Величина наведенной в каждой миниатюрной антенне ЭДС зависит от наличия или отсутствия вблизи нее гребня папиллярного узора. Полученная таким образом матрица напряжений преобразуется в цифровое изображение отпечатка пальца.
Достоинства:
• Поскольку анализируются физиологические свойства кожи, вероятность обмана данного сканера стремится к нулю
Недостатки:
• Неустойчивая работа при плохом контакте пальца
Известным производителем радиочастотных сканеров является компания Authentec.
Сканеры, использующие метод давления
Чувствительные к давлению сканеры (Pressure Scanners) в своей конструкции используют матрицу пьезоэлектрических элементов, чувствительных к нажатию. При прикладывании пальца к сканирующей поверхности гребешковые выступы папиллярного узора оказывают давление на некоторое подмножество элементов матрицы. Впадины кожного узора никакого давления не оказывают. Таким образом, совокупность полученных с пьезоэлектрических элементов напряжений преобразуется в изображение отпечатка пальца.
Данный метод имеет ряд недостатков:
• низкая чувствительность
• неэффективная защита от муляжей
• подверженность к повреждениям при чрезмерно прилагаемых усилиях
Чувствительные к давлению сканеры выпускает компания BMF.
Термосканеры
Термосканеры (Thermal Scanners) — в таких устройствах используются датчики, которые состоят из пироэлектрических элементов, позволяющих фиксировать разницу температуры и преобразовывать ее в напряжение.
При прикладывании пальца к сканеру по температуре прикасающихся к пироэлектрическим элементам выступов папиллярного узора и температуре воздуха, находящегося во впадинах, строится температурная карта поверхности пальца, которая в дальнейшем преобразуется в цифровое изображение.
Температурный метод имеет множество преимуществ:
• высокая устойчивость к электростатическому разряду
• устойчивая работа в широком температурном диапазоне
• эффективная защита от муляжей.
К недостаткам данного метода можно отнести то, что изображение быстро исчезает. При прикладывании пальца в первый момент разница температур значительна и уровень сигнала, соответственно, высок. По истечении короткого времени (менее одной десятой доли секунды) изображение исчезает, поскольку палец и датчик приходят к температурному равновесию.
Ультразвуковой метод
В данной группе пока существует только один метод, который так и называется. Ультразвуковые сканеры (Ultrasonic Scanners) сканируют поверхность пальца ультразвуковыми волнами. Расстояния между источником волн и гребешковыми выступами и впадинами папиллярного узора измеряются по отраженному от них эху.
Качество получаемого изображения в десятки раз лучше, чем у любого другого представленного на биометрическом рынке метода. Кроме того, данный способ практически полностью защищен от муляжей, поскольку позволяет помимо отпечатка папиллярного узора пальца получать информацию и о некоторых других характеристиках, например, о пульсе.
Недостатки:
• Высокая стоимость
Ведущим производителем сканеров данного типа является компания Ultra-Scan Corporation.
Китайцы встроили сканер отпечатков в дисплей смартфона. Почему Apple, Samsung, LG и другие не могут так же?
Компания Goodix, китайский производитель дактилоскопических датчиков, на выставке MWC 2017 представила сканер отпечатков, встроенный в дисплей. Рассказываем, как это работает, и почему ничего подобного нет у ведущих производителей.
Что такое In-Display Fingerprint Sensor и как это работает?
Какие есть альтернативы In-Display Fingerprint Sensor?
Все имеющиеся в смартфонах сканеры отпечатков так или иначе представляют собой отдельный модуль, который производителям нужно максимально удачно разместить на корпусе. Sony встраивает его в кнопку включения экрана (и не использует, если такой возможности нет), в смартфонах Apple и Samsung 2016 года сканер был в виде сенсорной или механической кнопки под экраном, в большинстве Android-смартфонов — от самых дешевых до дорогих — кнопка или сенсорная поверхность расположены на задней части копуса под камерой.
На MWC 2017 произошли некоторые концептуальные изменения, например,Lenovo и Huawei решили совместить сканер и навигационный текпад под дисплеями смартфонов, отказавшись от классических сенсорных или виртуальных кнопок. Впрочем, сути это не меняет — сканер остается самостоятельной единицей, которая требует место на корпусе и увеличивает габариты смартфона по высоте.
Почему Goodix смогла это сделать, а другие — нет?
