U

Pametni telefoni sa senzorima otiska prstiju preplavili su tržište, ali nije prošlo puno vremena otkako su ti senzori počeli dolaziti do pametnih telefona u proračunskom segmentu. Ti su senzori u novije vrijeme postali brži i sigurniji. Kao rezultat, ovi se senzori danas uglavnom koriste za sigurnost pametnih telefona.

Snažno natjecanje u industriji pametnih telefona i tehnologija koja nas razvija doveli su nas u tu fazu, gdje svaki drugi dan nailazimo na novu inovaciju. Daleko su i senzori za otiske prstiju, a trenutna modna riječ su senzori za otiske prstiju na zaslonu. Proizvođači pametnih telefona poput Xiaomi, Realme i Oppo pobrinuli su se da tehnologija nije ograničena samo na vodeće uređaje.

Najnoviji uređaji poput Realme X, Redmi K20 i OPPO K3 nude ugrađene skenere otiska prsta po cijeni koja je teško probavljiva. Imajući sve to na umu, saznajmo što je to tehnologija zaslona senzora za otiske prsta na zaslonu i kako ona funkcionira.

Povijest

Krenimo od početka kad je sve počelo. Zaronjavanje u povijest čitača otisaka prstiju na mobilnim uređajima vodi nas do ' Pantecha GI100 ', lansiranog 2004. godine. Ovaj je uređaj opremljen čitačem otiska prsta, prvim te vrste. Sljedeći uređaji koji slijede trend ' G900 i G500 ' došli su od Toshibe 2007. godine. Kasnije su se proizvođači poput HTC-a, Acera i Motorole pridružili ligi sa svojim uređajima. I Apple se pridružio zabavi 2013. godine s iPhoneom 5s koji je dobio senzor otiska prsta. Div sa sjedištem u Cupertinu nazvao ga je Touch ID. Od tada su tehnologije senzora otiska prsta pretrpjele neke velike promjene.

Tehnički entuzijasti možda znaju da postoje tri različite tehnologije provjere autentičnosti otiska prsta. Ali tehnologija otiska prsta na zaslonu trenutno ima koristi samo od njih dvije.

Prije nego što uđemo u širu sliku omogućuje nam razumijevanje osnovne tehnologije u radu. Svi senzori za otiske prstiju rade tako što prate jedinstvene grebene i crte na vašim prstima. Međutim, u ovom procesu praćenja mogu biti na djelu različite tehnologije, uključujući optičko skeniranje, kapacitivno skeniranje ili ultrazvučno skeniranje.

Vrste skenera otiska prsta

1. Optički skeneri (koriste se u ugrađenim senzorima otiska prsta)
2. Ultrazvučni skeneri (koriste se u ugrađenim skenerima otiska prsta)
3. Kapacitivni skeneri

Optički skeneri na zaslonu

Optički skeneri postoje već duže vrijeme i najstarije su metode provjere autentičnosti otiska prsta. Međutim, zaslonski optički senzori relativno su novi za pametne telefone. Vivo Apex, konceptni uređaj predstavljen na MWC 2018, okrenuo je mnoge glave u industriji pametnih telefona. Uređaj je sadržavao 'CLEAR ID 9500', optički senzor otiska prsta koji je razvio Synaptics, američki proizvođač senzora. Kasnije je potrošačima predstavljen u novom uređaju nazvanom 'Vivo X20 Plus UD'. Ubrzo su novi dizajn usvojile tvrtke poput OPPO, Samsung, Huawei i druge. Većina senzora za otiske prstiju koje vidimo je optički senzor za otisak prsta i oni se lako mogu povezati s Arduinom, Raspberry pi i drugim mikrokontrolerima.

Rad optičkog senzora otiska prsta

Tehnologija se oslanja na snimanje slike vašeg otiska prsta i daljnju analizu odgovara li trenutni otisak pohranjenoj slici. Uređaj povezan s nabojem (CCD) nalazi se u središtu optičkog senzora, istog senzora koji se koristi u digitalnim fotoaparatima i videokamerama. Za ljude koji nisu svjesni, CCD je niz dioda osjetljivih na svjetlost nazvanih photoites, koje generiraju električne signale kao odgovor na svjetlosne fotone.

