四代更迭屏幕指紋背後，你所不知道的vivo故事

為什麼全面屏一定需要屏幕指紋？

「全面屏」是什麼？通俗地來說，它是一種儘可能擴大手機正面屏佔比，在有限的機身里放下最大尺寸的屏幕，從而達成大屏幕、高沉浸視效、同時縮窄手機尺寸，改善握持感的一種設計理念。

理論上來說，「全面屏」的最終形態應當是四面無邊框，「正面只有一塊屏」的手機造型——事實上，這也的確是目前不少品牌都在努力研發的方向。但是，隨著屏幕技術的進步，隨著手機邊框越來越窄、屏佔比越來越高，一個切實的問題開始暴露在所有廠商和使用者面前：

一旦手機正面不再有足夠的邊框空間，那麼指紋模塊要放在哪裡？

手機背面？眾所周知，背置式的指紋設計對於那些常年「機不離手」的用戶而言是很方便，但它卻並不適合經常需要將手機平放在桌面上的一般大眾。

手機側面？這種設計看似新穎，其實問題多多：一方面它必然會導致手機變厚、影響手感；另一方面來說，側置指紋狹小的感測器面積很難實現快速識別，用戶體驗反而下降，可謂得不償失。

在經歷了反覆的推敲、測試、驗證之後，其實早在兩年多以前，整個手機行業就已經明白了一件事：那就是唯有將指紋模塊「藏」到屏幕下方，才是最適合大多數用戶使用習慣、也最符合「全面屏」科技感的解決方案。是的，這，就是屏幕指紋。

首發量產屏幕指紋，vivo摘下了行業「桂冠」

是的，其實幾乎所有的廠商都明白，屏幕指紋才是全面屏的「終極搭檔」。但是，明白是一回事，能夠真正做到，卻是另外一回事了。

屏幕指紋的實現難度有多大？一方面，它對手機屏幕的光學結構和蓋板玻璃的厚度有著極高的要求——要想屏幕指紋模塊正常工作，蓋板玻璃必須儘可能地薄，但這又會影響到手機的耐摔性——工程師們必須準確地找到二者之間的「平衡點」。不過，相比於硬體上的設計，屏幕指紋的演算法才是它真正最困難的地方：屏幕的反光、環境光的散射、探測光穿透玻璃之後的影子與折射、甚至包括手機屏幕在使用過程中產生的劃痕，都會影響到最終的指紋識別率。

或許正因為這樣，到目前為止，業界多數廠商對屏幕指紋技術都還選擇了「觀望」，僅有的幾家實裝該技術的品牌，大部分也僅限定於單獨一款產品中的一個配置，產量不大，消費者想要真正買到就更是難上加難。

唯一的一個例外，就是vivo——在今年一月份的CES大展上，vivo發布了旗下首款真正商用的屏幕指紋手機X20 Plus UD，它不僅宣告著全球首款量產屏幕指紋手機真正步入市場，同時也有力地證明了vivo面對屏幕指紋這一行業技術難題時的勇氣和研發實力。

成功拿下「全球首款」的桂冠之後，vivo並沒有停滯不前：在僅僅一個月後的巴塞羅那世界通信大會上，指紋感應面積高達半個屏幕的APEX概念機震驚了業界——值得一提的是，它也是首個通過運用伸縮式攝像頭，實現了近乎100%屏佔比的全面屏實驗機。「屏幕指紋」與「真全面屏」首次珠聯璧合，經由vivo工程師的膽魄與創造力，將未來移動設備的體驗提前展示在了世人面前。

四代更迭，vivo奠定技術領先地位

其實，在推出APEX之後，vivo就已經確立了自己在屏幕指紋技術方面的業界絕對領先地位。但令所有人都沒有想到的是，vivo並未因此停下繼續研發改進的步伐——又只用了短短的一個月，vivo旗下的第二代量產屏幕指紋手機X21 UD便正式發布。這一次，vivo不僅帶來了更高的屏佔比，還一舉解決了屏幕指紋在量產上的一些痼疾，更大的出貨量、更成熟的製程，讓更多的消費者真真切切地買到、體驗到了屏幕指紋的神奇之處。

領先和創新的步伐並沒有停止，三個月之後，vivo端出了量產版的全新旗艦NEX——在它的內部，我們迎來了全面進化的第三代屏幕指紋技術。在前兩代解決設計問題、突破量產難題的基礎上，第三代屏幕指紋對於最核心的識別演算法進行了大量的改進與進化。基於vivo先進相機技術的多幀合成機制、對強光環境特殊優化的自動曝光演算法、成像畸變處理、防偽演算法、指紋持續自學習演算法、屏幕劃痕檢測……在這一長串的技術名詞背後，不難窺見vivo團隊在經歷了前兩代量產產品之後，對於用戶反饋的重視。

