Ще 3-4 роки тому ми дивилися, як хтось прикладає палець до екрану телефону і той розблокується, як щось фантастичне. Нині цим нікого не здивуєш навіть у бюджетних моделях. Завдяки таким технологіям сканування саме відбиток пальців досі залишається головним ключем до даних, що зберігаються в телефоні. Мало хто думає, що такі сканери бувають різними. Вони по-різному працюють, мають різну швидкість відгуку та обробки, а також забезпечують різний рівень безпеки. Давайте розберемося, чим вони відрізняються і який краще вибрати.
Основних типів сканерів відбитків у смартфонах три.
Які сканери відбитків пальців бувають
Сканери відбитків пальців можна поділити на три типи: оптичні, ємнісні, ультразвукові. Далі треба розуміти, що сам собою сканер не розблокує телефон. Він лише запускає складний механізм, в основі якого лежить повідомлення про те, що екран торкнувся палець з такими параметрами. Далі дані зіставляються з еталонними, а система безпеки приймає рішення про розблокування.
Говорячи про те, що зіставляються саме дані, а не картинка пальця, я не помиляюся. Точна фотографія може не збігатися, адже палець можна прикласти під різним кутом і з натиском, а на ньому можуть бути пошкодження або жирний наліт від чебурека. Тому система звіряє саме дані контрольних точок, які однаково унікальні кожному за людини. Особливо якщо взяти їх побільше.
Приклав палець і готово. Це дозволяє нам не вводити паролі. але бути у безпеці.
Чому треба кілька разів сканувати відбиток
Тому нас і просять прикласти палець кілька разів, щоб знайти та зафіксувати якнайбільше унікальних особливостей. Їхня кількість може перевалювати за сотню, якщо все зроблено правильно.
Спочатку я вже сказав, що типів датчиків може бути три. Іноді у різних моделях домінують то одні, то інші. Ультразвуковий сенсор працює за рахунок сканування рельєфного візерунка шкіри за допомогою ультразвуку.
Який сканер відбитків для телефону кращий
Ультразвуковий сканер відбитків
Цей тип сканування пальця у телефонах наймолодший. Він застосовується всього близько трьох років, а дякувати за його появу коштує компанія Qualcomm, яка дозволила встановити його в телефон свого давнього партнера Samsung. То була модель Galaxy S10.
Galaxy S10 – перший телефон із ультразвуковим сканером відбитків.
Щоб телефон міг сканувати відбитки за допомогою ультразвуку, його оснащують п'єзоелектриком. Він має безпосередній зв'язок між електричним струмом та формою. Тобто якщо на нього натиснути, то виробляється заряд. А якщо впливати на нього електричним полем, він сам змінює форму.
Перед скануванням відбитка датчик починає вібрувати із високою частотою. В результаті з'являються ультразвукові хвилі, які проходять через скло, по-різному відбиваються від рельєфу пальця і повертаються назад. Створюючи тиск на п'єзоелектрик, вони змушують його створювати унікальне електричне поле, Відповідність якого еталонному і говорить про те, що перед екраном палець господаря.
Такий спосіб дозволяє будувати об'ємну модель відбитка, перш ніж ”брати його до роботи”. Тобто його майже неможливо обдуритищо є його перевагою перед, наприклад, оптичним датчиком.
Чому не працює сканер відбитків пальців.
Оптичний сканер відбитків у телефоні
Останній, як не складно здогадатися з назви, працює із зображенням, яке у чорно-білому знімається через скло. Це якщо дуже просто, але насправді деякі особливості будуть складнішими.
Такі сканери сумісні лише з OLED-екранами. І розміщуються лише у строго визначеному місці. А ще для їхньої роботи екран у зоні контакту підсвічує палець, щоб датчик краще ”побачив” його.
У екран можна вбудувати лише оптичний сканер.
Перші моделі оптичних сканерів не відрізнялися швидкістю роботи, але зараз почали працювати не тільки швидко, а й стабільно. Щоправда, якість їх роботи досі сильно залежить від якості скла, стану пальця та бруду чи води, які є між ними. Це все впливає на процес сканування і в якийсь момент може призвести до того, що воно буде просто неможливим.