Čim postavite prst na senzor, svijetli niz dioda koje emitiraju svjetlost (LED) kako bi osvijetlile grebene i praznine, a CCD kamera brzo snima njegovu sliku. CCD sustav generira obrnutu sliku prsta, s tamnijim područjima koja predstavljaju više reflektirane svjetlosti (grebeni prsta), a svjetlijim područjima koji predstavljaju manje reflektiranu svjetlost (doline između grebena). Snimljena slika se zatim uspoređuje sa spremljenom slikom.

Optičke senzore lako je prevariti, jer korištena tehnologija snima 2D sliku, a kvalitetna slika može probiti ovu sigurnost. Vrijedno je napomenuti da tehnologija radi samo s OLED zaslonima, gdje postoje praznine na stražnjoj ploči. U početku senzori otiska prsta na zaslonu nisu bili toliko pouzdani i brzi kao sada. No, stvari su se u posljednje vrijeme promijenile u korist ovih senzora.

Zaslonski ultrazvučni skeneri

Ultrazvučni senzori najnovija su tehnologija otisaka prstiju koja se koristi. Kao što naziv sugerira, ovi senzori koriste visokofrekventni ultrazvučni zvuk za mapiranje vašeg otiska prsta. Samsung se udružio s Qualcommom kako bi predstavio prvi uređaj s ultrazvučnim senzorom otiska prsta "Galaxy S10 / S10 +". Uređaj je također prvi imao Qualcommov 3D Sonic senzor koji je iteracija Sense ID-a.

Najnovija Qualcommova ultrazvučna tehnologija djeluje kroz staklo debelo do 800 mikrona. Tvrtka tvrdi da latencija otključavanja iznosi 250 milisekundi, što je približno onome što može postići kapacitivni skener otiska prsta.

Rad ultrazvučnog senzora otiska prsta

Hardver ovih skenera sastoji se od ultrazvučnog odašiljača i prijemnika. Proces skeniranja započinje čim se vršak prsta stavi na senzor. Ultrazvučni impuls prenosi se odašiljačem koji se sudara s grebenima i dolinama na vrhu prsta, dio impulsnog pritiska se apsorbira, a dio se odbija natrag na senzor. Količina apsorpcije i povratka pulsa varira s različitim otiscima prstiju. Dalje, senzor sposoban za otkrivanje mehaničkog naprezanja koristi se za izračunavanje intenziteta povratnog ultrazvučnog impulsa u različitim točkama na skeneru. Ovi skeneri dobivaju detaljne dubinske informacije, što rezultira detaljnom 3D preslikom skeniranog otiska prsta.

Budući da se ovi skeneri nalaze ispod zaslona. Valovi ultrazvučnih senzora moraju putovati kroz pozadinsku ploču zaslona, ​​staklo i zaštitni poklopac prije nego što dođu do vašeg prsta. Stoga proizvođači osiguravaju da staklo koje se koristi za prikaz nije pregusto. Nakon toga, savjetuje se da se ne dodaje dodatna zaštita, kao što je zaštitnik zaslona, koja može spriječiti ispravnu rad ove tehnologije.

Nema mnogo uređaja s ultrazvučnim senzorom koji je najskuplji od dostupnih tehnologija. Vrhunski uređaji poput Samsung Galaxy S10 / 10 + opremljeni su ultrazvučnim senzorom. Međutim, ima još malo vremena dok ne vidimo kako ova tehnologija prodire u proračunski segment.

Kapacitivni skeneri

Kapacitivni senzori danas su najčešće korišteni senzori i mogu se naći na svim ostalim uređajima na koje naiđete. Ovi senzori koriste kondenzatore kao temeljnu komponentu, koja je elektronička komponenta koja se koristi za pohranu električne energije. Tehnologija se trenutno ne koristi za skeniranje otiska prsta na zaslonu.

