连续四代更新,vivo 如何把屏幕指纹从「概念」打造成「独门武器」?

摘要

从年初的 X20Plus UD 到刚刚发布的 X23,vivo 用连续的四代更新持续提升着屏幕指纹体验。

把时间拨回到一年前,2017 年 9 月 21 日,vivo 在长城召开了一场可以用盛大来形容的新品发布会,主角是「逆光也清晰」的 X20 全面屏手机。

         vivo X20

除了常规的手机发布,vivo 原本还为发布会准备了一个「One More Thing」——搭载屏幕指纹的特殊版 vivo X20。为了在发布会上展示,vivo 已经准备好了十几部屏幕指纹可正常工作的真机。

后来的故事大家也知道了,我们并没有在那场发布会上看到屏幕指纹版的 X20。直到三个半月后,vivo 才在今年一月份的 CES 2018 上展示了全球首款搭载屏幕指纹技术的手机 vivo X20Plus UD。

在发布 X20Plus UD 之后的采访中,vivo 产品经理韩伯啸告诉极客公园,虽然在去年 9 月已经做出来了一些搭载屏幕指纹的工程机,但 vivo 内部对当时屏幕指纹的表现还有很多不满意的地方,于是决定对产品进行「回炉重造」,而不是冒然在去年 9 月份的发布会上拿出来抢首发(当然最终 vivo 还是抢到了首发)。

屏幕指纹的缺席难免让去年 9 月的那场发布会少了一些波澜,不过现在看,或许正是 vivo 对屏幕指纹体验的严苛要求,才有了之后一年里 vivo 在屏幕指纹领域的一次次突破。

拓荒:从超声波到光学

vivo 在屏幕指纹上的探索早在 2016 年就开始了。

在经过多次的内部评估后,vivo 认为,在未来可预见的全面屏时代,不需要占用正面空间、不需要在后盖进行开孔的屏幕指纹是全面屏时代最佳的解锁方案之一。

2017 年 6 月,vivo 在上海 MWC 上展示了基于 Xplay6 打造的超声波屏幕指纹原型机。与此同时,vivo 内部也在进行着光学屏幕指纹的研发,并在 9 月份的时候做好了对外展示的准备,这就有了文章开头的那段故事。

在接下来的几个月中,vivo 又对方案进行了大量修改,比如将屏幕指纹传感器和显示面板的堆叠角度旋转了大概 45 度,让指纹识别传感器露出的面积更大,降低 OLED 屏幕像素点对光线的遮挡。

vivo 还进一步减薄了屏幕玻璃盖板的厚度,提高屏幕亮度,并且换用了性能更好的指纹识别芯片。此外,为了保证低温干手指等特殊条件下的体验,vivo 还做了大量的低温测试,甚至在冬季去东北等进行了实地测试。

         vivo X20Plus UD

经过了几个月的软硬件调整,vivo 终于在去年年底做好了量产屏幕指纹的准备,并在年初的 CES 2018 上发布了搭载光学指纹传感器的 vivo X20Plus UD。几天后,这部全球首款搭载屏幕指纹的量产手机在国内正式开售。

在这之后,vivo 还在 2 月底巴展期间发布的 APEX 概念机上进行了一次屏幕指纹的技术探索。

在 APEX 上,vivo 将屏幕指纹区域扩大到了接近整个下半块屏幕,用户用手指按压这块区域的任意位置都可以进行解锁,大大提高了屏幕指纹解锁的灵活性。不过由于技术、工艺上的限制,这个颇有科技感的半屏指纹距离量产还尚有时日。

量产:从「概念」到百万爆款

在量产 X20Plus UD 的过程中,vivo 从供应商那里一口气下了 20 万个屏幕指纹传感器的订单。对于当时尚在探索期、没有任何手机采用的屏幕指纹来说,vivo 的这个量是很夸张的,不过相比国内手机市场每月数千万的销量来说,20 万又是一个非常「小众」的数字。

3 月 19 日,vivo 在乌镇发布了新一代的核心 X21 系列,除了常规的后置指纹版本,vivo 还准备了搭载屏幕指纹的 X21 UD,两个版本同时开售。

相比 X20Plus UD,vivo 在 X21 UD 的屏幕指纹上进行了一定的调整,优化了体验,vivo 把 X21UD 的屏幕指纹定义为第二代屏幕指纹,不过 X21 UD 最大的突破是产量。

         vivo X21 UD

作为 vivo 在 3000 元价格档上的「拳头产品」,过去几代 X 系列的销量都在千万级,在 X21 上直接提供屏幕指纹版意味着需要搞定百万级的备货。要知道,在那个时间点,除了 vivo,唯一一款配备屏幕指纹的手机只有定位特殊的华为 Mate RS 保时捷,百万级的量根本无从谈起。事实上,直到 OPPO 在 8 月底发布采用思立微屏幕指纹传感器的 R17,vivo 是行业仅有的一家在主力产品上搭载屏幕指纹并大规模量产的手机厂商。