Ємнісний сканер відбитків
Третій тип сканерів найстаріший і застосовується у телефонах вже досить давно. Але його перевагою перед оптичними сканерами є те, що нарівні з ультразвуковими, вони створюють об'ємний скан пальця, а через те, що працює він лише з ”живим” пальцем, як і сенсорний екран, використання будь-яких замінників просто неможливе.
В основі такого сенсора лежать струмопровідні пластини дуже маленького розміру. Вони менші за лінії папілярного візерунка пальця. У пластинах зберігається заряд струму, який змінюється, коли ви підносите палець. Наше тіло проводить через себе цей невеликий струм і тим самим змінює картину на сенсорі у тих метах, де його стосуються виступи візерунка пальця. Ця зміна порівнюється з еталонною і, якщо все правильно, смартфон розблоковується.
Сканери відбитків досі є найпопулярнішим способом розблокування.
Такі сканери відносно прості у виробництві та коштують не так дорого, як оптичні чи ультразвукові. Крім цього, вони спрацьовують швидше за інших і для них не перешкода, скажімо, мокрі руки.
На жаль, такий сканер не можна вбудувати в екран, оскільки вони заважатимуть роботі один одного. А ще деякі виробники заощаджують та використовують сенсори з меншою кількістю пластин. В результаті роздільна здатність сканування стає нижчою, а сам процес гальмує або стає менш безпечним.
Навіть зараз, коли технології вже показали свої плюси та мінуси, а виробники навчилися робити їх добре, говорити про те, що якийсь сканер кращий за інших безглуздо. Для кожного є своя сфера застосування та свої плюси/мінуси. Тому просто цікавтеся, який сканер встановлений у вибраному телефоні. Запам'ятайте переваги та недоліки кожного, а заразом поділіться статтею з друзями, раптом вони теж не замислювалися про те, наскільки важливим є правильний вибір сканера відбитків.
wikiHow працює за принципом вікі, а це означає, що багато наших статей написано кількома авторами. При створенні цієї статті над її редагуванням та покращенням працювали автори-волонтери.
Кількість переглядів цієї статті: 61 838.
Щоб створити підроблені відбитки пальців, потрібні оригінальні відбитки. Найчастіше їх можна отримати, натиснувши на шматок замазки. Невидимі відбитки пальців також можуть бути використані для створення підроблених відбитків пальців, але на це потрібно більше зусиль та обладнання.
Використання замазки та желатину
- На гарячому та плоскому шматку парафіну відбитки вийдуть чіткішими, але вам потрібно притискати палець протягом 5-10 хвилин. [3] X Джерело інформації
Заморожуйте замазку, щоб зберегти відбиток пальця для подальшої роботи з ним.
Зробіть товстий желатин. Для цього додайте порошок желатину в киплячу воду. [4] X Джерело інформації Протягом кількох хвилин помішуйте суміш, щоб порошок повністю розчинився у воді. Дайте суміші охолонути.
Після того, як желатин охолоне до густого гелю, розтопіть його в мікрохвильовій печі, а потім дайте охолонути ще раз. Повторюйте процес доти, доки в желатині не залишиться бульбашок повітря. [5] X Джерело інформації
Подумати тільки, ще якихось 5-6 років тому сканери відбитків пальців можна було зустріти лише на найдорожчих флагманських смартфонах та й ті працювали вкрай погано. Згадати хоча б сканер на Samsung Galaxy S5, за яким потрібно було проводити пальцем, повторюючи безуспішно раз за разом один і той самий рух.
А сьогодні ці датчики встановлені навіть на бюджетних апаратах і працюють вони просто бездоганно! Щоправда, не завжди. І ситуація стає складнішою ще від того, що ціна смартфона не прямо пропорційна якості, надійності та стабільності використовуваного сканера відбитків пальців.
То в чому ж річ? Чим відрізняються сучасні сканери та як вони працюють? Про все це ми й поговоримо далі.
Види сучасних сканерів відбитків пальців
Сьогодні на смартфонах використовується 3 основні види сканерів: ємнісні, оптичні і ультразвукові. Відрізняються вони способом отримання картинки і кожен з них має свої переваги та недоліки.
Але перш, ніж поговорити про сканери, дозвольте поставити просте питання — що саме ці сканери намагаються сканувати? Очевидна і не зовсім правильна відповідь — відбиток пальця.
По-перше, користувач прикладає кожного разу палець до сканера Іноді датчику вдається захопити лише невелику частину пальця, також результат буде відрізнятися від сили, з якої притискається палець до сканера. І, тим щонайменше, смартфон успішно розблокується.