有了穩定的量產能力、有了高度成熟的演算法、有了豐富的產品開發經驗——在這之後，vivo又會將屏幕指紋手機帶向何方？答案已經於近日揭曉。

2018年9月，vivo正式發布了新一代的X系列手機X23，它除了配備「水滴屏」、極光紋曲面玻璃機身、125度超大廣角鏡頭外，最大的特徵就是實現了全系標配屏幕指紋感測器，不再區分是否是UD版本。當然，這一次配備在上面的屏幕指紋技術本身，也已經得到了進化——全新的vivo第四代屏幕指紋技術，就此宣告誕生。

可能有些朋友會覺得：第三代屏幕指紋的搭載機NEX是頂級旗艦，而第四代屏幕指紋僅僅是用在了主流的X系列上，它能有多大的改進？事實上，X23的屏幕指紋配置相比於NEX，改動的可不只是一星半點！

9月26日，vivo在北京召開了名為「方寸指尖 非凡體驗」的屏幕指紋技術溝通會，通過這場會議，我們了解到了大量關於vivo X23所搭載的第四代光電屏幕指紋技術在硬體、軟體及SoC底層優化上的全面升級內容。

首先，vivo的工程師們升級了屏幕指紋感測器的硬體配置：更大的f1.5感測器光圈、更高的720dpi像素密度，直接提高了指紋圖像的清晰度和對比度，讓識別更加容易。與此同時，在圖像增強演算法方面，vivo創造性地提出了首幀優化技術，優化了原有的兩幀識別流程，讓識別率相較第三代屏幕指紋增長了高達40%的幅度。

然而，vivo第四代屏幕指紋技術的進化還不止於此：由於屏幕指紋本身特殊的工作原理，其識別過程需要大量的輔助演算法對圖像進行增強、去噪、抗干擾處理，本身的計算量相當大。在以往的幾代方案中，這些計算都經由主CPU進行處理，不僅比較耗電、而且也不夠安全。

有鑒於此，在第四代屏幕指紋技術的開發過程中，vivo與高通協力合作，成功定製了專用於屏幕指紋計算的Hexagon DSP安全加速晶元——通過其3倍於單核CPU的神經網路和矢量計算能力，在低溫干手指、強光直射等「刁鑽場景下」進一步將vivo第四代屏幕指紋解鎖速度提升了30%，與可信執行環境Trustzone直接建立起了基於硬體的安全傳輸信道，能夠更好地為用戶敏感數據和生物特徵信息提供保護。同時，整體功耗也大為下降，和市面上其他產品相比，vivo的第四代屏幕指紋技術功耗只有十分之一，這顯然大大有利於延長寶貴的手機續航時間。

一切的努力與艱辛，只為了消費者的滿意

從年初到現在，當許多手機品牌仍然猶豫不決地「實驗」、「觀望」時，vivo卻毅然扛起了屏幕指紋技術領軍者的大旗——短短的八個月里，四代技術更迭，從成功量產到完全成熟、全系標配，可以說，vivo如今已經成為了「屏幕指紋手機」的代名詞，並將所有的競爭對手遠遠地甩在了身後。

然而，成功的背後，必然有著不為人知的艱辛。八個月的疾速更迭進化，其實有著早在近兩年前便已經開始的研發做鋪墊：不斷的修改感測器放置方案、改用成本更高的超薄蓋板玻璃、換上亮度更好的屏幕、為了模擬寒冷天氣手指表面的乾燥條件，帶著樣機到冬季的東三省進行實地測試……

其實，稍微關注過vivo這兩年動向的人，大概都能看出來：如今的vivo，早已不同以往：不僅是屏幕指紋，在HiFi領域、vivo早就用上了其他手機企業難以想像的定製封裝晶元；在拍照方面，vivo與瑞芯微合作研發的獨立DSP實現了傳統技術難以做到的超級夜景效果；在全面屏技術上，vivo NEX是目前能夠切實買到的為數不多的真全面屏手機之一；而在面向未來的5G通信領域，vivo也早就完成了相關的技術試製和驗證，已經準備好在第一時間推出相關產品。

以往，筆者曾經開玩笑說，vivo在將來可能會以「技術的vivo」被人們所銘記——如今看來，其實vivo早就已經是「技術的vivo」了，但vivo卻並不太希望大家只關注技術——畢竟，不管是多先進的產品，最終的目的是創造出更好的用戶體驗。正如vivo以往從未對外公開過四代屏幕指紋技術背後的艱辛那樣，或許對於vivo而言，一切的辛苦，最終只要能夠換來領先的產品體驗、換來用戶的滿意，那麼都是值得的。

【本文圖片來自網路】

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