全面(miàn)屏手機時(shí)代，指紋識别要何去何從？

去年 11 月，小米在發(fā)布第一代 MIX 手機的時(shí)候，提出了「正面(miàn)全是屏幕」的「全面(miàn)屏」概念，用來描述手機正面(miàn)超高的屏占比。之後(hòu)，全面(miàn)屏這(zhè)個名詞逐漸被手機行業的從業人員和普通消費者所接受，廣泛地用來描述那些采用較長(cháng)比例的屏幕面(miàn)闆（通常在 18：9 左右）同時(shí)屏占比較高的手機。

到了今年下半年，随著(zhe)三星 Galaxy Note8、小米 MIX 2、iPhone X、vivo X20 等産品的推出，全面(miàn)屏已經(jīng)俨然成(chéng)爲了手機行業裡(lǐ)最熱門的詞彙。

不過(guò)全面(miàn)屏在爲用戶帶來更加優秀的視覺體驗的同時(shí)，也帶來了一個問題：手機無法采用前置指紋。

全面(miàn)屏和指紋識别的矛盾

2013 年 9 月，蘋果在 iPhone 5s 上首次搭載了前置按壓式的指紋識别方案。之後(hòu)的幾年裡(lǐ)，位于屏幕面(miàn)闆下方的前置指紋識别逐漸成(chéng)爲了智能(néng)手機的「标配」，目前除了少數産品在使用後(hòu)置指紋以及一直采用側面(miàn)指紋的索尼，目前絕大多數智能(néng)手機采用的都(dōu)是前置指紋識别方案。

不過(guò)到了全面(miàn)屏手機時(shí)代，爲了在尺寸基本保持不變的情況下「塞」進(jìn)去更大更長(cháng)的屏幕，手機廠商需要通過(guò)大幅度縮減手機上下邊框的方式來提高屏占比，這(zhè)就(jiù)導緻手機的「下巴」部分沒(méi)有足夠的空間來增加前置指紋模塊。

夏普 AQUOS S2

當然，非要全面(miàn)屏上強行加前置指紋也不是不可以，但做出來基本就(jiù)是夏普 S2 這(zhè)個樣子，正面(miàn)指紋是有了，但「下巴」也長(cháng)了，降低了屏占比，讓手機的前面(miàn)闆看上去不那麼(me)「全面(miàn)」。除了夏普 S2 這(zhè)一款産品，目前還(hái)沒(méi)有那家廠商選擇在全面(miàn)屏手機上「硬上」前置指紋。

索尼 Xperia XZ Premium

至于不少手機愛好(hǎo)者念念不忘的側面(miàn)指紋，由于體積和厚度的限制，也基本上和全面(miàn)屏手機無緣。根據我們得到的消息，目前唯一在使用側面(miàn)指紋的索尼，在明年的全面(miàn)屏手機上也極有可能(néng)放棄側面(miàn)指紋方案。

折騰了一圈，在現有的技術下，想要在全面(miàn)屏手機搭載指紋識别，就(jiù)隻剩下後(hòu)置指紋這(zhè)一條路可以走了，而後(hòu)置指紋也不出意外地成(chéng)爲了目前絕大多數全面(miàn)屏手機的選擇，雖然很多用戶并不喜歡後(hòu)置指紋。

其實，原本將(jiāng)指紋識别模塊置于屏幕下方的屏下指紋本應該是全面(miàn)屏時(shí)代最完美、最無縫的指紋識别方案。

不過(guò)遺憾的是，無論是彙頂科技、Synaptics、蘋果（來自 2012 年收購的 AuthenTic）爲代表的光學(xué)指紋方案（原理類似于我們生活中常見的考勤機、門禁），還(hái)是高通主導的超聲波屏下指紋方案，在現階段都(dōu)停留在「PPT」或者原型機的 demo 階段，沒(méi)有任何一家的方案可以量産。此外，随著(zhe)蘋果在 iPhone X 上放棄了的光學(xué)指紋，屏下指紋的前景變得更加撲朔迷離。

未來的全面(miàn)屏手機隻能(néng)采用後(hòu)置指紋嗎？

技術的演進(jìn)是無止盡，全面(miàn)屏關掉了正面(miàn)指紋這(zhè)扇門，但打開(kāi)了另外一個窗戶——人臉識别。

人臉識别在手機上并不是什麼(me)新鮮事(shì)物。早在 2011 年發(fā)布的 Android 4.0 中，Google 就(jiù)在 Android 系統中集成(chéng)了原生的人臉識别解鎖功能(néng)，并在随後(hòu)的 Android 5.0 中對(duì)這(zhè)個功能(néng)進(jìn)行了大量的優化。不過(guò)無論是解鎖的速度、成(chéng)功率還(hái)是安全性，Android 原生的人臉識别解鎖都(dōu)不太靠譜，基本上是一個「逗你玩」的小功能(néng)。