На самом деле не все так однозначно. Компания Goodix — это поставщик комплектующих, поэтому ей важно показать доступность своей технологии хотя бы на стадии прототипа — заинтересовать потенциальных покупателей из списка производителей техники и обратить внимание потребителей на возможность появления новой функциональности в смартфонах. В отличие от Apple, Samsung, Sony, LG и прочих компаний, Goodix не требуется в рамках выставки показывать идеально работающий продукт. Они демонстрируют именно технологию, а доведением ее до ума можно будет заняться к моменту отгрузок экранов нового типа, или воообще переложить на производителей техники часть задач по интеграции нового типа комплектующих в устройства.
Если обратить внимание на патентные заявки, крупнейшие компании уже давно интересуются возможностью встраивания сканера отпечатков пальцев в экран и отказом от механических или сенсорных кнопок. Однако, в отличие от поставщиков компонентов, анонсировать свои разработки они могут только в момент готовности устройств с новой технологией к продажам. Кроме того, в некоторых случаях производителям может быть выгодно не изобретать велосипед, а воспользоваться уже готовыми решениями и производственными мощностями сторонних производителей — например, интегрированными в дисплей сканерами компании Goodix.
В настоящий момент технология In-Display Fingerprint Sensor попросту не готова для комммерческого использования в устройствах. Ее создателям нужно время на доработку и минимизацию стоимости производства, а производителям смартфонов — время на интеграцию в продукты. Если даже обратить внимание на вышеупомянутый ультразвуковой сканер от Qualcomm, с момента анонса и демонстрации прошло больше года, а счет устройств с ним не превышает пяти штук и ни одно из них так и не избавилось от интеграции в механическую кнопку или заметной сенсорной площадки для касания.
Какие устройства могут получить сканер In-Display Fingerprint Sensor и когда все-таки это случится?
В настоящий момент нет информации ни о сроках поставки дисплеев нового типа, ни о каких-либо заказах на эти комплектующие. Ранее сканерами от компании Goodix пользовались Huawei, LG, Xiaomi, ZTE, ASUS и некоторые другие компании. Не исключено, что все они продолжат сотрудничество с поставщиком дактилоскопических сенсоров, однако использование встроенного в экран сканера ограничено флагманскими моделями, для которых важен дизайн и использование новейших технологий. Как вариант, может произойти ситуация, что Goodix получит очень большой заказ только от одной компании (масштаба Samsung, Huawei или Apple) и тогда встроенный в экран сканер откажется временным эксклюзивом лишь для определенной модели смартфона.
Что касается появления смартфонов с In-Display Fingerprint Sensor, их анонсов при благоприятном развитии событий стоит ждать осенью 2017 года — первые модели могут быть представлены на выставке IFA в Берлине. Однако более реалистичным мне кажется внедрение нового типа сканера в устройства, которые будут показаны через год на MWC 2018 — к тому моменту проидет достаточно времени для успешной интеграции и тестирования новой технологии, а также решения всевозможных проблем с использованием встроенного в экран сканера отпечатков.
Сканер отпечатка пальца на смартфоне. Как работает и что лучше — емкостный, оптический или ультразвуковой?
Подумать только, еще каких-то 5-6 лет назад сканеры отпечатков пальцев можно было встретить лишь на самых дорогих флагманских смартфонах, да и те работали крайне плохо. Вспомнить хотя бы сканер на Samsung Galaxy S5, по которому нужно было проводить пальцем, повторяя безуспешно раз за разом одно и то же движение.
А сегодня эти датчики установлены даже на самых бюджетных аппаратах и работают они просто безупречно! Правда, не всегда. И ситуация становится сложнее еще от того, что цена смартфона не прямо пропорциональна качеству, надежности и стабильности используемого сканера отпечатков пальцев.
Так в чем же дело? Чем отличаются современные сканеры и как они работают? Обо всем этом мы и поговорим дальше.
Виды современных сканеров отпечатков пальцев
Сегодня на смартфонах используется 3 основных вида сканеров: емкостные, оптические и ультразвуковые. Отличаются они способом получения картинки и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.
Но прежде, чем поговорить о сканерах, позвольте задать простой вопрос — что же именно эти сканеры пытаются сканировать? Очевидный и не совсем правильный ответ — отпечаток пальца. На самом деле, сканировать и анализировать большой отпечаток не совсем удобно и эффективно.
Во-первых, пользователь прикладывает каждый раз палец к сканеру по-разному. Иногда датчику удается захватить лишь небольшую часть пальца, также результат будет отличаться от силы, с которой прижимается палец к сканеру. Более того, небольшие порезы или другие травмы могут незначительно изменять общую картинку. И, тем не менее, смартфон успешно разблокируется.