По-друге, смартфони не зберігають фотографії відбитків і не накладають при кожному скануванні зроблений знімок на збережену раніше копію.
Натомість у кожному відбитку смартфон намагається знайти певні унікальні ознаки або контрольні точки. папілярним візерунком), можна помітити інші цікаві речі:
Як бачимо, на відбитку одні лінії розгалужуються, інші просто перериваються, а треті виглядають як невеликі острівці.
Смартфон намагається знайти такі особливі точки (їх називають мінуціями) на кожному конкретному відбитку.
Відповідно, чим вища якість сканування і чим більше разів користувач сканує один і той же відбиток, трохи зміщуючи палець у сторони, тим більша кількість мінуцій отримує смартфон для подальшого аналізу. Найчастіше саме ці особливі ознаки, а не знімки відбитків, і зберігаються.
Вся різниця між різними типами сканерів відбитків пальців полягає в тому, як саме вони отримують знімок пальця для подальшої роботи:
- Ємнісний сканер використовує для цього електрика
- Ультразвуковий сканер використовує звук
- Оптичний сканер отримує зображення за допомогою світла
Тепер давайте трохи детальніше зупинимося на кожному з них.
Ємнісний сканер відбитка пальця
Такий сканер складається з безлічі крихітних струмопровідних пластин, товщина яких менша, ніж лінії візерунка відбитків пальців. Такі пластини утворюють конденсатори, що зберігають певний заряд.
Наше тіло здатне проводити струм і коли палець торкається поверхні сканера, заряд, накопичений на конденсаторі, змінюється. Причому, в одних точках шкіра стикатиметься зі сканером, а в інших – ні. Адже папілярний візерунок відбитка — це гребені, що виступають, і западини між ними. Відповідно, там де між сканером і пальцем з'являються мікрозазори і в тих частинах, де візерунок відбитка своїми виступами безпосередньо стикається зі сканером, буде виходити різна ємність конденсаторів:
Смартфон зчитує всі осередки і визначає за напругою, чи знаходилася біля кожного конкретного конденсатора канавка (порожнеча) або це був виступ і шкіра стикалася з поверхнею сканера. Так і збирається загальна картина відбитку.
Переваги ємнісних сканерів відбитків пальців
В принципі, це найкращі сканери за сукупністю всіх характеристик. Вони коштують дешево у виробництві, технологія вже досить давня та добре обкатана. Такі сканери не просто роблять двомірний (плоский) знімок, а сканують тривимірний об'єкт, враховуючи виступи та заглиблення на пальці.
Швидкість роботи ємнісних сканерів дуже висока. На тих самих iPhone'ах сканер Touch ID працює просто миттєво. Відчути затримку неможливо.
Обдурити такі сканери важко. Стабільність роботи дуже висока, палець не обов'язково має бути дуже чистим та сухим.
То що з ними не так? Чому ці сканери встановлюються лише на бюджетних Android-смартфонах?
Недоліки ємнісних сканерів
Насамперед, ємнісні сканери бувають різними. Чим більше осередків усередині сканера, тим вище його «роздільна здатність» і тим швидше робота. У бюджетних пристроях можуть встановлюватися найдешевші сканери з дуже низькою роздільною здатністю. Але це не головна проблема.
Основний недолік ємнісного сканера відбитка пальця полягає в тому, що його не можна розмістити в екрані (або під екраном). Сучасні технології змінили вигляд смартфонів і тепер всю лицьову панель займає дисплей. Відповідно, місця для сканера просто не вистачає.
Деякі виробники розміщують такий сканер на бічній грані, поєднуючи його з кнопкою живлення (Honor 20, Galaxy S10e, Sony Xperia 1). Але в основному ємнісні сканери знаходяться позаду. А це зручно не у всіх ситуаціях. Наприклад, коли смартфон лежить на столі, потрібно обов'язково брати його до рук, щоб дістатися датчика (або користуватися іншими методами розблокування).
Поєднати такий сканер з дисплеєм — завдання дуже важке, оскільки сам дисплей використовує ту саму технологію для відстеження дотиків.Адже сучасні сенсорні екрани це саме ємнісні екрани.