在全面(miàn)屏手機上，第一個在人臉識别上做嘗試的是三星。

在今年三月發(fā)布的 Galaxy S8/S8+，三星提供了多達三種(zhǒng)生物解鎖方式：後(hòu)置指紋、前置虹膜以及人臉識别。

雖然同樣基于前置攝像頭，但相比起(qǐ)以往不少手機「實驗性」的人臉識别功能(néng)，三星 Galaxy S8/S8+ 人臉識别在速度上有了明顯的提高，很多時(shí)候可以直接「秒解」。

不過(guò) Galaxy S8/S8+ 的人臉識别體驗依然不夠完善，主要問題是對(duì)識别時(shí)的角度和光線的要求較高，如果識别時(shí)的角度和錄入時(shí)不一緻，或者光線反差較大，就(jiù)會(huì)有不小的概率無法解鎖。在安全性上，Galaxy S8/S8+ 也還(hái)有不小的提升空間。雖然不至于随便用一張自拍照就(jiù)能(néng)騙過(guò)手機，但用戶通過(guò)使用照片甚至是另一部手機屏幕上的自拍，在不少時(shí)候依然可以騙過(guò)手機，成(chéng)功解鎖手機。

但和很多新功能(néng)一樣，技術的進(jìn)步可以迅速地彌補體驗上的缺陷，手機人臉識别也是如此，這(zhè)裡(lǐ)我們有必要提到一部非全面(miàn)屏手機——小米 Note 3。

和前置指紋同樣快的人臉識别

小米 Note 3 是小米在 9 月 11 日的發(fā)布會(huì)上和 MIX 2 同時(shí)發(fā)布的新品，它并沒(méi)有采用 MIX 2 那樣的全面(miàn)屏設計，而是采用了常規的前置指紋識别，不過(guò)除此之外，小米 Note 3 還(hái)提供了人臉識别功能(néng)。

有意思的是，小米 Note 3 上這(zhè)個看上去似乎沒(méi)那麼(me)起(qǐ)眼的「附加」功能(néng)，卻把人臉識别的體驗帶到了另外一個層次。

相比三星在 S8/S8+ 采用的人臉識别功能(néng)，小米 Note 3 有幾個明顯的改進(jìn)。

第一是對(duì)距離和角度的要求更低。使用小米 Note 3 的人臉識别時(shí)，基本隻要人臉在前置攝像頭的拍攝範圍内，同時(shí)外界的光線沒(méi)有很差，小米 Note 3 基本都(dōu)可以做到「秒解」，這(zhè)意味著(zhe)用戶在使用時(shí)基本不用考慮姿勢的問題，明顯提高了人臉解鎖的成(chéng)功率。

第二是暗光下的優化。在外界光線較差的情況下，小米 Note 3 可以通過(guò)屏幕的光線對(duì)人臉進(jìn)行補光，完成(chéng)人臉的識别，當然，這(zhè)時(shí)候識别的成(chéng)功率和速度會(huì)有明顯的下滑。

第三是更安全。雖然依然是基于 2D 的圖像數據，但小米 Note 3 通過(guò)算法上的調整可以對(duì)解鎖對(duì)象進(jìn)行判斷，比如說(shuō)在錄入人臉數據時(shí)，使用手機屏幕上的自拍以及普通的照片是無法進(jìn)行錄入的，解鎖時(shí)自然也無法用自拍照或照片來破解，此外，小米 Note 3 還(hái)可以識别眼睛的狀态，隻有睜開(kāi)眼的時(shí)候才可以解鎖，在閉眼時(shí)是無法解鎖。

這(zhè)些改進(jìn)疊加在一起(qǐ)，讓小米 Note 3 人臉識别的可用性有了明顯的提升。對(duì)于那些安全性上沒(méi)有特别高要求的用戶，無論是識别速度還(hái)是識别的成(chéng)功率，小米 Note 3 上人臉識别解鎖手機的體驗在大部分場景下已經(jīng)可以媲美傳統的前置指紋解鎖。套用現在挺流行的數字命名法，三星 Galaxy S8/S8+ 是「人臉識别 1.0」，小米 Note 3 可以說(shuō)是做到了「人臉識别 2.0」。

更加值得一提的是，而是和三星 S8/S8+ 的人臉識别一樣，小米 Note 3 的「人臉識别 2.0」也不需要任何額外的硬件，而是完全依靠傳統的前置攝像頭進(jìn)行人臉數據的采集和識别。之所以會(huì)在體驗上有如此大的差别，靠的是算法上的改良，小米 Note 3 的人臉識别采用的是國(guó)内曠視科技旗下的 Face++ 視覺服務平台提供的方案，其背後(hòu)是基于深度學(xué)習的計算機視覺領域的發(fā)展（又是一個被人工智能(néng)所影響和改變的領域）。