Во-вторых, смартфоны не хранят фотографии ваших отпечатков и не накладывают при каждом сканировании сделанный снимок на сохраненную ранее копию.
Вместо этого в каждом отпечатке смартфон пытается найти определенные уникальные признаки или контрольные точки. Если внимательно посмотреть на сам отпечаток, то помимо знакомых нам линий (называются они папиллярным узором), можно заметить другие интересные вещи:
Как видим, на отпечатке одни линии разветвляются, другие просто прерываются, а третьи выглядят как небольшие островки. Все это можно изобразить схематически следующим образом:
Смартфон пытается найти такие особые точки (их называют минуциями) на каждом конкретном отпечатке. Минуции являются уникальными признаками и один отпечаток может содержать более 70 минуций.
Соответственно, чем выше качество сканирования и чем большее число раз пользователь сканирует один и тот же отпечаток, немного смещая палец в стороны, тем большее количество минуций получает смартфон для дальнейшего анализа. Зачастую, именно эти особые признаки, а не снимки отпечатков, и сохраняются.
Вся разница между различными типами сканеров отпечатков пальцев заключается в том, каким именно образом они получают снимок пальца для дальнейшей работы:
Теперь давайте немного подробнее остановимся на каждом из них.
Емкостный сканер отпечатка пальца
Такой сканер состоит из множества крошечных токопроводящих пластин, толщина которых меньше, чем линии узора отпечатков пальцев. Такие пластины образуют конденсаторы, хранящие определенный заряд.
Наше тело способно проводить ток и когда палец прикасается к поверхности сканера, заряд, накопленный на конденсаторе, изменяется. Причем, в одних точках кожа будет соприкасаться со сканером, а в других — нет. Ведь папиллярный узор отпечатка — это выступающие гребни и впадины между ними. Соответственно, там где между сканером и пальцем появляются микрозазоры и в тех частях, где узор отпечатка своими выступами непосредственно соприкасается со сканером, будет получаться разная емкость конденсаторов:
Смартфон считывает все ячейки и определяет по напряжению, находилась ли возле каждого конкретного конденсатора канавка (пустота) или же это был выступ и кожа соприкасалась с поверхностью сканера. Так и собирается общая картина отпечатка.
Преимущества емкостных сканеров отпечатков пальцев
В принципе, это лучшие сканеры по совокупности всех характеристик. Они стоят дешево в производстве, технология уже достаточно древняя и хорошо обкатана. Такие сканеры не просто делают двухмерный (плоский) снимок, а сканируют трехмерный объект, учитывая выступы и углубления на пальце.
Скорость работы емкостных сканеров очень высокая. На тех же iPhone’ах сканер Touch ID работает просто мгновенно. Ощутить задержку невозможно.
Обмануть такие сканеры тяжело. Стабильность работы очень высокая, палец не обязательно должен быть очень чистым и сухим.
Так что же с ними не так? Почему эти сканеры устанавливаются лишь на бюджетных Android-смартфонах?
Недостатки емкостных сканеров
Прежде всего, емкостные сканеры бывают разными. Чем больше ячеек внутри сканера, тем выше его «разрешение» и тем быстрее работа. В бюджетных устройствах могут устанавливаться самые дешевые сканеры с очень низким разрешением. Но, это не главная проблема.
Основной «недостаток» емкостного сканера отпечатка пальца заключается в том, что его нельзя разместить в экране (или под экраном). Современные технологии изменили внешний вид смартфонов и теперь всю лицевую панель занимает дисплей. Соответственно, места для сканера попросту не хватает.
Некоторые производители размещают такой сканер на боковой грани, совмещая его с кнопкой питания (Honor 20, Galaxy S10e, Sony Xperia 1). Но в основном емкостные сканеры находятся сзади. А это удобно не во всех ситуациях. К примеру, когда смартфон лежит на столе, нужно обязательно брать его в руки, чтобы добраться до датчика (или пользоваться другими методами разблокировки).
Совместить такой сканер с дисплеем — задача очень трудная, так как сам дисплей использует ровно ту же технологию для отслеживания прикосновений. Ведь современные сенсорные экраны — это именно емкостные экраны.
Оптический сканер отпечатка пальца
Оптические сканеры работают совершенно по другому принципу. По сути, оптический сканер — это черно-белая камера, спрятанная под экраном и делающая снимок отпечатка, когда палец прикасается к дисплею.