Оптичний сканер відбитка пальця
Оптичні сканери працюють зовсім за іншим принципом. По суті, оптичний сканер – це чорно-біла камера, захована під екраном і робить відбиток, коли палець торкається до дисплея.
Звичайно, торкатися потрібно лише в певній області екрану – саме там, де розташована «прихована камера».
Реалізувати таку технологію можна тільки на AMOLED-екранах, тому що ці дисплеї, по суті, є напівпрозорими, що дозволяє розміщувати за ними всілякі датчики, починаючи від відсканованих сканерів до датчиків наближення/освітлення або навіть селфі-камер.
В принципі, IPS-матриці такі самі напівпрозорі і під ними також можна було б щось розмістити, якби не потреба в підсвічуванні. Справа в тому, що кожна крапка (піксель) AMOLED-екрана сама по собі випромінює світло, коли на неї подається напруга. А в IPS-дисплеях піксель є, грубо кажучи, кольоровим склом, через який має пройти зовнішнє світло.
І якщо ми розмістимо сканер відбитків (камеру) за сіточкою OLED-пікселів, тоді і ми бачитимемо зображення, і сканер зможе побачити щось через екран. А якщо ми розмістимо сканер за сіточкою IPS-пікселів, тоді сама камера загородить собою підсвічування, яке розміщується позаду екрана. І ми бачитимемо чорну пляму на робочому дисплеї. Якщо ж розмістити сканер ззаду лампи, тоді сканер не буде бачити нічого, тому що підсвічування не прозоре.
Переваги оптичних сканерів відбитків пальців
Основна перевага оптичного сканера полягає в тому, що його можна розміщувати під екраном.Якість і швидкість сканування залежить як від роздільної здатності матриці, так і від прозорості скла (якості покриття та ін.).
Недоліки оптичного сканера
Перші оптичні сканери відрізнялися повільною швидкістю роботи та низькою стабільністю.
Тим не менш, оптичні сканери мають свої проблеми. Все, що може завадити зробити чіткий знімок, буде впливати на швидкість і стабільність розпізнавання.
Також ці сканери в теорії легше обдурити, ніж ємнісні та ультразвукові, тому що вони працюють з плоским двомірним зображенням, як будь-яка камера. що сканується саме палець.
Це ж підсвічування можна вважати і недоліком оптичних сканерів. Вночі яскраве зелене світло може викликати певний дискомфорт, оскільки іноді палець не повністю закриває датчик і яскраве світло ріже очі.
І останнім недоліком оптичних сканерів є їхня примхливість до захисних склів.
Ультразвуковий сканер відбитка пальців
Ультразвукові сканери з'явилися на смартфонах пізніше за всіх. Перший ультразвуковий датчик відбитків був представлений разом з Samsung Galaxy S10 на початку 2019 року.
На даний момент тільки Qualcomm займається ультразвуковими сканерами для смартфонів, але робить це не так активно, як інші компанії, що розробляють оптичні датчики. Вже пройшло 3 покоління смартфонів (S10/Note10/S20), а датчик практично не змінювався. Це та сама модель — 3D Sonic.
Наприкінці 2019 року Qualcomm представила нове покоління ультразвукових сканерів – 3D Sonic Max. Багато хто очікував побачити його вже в Galaxy S20, але цього не сталося і тепер найближчим претендентом є Galaxy Note20.
Незважаючи на те, що ультразвукові сканери прийшли на смартфони пізніше за всіх, сама технологія використовується дуже давно в інших галузях. Сканування друку відбувається за допомогою ультразвуку. Грубо кажучи, щоразу прикладаючи палець до ультразвукового сканера, ви робите його УЗД.
Принцип роботи той же і побудований на п'єзоелектричний ефект. Що ще за такий спецефект — запитаєте ви? Все просто! У природі є такі речовини, які, якщо їх деформувати, генеруватимуть електричний заряд. І навпаки, якщо на них вплинути електричним полем, вони починають деформуватися. Такі речовини називаються п'єзоелектриками, а описаний ефект – п'єзоелектричним.
До речі, саме завдяки такому ефекту працює кварцовий годинник. Якщо подавати невелику напругу від батареї на кварц, він починає вібрувати з певною частотою (десятки тисяч разів на секунду). Це дозволяє легко відраховувати час. Наприклад, відрахували 32 000 коливань – секунда пройшла. Починаємо вважати наступні ~32 тисячі коливань.