對(duì)手機廠商來說(shuō)，這(zhè)意味著(zhe)在可以在不增加硬件研發(fā)和制造成(chéng)本的前提下，爲手機增加一個非常實用（尤其是對(duì)沒(méi)有前置指紋的全面(miàn)屏手機來說(shuō)）的功能(néng)。根據我們的了解，除了小米 Note 3，未來一段時(shí)間裡(lǐ)，會(huì)有多款手機采用基于國(guó)内 AI 公司的人臉識别方案，其中包括了剛剛發(fā)布的全面(miàn)屏手機 vivo X20，它的技術同樣來自 Face++。而對(duì)用戶來說(shuō)，優秀的人臉識别功能(néng)意味著(zhe)在使用全面(miàn)屏手機，可以不需要習慣後(hòu)置指紋。

不過(guò)另一方面(miàn)，由于這(zhè)種(zhǒng)基于前置攝像頭采集的人臉識别在安全性上相比傳統指紋還(hái)有所差距，爲了實現對(duì)安全級别要求更高的支付驗證，後(hòu)置指紋依然會(huì)繼續存在于全面(miàn)屏手機上，和前置人臉識别共同成(chéng)爲未來一段時(shí)間 Android 全面(miàn)屏手機的「标配」。

3D 人臉識别：取代指紋識别的終極形态

算法上的進(jìn)步讓基于前置攝像頭的人臉識别體驗獲得了絕大的改進(jìn)，讓人臉識别具備了在部分場景下取代指紋識别的能(néng)力，不過(guò)人臉識别想要更進(jìn)一步，去完全取代指紋識别的話，還(hái)需要彌補兩(liǎng)個方面(miàn)的缺陷：第一是暗光以及黑暗環境下的解鎖，第二是提高安全系數，做到指紋級别的安全。

做到第一點并不困難，加一個紅外攝像頭就(jiù)行了，至于第二點，蘋果在 iPhone X 上已經(jīng)拿出了解決方案——Face ID。

相比上面(miàn)提到的基于前置攝像頭 2D 平面(miàn)數據的人臉識别，Face ID 最大的區别是多了增加了深度數據。iPhone X 額頭上的「齊劉海」部分包含了蘋果自己研發(fā)的原深感攝像頭模組，可以通過(guò)類似 Kinect 的散斑結構光方案，獲取深度數據，從而構建出人臉的 3D 模型，配合對(duì)應的算法，可以從根本上杜絕了使用 2D 的圖像或視頻進(jìn)行解鎖的可能(néng)性，大大提高了安全性（蘋果的表示誤識别率隻有百萬分之一）。

由于 iPhone X 還(hái)需要一個多月才會(huì)上市，我們現在還(hái)無法獲知 Face ID 的實際體驗究竟如何。不過(guò)考慮到蘋果以往在新技術上穩妥的策略（不真正做好(hǎo)基本不會(huì)拿出來用），Face ID 的解鎖體驗應該至少不會(huì)比 Touch ID 有明顯的落差。至于安全性，考慮到蘋果已經(jīng)允許 Face ID 用于 Apple Pay 支付，足以證明它的安全性不是問題，畢竟在支付安全這(zhè)方面(miàn)，沒(méi)有哪家廠商敢「玩火」。

Animoji

此外，有了人臉的 3D 數據，iPhone X 還(hái)可以實現一些實用的功能(néng)，比如自拍時(shí)的背景虛化、更高級别的人像美顔以及 Animoji 這(zhè)樣的實時(shí)的臉部行爲捕捉，這(zhè)也是 3D 人臉識别相較于隻能(néng)做對(duì)錯識别的傳統指紋識别的一個優勢。

由于 Face ID 這(zhè)種(zhǒng) 3D 人臉解鎖的硬件方案較爲複雜且成(chéng)本高，算法也不容易做，安卓陣營短期内很難跟進(jìn)。根據我們的了解，安卓陣營最快也需要等到明年下半年才可能(néng)有旗艦機采用類似 Face ID 的 3D 人臉識别技術，在中低端手機中普及需要更久。

不過(guò)真到了 3D 人臉識别技術開(kāi)始在 Android 手機中普及的時(shí)候，可能(néng)也就(jiù)意味著(zhe)傳統指紋識别在智能(néng)手機中會(huì)走向(xiàng)「末路」，畢竟當人臉識别可以做到和指紋一樣方便、一樣安全（甚至更安全）并且還(hái)能(néng)提供其他附加功能(néng)的時(shí)候，我們爲什麼(me)還(hái)需要指紋識别？

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