Естественно, прикасаться нужно лишь в определенной области экрана — именно там, где расположена «скрытая камера».
Реализовать такую технологию можно только на AMOLED-экранах, так как эти дисплеи, по сути, являются полупрозрачными, что позволяет размещать за ними всевозможные датчики, начиная от сканеров отпечатков до датчиков приближения/освещения или даже селфи-камер.
В принципе, IPS-матрицы ровно такие же полупрозрачные и под ними также можно было бы что-то разместить, если бы не потребность в подсветке. Дело в том, что каждая точечка (пиксель) AMOLED-экрана сама по себе излучает свет, когда на нее подается напряжение. А в IPS-дисплеях пиксель представляет собой, грубо говоря, цветную стекляшку, через которую должен пройти внешний свет.
И если мы разместим сканер отпечатков (камеру) за сеточкой OLED-пикселей, тогда и мы будем видеть изображение, и сканер сможет увидеть что-то через экран. А если мы разместим сканер за сеточкой IPS-пикселей, тогда сама камера загородит собой подсветку, которая размещается сзади экрана. И мы будем видеть черное пятно на рабочем дисплее. Если же разместить сканер сзади лампы, тогда сканер не будет видеть ничего, так как подсветка-то не прозрачная.
Преимущества оптических сканеров отпечатков пальцев
Основное преимущество оптического сканера заключается в том, что его можно размещать под экраном. Качество и скорость сканирования зависит как от разрешения матрицы, так и от прозрачности стекла (качества покрытия и пр.).
Недостатки оптического сканера
Первые оптические сканеры отличались медленной скоростью работы и низкой стабильностью. Современные оптические сканеры приблизились по скорости к емкостным, возросла и стабильность. На подавляющем большинстве смартфонов установлены оптические сканеры одного и того же производителя — компании Goodix.
Тем не менее, у оптических сканеров есть свои проблемы. Все, что может помешать сделать четкий снимок, будет влиять на скорость и стабильность распознавания. Это влага, мелкая грязь и пр.
Также эти сканеры в теории легче обмануть, чем емкостные и ультразвуковые, так как они работают с плоским двухмерным изображением, как любая камера. С другой стороны, яркая подсветка позволяет не только увидеть папиллярные узоры на пальце, но и зафиксировать пульсацию крови, тем самым убедившись, что сканируется именно палец.
Эту же подсветку можно считать и недостатком оптических сканеров. Ночью яркий зеленый свет может вызывать определенный дискомфорт, так как иногда палец не полностью закрывает датчик и яркий свет режет глаза.
И последним недостатком оптических сканеров является их капризность к защитным стеклам. Толщина и материалы защитных пленок/стекол могут влиять на скорость и стабильность распознавания отпечатков.
Ультразвуковой сканер отпечатка пальцев
Ультразвуковые сканеры появились на смартфонах позже всех. Первый ультразвуковой датчик отпечатков был представлен вместе с Samsung Galaxy S10 в начале 2019 года. С тех пор, Samsung использовала его в линейках Galaxy Note10 и Galaxy S20.
На данный момент только Qualcomm занимается ультразвуковыми сканерами для смартфонов, но делает это далеко не так активно, как другие компании, разрабатывающие оптические датчики. Уже прошло 3 поколения смартфонов (S10/Note10/S20), а датчик практически не менялся. Это одна и та же модель — 3D Sonic.
В конце 2019 года Qualcomm представила новое поколение ультразвуковых сканеров — 3D Sonic Max. Многие ожидали увидеть его уже в Galaxy S20, но этого не случилось и теперь ближайшим претендентом является Galaxy Note20.
Несмотря на то, что ультразвуковые сканеры пришли на смартфоны позже всех, сама технология используется очень давно в других отраслях. Сканирование отпечатка происходит при помощи ультразвука. Грубо говоря, каждый раз прикладывая палец к ультразвуковому сканеру, вы делаете его УЗИ.
Принцип работы тот же и построен он на пьезоэлектрическом эффекте. Что еще за спецэффект такой — спросите вы? Все просто! В природе есть такие вещества, которые, если их слегка деформировать, будут генерировать электрический заряд. И наоборот, если на них воздействовать электрическим полем, они начинают деформироваться. Такие вещества называются пьезоэлектриками, а описанный эффект — пьезоэлектрическим.