Rad kapacitivnog senzora otiska prsta

I ovi senzori skeniraju grebene i doline na otiscima prstiju. Međutim, u ovom se slučaju za prikupljanje podataka umjesto svjetlosti koristi električna struja. Niz kondenzatora postavljen je ispod površine skeniranja za prikupljanje detalja otiska prsta. Kad se vrh prsta stavi na površinu za skeniranje, naboj pohranjen na kondenzatoru se mijenja. Ova razlika u napunjenosti prati se sklopom integratora op-pojačala koji se dalje bilježi analogno-digitalnim pretvaračem.

Snimljeni podaci koriste se za provjeru autentičnosti. Vrijedno je napomenuti da se sposobnost kapacitivnih senzora povećava s povećanjem broja kondenzatora. Ovi skeneri nude bolju sigurnost, brzi su i ludo ih je teško prevariti. Kapacitivni senzori skuplji su u odnosu na optičke i tada su se koristili samo u vodećim uređajima. Štoviše, ovo je 2019. godina, a kapacitivni senzori prodrli su u sve segmente u industriji pametnih telefona. Kapacitivne dodirne pločice su jeftine i mogu se lako integrirati s bilo kojim uređajem.

Algoritam i kriptografija

Skeniranje je samo pola procesa, jer smo rekli da je važno podatke pohraniti na sigurno mjesto. Za taj se postupak senzor dodaje namjenski IC koji se bavi tumačenjem skeniranih podataka i daljnjim prijenosom na procesor. Osigurano mjesto je nepristupačno, a čak ni ukorjenjivanje ne može provaliti. Svaki proizvođač ima drugačiji pristup i koristi različite algoritme za prepoznavanje ključnih karakteristika otiska prsta. Općenito, ovi algoritmi traže vrlo specifične značajke zvane sitnice, gdje se crte u vašem otisku prsta završavaju ili dijele na dva dijela. Stoga se skener može podudarati s tim sitnicama, umjesto da ponovno skenira cijeli otisak prsta. Što čitav postupak čini malo bržim.

Krećući dalje, ovi proizvođači senzora imaju zasebne sustave za pohranu. ARM koristi tehnologiju TrustZone zasnovanu na Trusted Execution Environment (TEE) koja podatke pohranjuje na sigurno mjesto unutar glavnog procesora. Qualcomm s druge strane koristi Qualcomm Secure Execution Environment (QSEE) za zaštitu privatnih ključeva za šifriranje i lozinki. Ti sustavi mogu imati različita imena, ali svima im je zajednički cilj zaštita podataka.

Što je bolje optičko ili ultrazvučno?

Ultrazvučni skeneri su naravno bolji jer imaju koristi od postupka 3D skeniranja, dok su optički skeneri upravo sposobni za 2D skeniranje kao što je već spomenuto. Osim toga, ultrazvučni senzori izuzetno su male veličine, najnoviji Qualcommov 3D zvučni senzor mjeri samo 0,2 mm. Mali faktor ovih senzora zadovoljava trenutnu potražnju za tankim uređajima bez okvira. Dalje krećući se, na ove senzore također ne utječu prašina, masnoća ili mokre ruke.

Međutim, nema mnogo uređaja koji koriste ultrazvučne senzore, a to je potpuno povezano s proizvodnim troškovima. Ovi su senzori skupi i od sada su dostupni samo na odabranim vodećim uređajima.

Koji su najnoviji uređaji s ugrađenim skenerima otiska prsta?

Pa sad kad ste svjesni trenutnih tehnologija i njihovog rada. Bilo bi još bolje da znate nove uređaje s ugrađenim senzorima otiska prsta i njihov tip.

Uređaji s optičkim skenerima na zaslonu	Uređaji s ultrazvučnim skenerima 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
Jedan Plus 6T
Huawei P30 Pro
Xiaomi Mi 9