Jak działa czytnik linii papilarnych w ekranie?

Sposoby na ukrycie skanera odcisków palców w ekranie są różne, ale obecnie w masowej produkcji stosuje się jedynie czytniki optyczne. Te - choć niepozbawione wad - są najprostsze i potencjalnie najtańsze w implementacji.

Czytnik optyczny po prostu robi zdjęcie opuszka palca, by oprogramowanie mogło przeanalizować układ linii papilarnych - ot i cała filozofia. No dobra, w przypadku skanerów ekranowych jest to proces nieco bardziej skomplikowany.

Choć pod względem zasady działania optyczny czytnik odcisków palców nie różni się specjalnie od matrycy aparatu, nieco inna jest jego budowa. Skaner nie musi bowiem ani zbierać informacji o kolorach, ani generować miłych dla oka zdjęć. Najważniejszy jest wysoki kontrast.

Jako że czytnik ukryty jest za wyświetlaczem, ten musi być przezroczysty. Zack z kanału JerryRigEverything rozebrał vivo X20 Plus UD - pierwszy telefon z ekranowym skanerem - dzięki czemu możemy zobaczyć, że w miejscu ulokowania czytnika wyświetlacz faktycznie przepuszcza światło.

W zasadzie przezroczysty jest cały ekran, ale reszta jego powierzchni pokryta jest czarną folią, by wnętrze obudowy nie prześwitywało niepotrzebnie przez wyświetlany obraz.

Skaner optyczny wymaga też podświetlenia fotografowanego obiektu, czyli opuszka palca. Żadne dodatkowe źródło światła nie jest potrzebne, gdyż tę funkcję pełnią po prostu piksele na wyświetlaczu, które rozświetlają się po przyłożeniu palca.

Optyczne czytniki bynajmniej nie są rozwiązaniem nowym. Paradoksalnie to technologia dość prymitywna, która wyszła z użytku zanim zabezpieczeniami biometrycznymi zaczęli interesować się producenci smartfonów. Z urządzeń mobilnych znamy przede wszystkim skanery pojemnościowe oraz ultradźwiękowe. Optyczne wróciły do łask tylko dlatego, że stosunkowo łatwo da się je zintegrować z wyświetlaczami.

Wciąż jest to jednak rozwiązanie dalekie od doskonałości, gdyż czytniki optyczne są wolniejsze od klasycznych skanerów pojemnościowych, a obszar skanowania jest ograniczony przez niewielki rozmiar matrycy. Ponadto - choć producenci starają się implementować różne efektowne animacje - część użytkowników skarży się na to, że ciągłe podświetlanie palca podczas skanowania bywa irytujące (zwłaszcza w nocy).

Czytniki optyczne to technologia przejściowa, którą da się stosować tu i teraz. Producenci eksperymentują już jednak z ultradźwiękami, które zdają się być rozwiązaniem najbardziej przyszłościowym.

Skanery ultradźwiękowe wykorzystują umieszczone wewnątrz obudowy głośniki i mikrofony, które generują i odbierają dźwięki niesłyszalne dla ludzkiego ucha. Po przyłożeniu palca do skanera częstotliwość dźwięku jest zaburzana w unikatowy sposób, jako że każdy człowiek ma inny układ linii papilarnych, co mikrofony są w stanie wychwycić.

Potencjał tego rozwiązania jest ogromny, choćby z uwagi na możliwość stosowania większych obszarów skanujących. Przy odpowiednim rozmieszczeniu i kalibracji sensorów skanerem biometrycznym może być cały wyświetlacz. Ba, może nim być cały telefon, jako że czytniki ultradźwiękowe współpracują z różnymi rodzajami powierzchni.

Skan ultradźwiękowy może być też dokładniejszy niż zdjęcie. Qualcomm chwali się, że jego technologia Snapdragon Sense ID pozwala stworzyć mapę 3D opuszka palca, która uwzględnia nie tylko kształt linii papilarnych, ale i głębokość bruzd czy nawet umiejscowienie ujść gruczołach potowych. Czytniki ultradźwiękowe mogą nawet wykryć przepływ krwi pod skórą, dzięki czemu - przy odpowiedniej implementacji - byłyby niemal niemożliwe do oszukania.

Pierwsze smartfony z ultradźwiękowymi skanerami w ekranach powinny trafić na rynek w ciągu kilku najbliższych miesięcy. Prawdopodobnie m.in. w Galaxy S10.

Tak czy inaczej, czytniki ekranowe prawdopodobnie czeka wiele lat rozwoju. Wciąż jest i jeszcze długo będzie co poprawiać, chociażby poprzez zwiększanie obszaru skanującego czy szybkości działania. Producentom smartfonów prawdopodobnie jest to zresztą na rękę, bo będą mieli czym wyróżniać kolejne generacje urządzeń. Już widzę te wykresy wskazujące, o ile procent nowy skaner jest lepszy od starego.