不过令人惊讶的是,vivo 在很短的时间内,通过扩大屏幕指纹供应商(增加了汇顶科技)、和欧菲光等供应商联合优化产能等方式,完成了屏幕指纹的百万级量产。

改良:继续进化的第四代光电屏幕指纹

有了 X20Plus UD、X21 UD 两代产品的经验,在今年 6 月推出的采用升降式摄像头的「量产概念机」NEX 上,vivo 把屏幕指纹升级到了第三代。

和前两代产品相比,vivo NEX 的第三代屏幕指纹在硬件上做了明显的调整,拆解后在屏幕面板下方可以看到镜头的结构,硬件设计上更加接近传统相机。

重新设计的硬件,加上大幅度改良的算法,让 vivo NEX 的屏幕指纹体验在前两代产品的基础上有了明显的改进。根据 vivo 的官方介绍,vivo NEX 搭载的第三代屏幕指纹技术相比上一代技术在精度上提升 50%,解锁速度提升了 10%。

vivo 在屏幕指纹上的「进击之路」还在继续。在 9 月份刚刚发布的 X23 上,vivo 直接全版本标配了屏幕指纹,并将指纹识别技术升级到了第四代。

相比第三代,第四代光电屏幕指纹在硬件上又有了两个明显改进,分别是 f/1.5 的超大光圈和 720 的 DPI,前者可以为屏幕指纹传感器提供更大的进光量,后者可以让成像更加清晰。

此外,vivo X23 还在算法上进行了众多改进,包括可以明显提升指纹识别速度的首帧加速技术,进一步优化的降噪机制以及利用大量数据库进行训练的图像增强技术。

在亮屏状态下,vivo X23 只需要 0.35 秒即可完成指纹识别。此外,相比 X21 UD,vivo X23 在识别率上还大幅提升了 40%。

在速度和准度这两个评判指纹识别的硬指标上,vivo 的第四代光电指纹都拿出了继续领先行业的表现。

在持续提升屏幕指纹体验的同时,vivo 还在 X23 上打通了屏幕指纹和人脸识别的界限。在 X23 上,用户可以选择在解锁时同时调用屏幕指纹和零光感人脸识别(可以在暗光下正常进行人脸解锁),两种解锁方式只要有一个通过即可完成解锁,进一步优化了全面屏时代手机的解锁体验。

和高通联合打造屏幕指纹 DSP 加速技术

到这里还没有结束,9 月 26 日,vivo 又联合高通公布了一项即将在 X23 上采用的屏幕指纹 DSP 加速技术。

         

在低温干手指和强光直射等特殊场景,屏幕指纹需要通过补录的方式来进行解锁,导致识别速度变慢。为了提高这一部分「刁钻场景」的识别速度,vivo 和高通合作推出了 DSP 加速的方案。

vivo X23 搭载的骁龙 670 SoC 内置了高通全新的 Hexagon DSP,相比相比骁龙 660 有了大幅提升,可以在神经网络和矢量计算能力上提供 3 倍于单核 CPU 的表现。

通过使用这颗 DSP 进行加速,vivo X23 的屏幕指纹在低温干手指和强光直射等场景下的解锁速度可以提升 30%,这项「屏幕指纹 DSP 加速技术」将在 10 月底通过 OTA 升级的方式正式在 vivo X23 上搭载。

走在苹果前面,主动打造「独门武器」

在过去接近 10 年的时间里,苹果是手机行业里的绝对标杆,苹果的每一次重大技术选择都会深刻地影响到其它手机厂商。大多数的情况是,苹果先选定一种技术路线并进行产品化,几个月后,其它手机厂商再进行跟进。

不过面对整体疲软的手机市场,为了吸引用户换机,手机厂商需要拿出更多的「原创性」突破,而这也恰恰是 vivo 过去一年的关键词。

         vivo NEX

从屏幕指纹,到升降式摄像头,再到 TOF 3D 超感应技术,vivo 在过去的一年里选择用一次又一次秀出的「黑科技」,主动引领着市场前进。

在屏幕指纹领域,在取得先发优势后,vivo 用连续的四代升级,持续提升着屏幕指纹的体验,让屏幕指纹这个新生事物在短时间内就拥有了接近传统指纹体验并拥有了在主力产品上进行百万甚至千万级量产的能力。

有趣的是,在 vivo 不断引领屏幕指纹技术发展的过程中,越来越多的手机厂商也加入到了屏幕指纹的阵营中来。

在占据全球智能手机市场七成份额的 TOP6 厂商(HMOV 加苹果三星)中,HMOV 都已经推出了搭载屏幕指纹的手机,三星也将很快发布搭载光学屏幕指纹的 Galaxy 新机。

在「全面屏时代应该如何解锁」这个问题上,苹果引领的 Face ID 并没有像以往那样直接引领市场,反而正在面临来自整个安卓阵营屏幕指纹技术的「围攻」。

在这一波的屏幕指纹大潮中,vivo 已经从最初那个「吃螃蟹」的人成长为行业的领军者。

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