К слову, именно благодаря такому эффекту работают кварцевые часы. Если подавать небольшое напряжение от батарейки на кварц, он начинает вибрировать с определенной частотой (десятки тысяч раз в секунды). Это позволяет легко отсчитывать время. К примеру, отсчитали 32000 колебаний — секунда прошла. Начинаем считать следующие
32 тысячи колебаний.
Но причем здесь кварцевые часы? При том, что в основе ультразвукового сканера лежит такой же пьезоэлектрик. Подавая на него напряжение, он начинает вибрировать с огромной частотой, генерируя при этом звуковые волны. Мы их не слышим, так как частота очень высокая, но, некоторые животные вполне способны услышать работу ультразвукового сканера отпечатков пальцев.
Эти волны распространяются через защитное стекло экрана и сталкиваются с препятствием — нашим пальцем. Одни волны отразятся еще от стекла и вернутся на пьезоэлектрик, другие — пройдут чуть дальше и столкнутся с бугорками (выступами) нашего отпечатка и снова вернутся на сканер, остальные волны пойдут дальше и заполнят пространство между впадинами отпечатка и стеклом, а затем снова отразятся и вернутся на датчик.
Возвращаясь на пьезоэлектрик, волна «ударяет» по его поверхности и с обратной стороны появляется электрический заряд.
Преимущества ультразвуковых сканеров отпечатков пальцев
Преимуществ у них много. Прежде всего, это безопасность (в теории). Так как сканируется именно трехмерная модель пальца. Если прикладывать картинку, волны будут просто отражаться от плоского объекта, «рисуя» светлое пятно на датчике. Чтобы появилось изображение отпечатка, сканировать нужно настоящий палец, со всеми выступами, бугорками и впадинками.
Более того, ультразвук не останавливается на внешней оболочке пальца и проникает в глубь. Получается, можно ввести дополнительную защиту от всяких муляжей и сканировать только настоящий палец.
Также ультразвуковые сканеры могут размещаться где угодно, так как ультразвук легко проходит не только через стекло. И, что немаловажно, пальцы не должны быть идеально сухими или чистыми. Небольшая грязь или жидкость не являются помехой для звуковых волн.
Недостатки ультразвукового сканера
Несмотря на все перечисленные преимущества, в реальной жизни все не так гладко. Первый ультразвуковой сканер 3D Sonic от Qualcomm работает заметно медленнее, чем современные оптические аналоги. А новое поколение сканеров до сих пор не выпущено.
Кроме того, многие слышали нашумевшую историю о том, как смартфоны Galaxy S10 и Galaxy Note10 можно было легко взломать, просто положив между пальцем и экраном кусок гидрогелевой защитной пленки. После этого можно было прикладывать любой палец и ультразвуковой сканер моментально разблокировал смартфон. Это повлекло за собой серьезный скандал и некоторые банки запретили работу своих приложений на смартфонах Samsung с ультразвуковыми сканерами.
Конечно, в конце прошлого года Samsung выпустила обновление, исправляющее столь странное поведение. Но осадок остался.
В любом случае, сегодня выбор между ультразвуковым и оптическим сканером не стоит, так как ультразвуковые датчики используются только на флагманах Samsung, начиная с Galaxy S10. На всех остальных смартфонах установлены оптические сканеры отпечатков пальцев.
На работу ультразвуковых сканеров также влияют защитные стекла и некоторые пленки, рассеивающие и частично гасящие звуковую волну.
Вместо заключения…
Попытки обойти любую биометрическую защиту делаются постоянно. Они же и позволяют разработчикам улучшать датчики и алгоритмы.
Любой современный сканер отпечатков пальцев достаточно надежен для того, чтобы обеспечить защиту финансовым данным. Любая платежная система на смартфонах позволяет использовать именно отпечатки пальцев. И делать выбор, исходя из соображений безопасности, не имеет никакого смысла. Емкостные, ультразвуковые и оптические сканеры справляются со своей задачей одинаково хорошо.
Если говорить о скорости и стабильности работы, то лучшим вариантом на сегодня остается емкостный сканер (на флагманских смартфонах), после которого идут современные оптические сканеры и уже затем упомянутый ультразвуковой 3D Sonic.
Apple также не будет оставаться долго в стороне от прогресса. Рано или поздно, в iPhone появится датчик отпечатка пальцев в экране. Те, кто следят за патентами компании, знают, что Apple ведет подобные разработки уже много лет.
P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!
Как бы вы оценили эту статью?
Нажмите на звездочку для оценки
Внизу страницы есть комментарии.
Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!
Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?