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CPU 已不足以驱动屏幕指纹识别技术,于是 vivo 用 DSP 来加速

本文作者:I/O 2018-09-26 16:43 专题:全面突破 vivo NEX
导语:这次 vivo 推出的屏幕指纹 DSP 加速技术,也进一步说明软硬件协同优化在未来智能手机发展的关键作用。

伴随着全面屏时代的到来,智能手机在解锁方面面临着多条路径。比较常见的有三种:

  • 第一种是像 iPhone X 那样彻底放弃指纹识别,全面拥抱人脸识别;

  • 第二种是则后置指纹识别模块的基础上,增加基于前置摄像头的人脸识别功能,但这类的人脸识别通常不够安全;

  • 第三种则是将指纹识别放置在屏幕上,也就是所谓的屏幕指纹识别。

考虑到人脸识别的安全性问题,在 Android 阵营中,选择后两种的比较多一点;尤其是在屏幕指纹识别这个领域中,vivo 走得更加激进。

CPU 已不足以驱动屏幕指纹识别技术,于是 vivo 用 DSP 来加速

快速迭代的 vivo 屏幕指纹技术

雷锋网了解到,早在 2016 年,vivo 就开始了对全面屏多种形式解锁方案的深入探索。在多种方案中,vivo 认为屏幕指纹不仅能够最大程度地保留屏幕的完整性,也能避免在机身背后开孔的妥协,是全面屏时代,集时尚、安全和便利于一身的最佳解锁方案。

2017 年 7 月,在 MWC 上海活动期间,vivo 推出了搭载了搭载超声波指纹的 Xplay6 验证机,第一次将这种备受期待的解锁方式呈现在了手机上——然而这只是一种尝试,并没有实现量产。

CPU 已不足以驱动屏幕指纹识别技术,于是 vivo 用 DSP 来加速

不过在半年后,2018 年 1 月,vivo 正式在 X20 Plus 屏幕指纹版上推出第一代光电屏幕指纹技术,成为全球首款量产的屏幕指纹手机。

后来,vivo 在 MWC 2018 上发布了 APEX 全面屏概念机,其中采用了升降式摄像头结构来实现全面屏,同时也搭载了半屏指纹识别解锁技术。此后不久,在上半年新机 vivo X21 上,第二代光电屏幕指纹识别技术上线,这一技术的更迭也让 vivo 实现了屏幕指纹百万级别的大规模量产。

2018 年 6 月,采用升降式前置摄像头的 vivo NEX 全面屏手机发布。在大幅提升屏幕解锁速度和识别率基础上,它携第三代光电屏幕指纹技术出现在大众的视野,图像精度提升高达 40%。

到了 2018 年 9 月,vivo 又在最新产品 X23 上推出了第四代光电屏幕指纹技术。实现了屏幕识别体验的再次提升,不仅屏幕指纹识别率相比 X21 显著提升了 40%,亮屏下的解锁时间也只需要 0.35s。

从技术层面来说,所谓第四代光电屏幕指纹技术包括硬件和软件层面。

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硬件层面,利用 OLED 屏幕的像素自发光作为指纹的光源,OLED 发出的光经过屏幕上方的手指反射,穿过屏幕、 Lens 等光学层返回到指纹传感器;同时,指纹传感器采用了 F/1.5 超大光圈和 720dpi 超高分辨率,增加进光量和清晰度,从而有效增加识别率并提升速度。

在软件优化层面,vivo 提出了首帧优化技术和智能降噪机制,前者优化了原有的两帧识别流程,建立了快速通道,后者可以检测并过滤干扰,获得更清晰的指纹图像。当然,在指纹认证方面,也进行了图像增强处理和基于神经网络训练的大数据排干扰机制。

软硬件的协同优化将成为趋势

如果迭代的角度来看,vivo 无疑是屏幕指纹识别技术的激进玩家。不过也许觉得现有的技术在一些特殊场景下还不够完善,在 X23 发布两周之后,vivo 又宣布第四代屏幕指纹识别技术的升级版——可以说是第四代光电屏幕指纹技术 Plus。

由于这次升级是基于 SoC 的 DSP 层面的, vivo 又称之为屏幕指纹 DSP 加速技术。

CPU 已不足以驱动屏幕指纹识别技术,于是 vivo 用 DSP 来加速

简单来说,面对消费者在日常使用中所面临的低温干手指、强光直射等“刁钻场景”,普通的 CPU 方式是难以完美解决问题的,为此 vivo 决定在第四代光电屏幕指纹技术中,将高通骁龙 670 SoC 的 Hexagon DSP 和可信执行环境作为进行识别运算的独立处理单元。

在现场,高通产品管理高级总监 Tim Yates 详细解读了高通骁龙 670 支持的 AI 特性。他表示骁龙 670 相较于骁龙 660 AI 性能提升高达 1.8 倍,同时由于在处理神经网络和指纹数据时,DSP 与 CPU 相比可以显著提升处理速度,从而带来无缝且安全的指纹解锁体验。雷锋网(公众号:雷锋网)注意到,与单独使用可信执行环境相比,Hexagon DSP 和可信执行环境共同带来快达 3 倍的速度提升。

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vivo 硬件研发副总裁王小军表示,在屏幕指纹 DSP 加速技术加持下,X23 在刁钻场景下的解锁速度又实现了 30% 的提升。

换句话说,这一次的技术升级,本质上是对已有的 SoC 硬件组成部分在屏幕指纹识别方面的更好利用,这的确是一个很好的思路。实际上,vivo 方面也表示,这项技术将于 10 月内在 vivo X23 上正式以操作系统推送的方式上线,这也恰好说明了软件调用对于硬件发挥其功能的作用。

而在雷锋网看来,这次 vivo 推出的屏幕指纹 DSP 加速技术,也进一步说明软硬件协同优化在未来智能手机发展的关键作用。实际上,不仅仅是屏幕指纹识别,包括 3D 人脸、AI 场景识别、HDR+ 等在内的一系列新功能,都将严重依赖于软硬件的协同优化来实现——这在未来也是一种更加明显的趋势。

当然,对于屏幕指纹识别的发展来说,目前还局限于 Android 阵营中;除了 vivo,小米也在最新发布的小米 8 屏幕指纹版中用上了这一功能。在目前差异化越来越难的情况下,国内的手机厂商也在多方寻求突破,机械机构、屏幕指纹等都是令人眼前一亮的新特征,而消费者终将决定技术发展的方向。

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