Але до чого тут кварцовий годинник? При тому, що в основі ультразвукового сканера лежить такий самий п'єзоелектрик.Подаючи нею напруга, він починає вібрувати з величезною частотою, генеруючи у своїй звукові хвилі. Ми їх не чуємо, оскільки частота дуже висока, але деякі тварини цілком здатні почути роботу ультразвукового сканера відбитків пальців.
Ці хвилі розповсюджуються через захисне скло екрану і стикаються з перешкодою нашим пальцем. Одні хвилі відіб'ються ще від скла і повернуться на п'єзоелектрик, інші пройдуть трохи далі і зіткнуться з горбками (виступами) нашого відбитка і знову повернуться на сканер, інші хвилі підуть далі і заповнять простір між западинами відбитка та склом, а потім знову відіб'ються і на датчик.
Повертаючись на п'єзоелектрик, хвиля «вдаряє» на його поверхні і зі зворотного боку з'являється електричний заряд.
Переваги ультразвукових сканерів відбитків пальців
Переваг у них багато. Насамперед, це безпека (теоретично). Оскільки сканується саме тривимірна модель пальця. Якщо прикладати картинку, хвилі просто відбиватимуться від плоского об'єкта, «рисуючи» світлу пляму на датчику. Щоб з'явилося зображення відбитка, сканувати потрібно справжній палець, з усіма виступами, горбками та западинками.
Більш того, ультразвук не зупиняється на зовнішній оболонці пальця і проникає в глибину. Виходить, можна ввести додатковий захист від будь-яких муляжів і сканувати лише справжній палець.
Також ультразвукові сканери можуть розміщуватися будь-де, оскільки ультразвук легко проходить не тільки через скло. І, що важливо, пальці не повинні бути ідеально сухими чи чистими. Невеликий бруд або рідина не є перешкодою для звукових хвиль.
Недоліки ультразвукового сканера
Незважаючи на всі перелічені переваги, у реальному житті все не так гладко. Перший ультразвуковий сканер 3D Sonic від Qualcomm працює помітно повільніше за сучасні оптичні аналоги. А нове покоління сканерів досі не випущене.
Крім того, багато хто чув нашумілу історію про те, як смартфони Galaxy S10 і Galaxy Note10 можна було легко зламати, просто поклавши між пальцем та екраном шматок гідрогелевої захисної плівки. Після цього можна було прикладати будь-який палець та ультразвуковий сканер моментально розблокував смартфон. Це спричинило серйозний скандал і деякі банки заборонили роботу своїх додатків на смартфонах Samsung з ультразвуковими сканерами.
Звичайно, наприкінці минулого року Samsung випустила оновлення, що виправляє таку дивну поведінку. Але осад залишився.
У будь-якому випадку сьогодні вибір між ультразвуковим і оптичним сканером не варто, так як ультразвукові датчики використовуються тільки на флагманах Samsung, починаючи з Galaxy S10. На решті смартфонів встановлені оптичні сканери відбитків пальців.
На роботу ультразвукових сканерів також впливають захисні стекла і деякі плівки, що розсіюють і частково гасять звукову хвилю.
Замість ув'язнення…
Спроби обійти будь-який біометричний захист робляться постійно. Вони ж і дозволяють розробникам покращувати датчики та алгоритми.
Будь-який сучасний сканер відбитків пальців є достатньо надійним для того, щоб забезпечити захист фінансових даних. Будь-яка платіжна система на смартфонах дозволяє використовувати саме відбитки пальців. І робити вибір, виходячи з міркувань безпеки, не має жодного сенсу. Ємнісні, ультразвукові та оптичні сканери справляються зі своїм завданням однаково добре.
Якщо говорити про швидкість та стабільність роботи, то найкращим варіантом на сьогодні залишається ємнісний сканер (на флагманських смартфонах), після якого йдуть сучасні оптичні сканери і вже потім згаданий ультразвуковий 3D Sonic.
Apple також не залишатиметься довго осторонь прогресу. Рано чи пізно, iPhone з'явиться датчик відбитка пальців в екрані. Ті, хто стежать за патентами компанії, знають, що Apple веде такі розробки вже багато років.
P.S. Не забудьте передплатити Telegram на наш науково-популярний сайт про мобільні технології, щоб не пропустити найцікавіше!
Як би ви оцінили цю статтю?
Натисніть на зірочку для оцінки