Dentro

Smartphones com sensores de impressão digital inundaram o mercado, mas não faz muito tempo que esses sensores começaram a chegar aos smartphones no segmento de orçamento. Esses sensores se tornaram mais rápidos e seguros nos últimos tempos. Como resultado, esses sensores são usados principalmente para segurança de smartphones atualmente.

A competição acirrada na indústria de smartphones e a tecnologia em evolução nos levaram a essa fase, em que nos deparamos com uma inovação a cada dois dias. Os sensores de impressão digital também evoluíram muito, com a palavra da moda atual sendo sensores de impressão digital no display. Fabricantes de smartphones como Xiaomi, Realme e Oppo garantiram que a tecnologia não se limitasse apenas aos dispositivos principais.

Dispositivos recentes como Realme X, Redmi K20 e OPPO K3 estão oferecendo leitores de impressão digital em display a um preço difícil de digerir. Com tudo isso em mente, vamos descobrir o que é essa tecnologia de sensor de impressão digital no display e como ela funciona.

História

Vamos começar do início quando tudo começou. Mergulhar na história dos leitores de impressão digital em dispositivos móveis nos leva ao ' Pantech GI100 ', lançado em 2004. Este dispositivo estava equipado com um leitor de impressão digital, o primeiro do gênero. Os próximos dispositivos seguindo a tendência ' G900 e G500 ' vieram de empresas como a Toshiba em 2007. Mais tarde, fabricantes como HTC, Acer e Motorola se juntaram à liga com seus respectivos dispositivos. A Apple também se juntou à festa em 2013 com o iPhone 5s recebendo um sensor de impressão digital. O gigante com sede em Cupertino chamado passou a chamá-lo de Touch ID. Desde então, as tecnologias de sensores de impressão digital sofreram algumas mudanças importantes.

Os entusiastas de tecnologia devem saber que existem três tecnologias diferentes de autenticação de impressão digital em ação. Mas a tecnologia de impressão digital no display atualmente se beneficia apenas dos dois.

Antes de entrarmos no quadro geral, vamos entender a tecnologia básica em obras por trás. Todos os sensores de impressão digital funcionam rastreando essas cristas e linhas de rastreamento exclusivas em seus dedos. No entanto, diferentes tecnologias podem estar em operação neste processo de rastreamento, incluindo varredura óptica, varredura capacitiva ou varredura ultrassônica.

Tipos de scanners de impressão digital

Scanners ópticos (usados em sensores de impressão digital no display)
Scanners ultrassônicos (usados em leitores de impressão digital em display)
Scanners capacitivos

Scanners ópticos em display

Scanners ópticos já existem há um bom tempo e são os métodos mais antigos de autenticação de impressão digital. No entanto, os sensores ópticos no display são comparativamente novos para smartphones. Vivo Apex, um dispositivo-conceito apresentado no MWC 2018 chamou a atenção de muitas cabeças na indústria de smartphones. O dispositivo apresentava 'CLEAR ID 9500', um sensor óptico de impressão digital desenvolvido pela Synaptics, fabricante de sensores com sede nos Estados Unidos. Posteriormente, foi levado aos consumidores em um novo dispositivo chamado 'Vivo X20 Plus UD'. O novo design foi logo adotado por empresas como OPPO, Samsung, Huawei e mais. A maior parte do sensor de impressão digital que vemos é um sensor óptico de impressão digital e pode ser facilmente conectado ao Arduino, Raspberry pi e outros microcontroladores.

Funcionamento do sensor óptico de impressão digital

A tecnologia se baseia na captura de uma imagem de sua impressão digital e na análise posterior se a impressão digital atual corresponde à imagem armazenada. Um dispositivo de carga acoplada (CCD) fica no coração de um sensor óptico, o mesmo sensor que é usado em câmeras digitais e camcorders. Para quem não sabe, um CCD é uma série de diodos sensíveis à luz chamados photosites, que geram sinais elétricos em resposta aos fótons de luz.

Assim que você coloca o dedo no sensor, um conjunto de diodos emissores de luz (LEDs) acende para iluminar as saliências e lacunas e uma câmera CCD captura rapidamente uma imagem do mesmo. O sistema CCD gera uma imagem invertida do dedo, com áreas mais escuras representando mais luz refletida (as cristas do dedo) e áreas mais claras representando menos luz refletida (os vales entre as cristas). A imagem capturada é então comparada com a imagem armazenada.

Os sensores ópticos são fáceis de enganar, pois a tecnologia usada captura uma imagem 2D e uma imagem de boa qualidade pode possivelmente quebrar essa segurança. Vale ressaltar que a tecnologia funciona apenas com telas OLED, onde existem lacunas no painel traseiro. Inicialmente, os sensores de impressão digital no display não eram tão confiáveis e rápidos como agora. Mas as coisas mudaram em favor desses sensores nos últimos tempos.

Scanners ultrassônicos em display

Sensores ultrassônicos são as mais novas tecnologias de impressão digital em uso. Como o nome sugere, esses sensores usam som ultrassônico de alta frequência para mapear sua impressão digital. A Samsung fez parceria com a Qualcomm para trazer o primeiro dispositivo com um sensor ultrassônico de impressão digital no display, o 'Galaxy S10 / S10 +. O dispositivo também foi o primeiro a apresentar o sensor 3D Sonic da Qualcomm, uma iteração do Sense ID.

A mais recente tecnologia ultrassônica da Qualcomm funciona através de um vidro de até 800 mícrons de espessura. A empresa afirma uma latência de 250 milissegundos para desbloquear, que é próxima ao que um leitor capacitivo de impressão digital pode alcançar.

Funcionamento do sensor ultrassônico de impressão digital

O hardware desses scanners consiste em um transmissor e receptor ultrassônico. O processo de digitalização começa assim que a ponta do dedo é colocada no sensor. Um pulso ultrassônico é transmitido pelo transmissor, que colide com as cristas e vales na ponta do dedo, parte da pressão do pulso é absorvida e parte é devolvida ao sensor. A quantidade de absorção e recuperação do pulso varia com as diferentes impressões digitais. Indo além, um sensor capaz de detectar estresse mecânico é usado para calcular a intensidade do pulso ultrassônico de retorno em diferentes pontos do scanner. Esses scanners obtêm informações detalhadas, resultando em uma réplica 3D detalhada da impressão digital digitalizada.

Uma vez que esses scanners ficam abaixo da tela. As ondas dos sensores ultrassônicos precisam viajar através do painel traseiro, do vidro e da tampa protetora da tela antes de chegar ao seu dedo. Portanto, os fabricantes garantem que o vidro usado para a exibição não seja muito espesso. Dito isso, é aconselhável não adicionar proteção extra, como um protetor de tela, que pode impedir que essa tecnologia funcione corretamente.

Poucos dispositivos vêm com um sensor ultrassônico, sendo a mais cara das tecnologias disponíveis. Os dispositivos mais importantes, como o Samsung Galaxy S10 / 10 +, vêm equipados com um sensor ultrassônico. No entanto, ainda falta algum tempo até vermos essa tecnologia penetrar no segmento de orçamento.

Scanners capacitivos

Sensores capacitivos são os sensores mais usados atualmente e podem ser encontrados em todos os outros dispositivos que você encontrar. Esses sensores usam capacitores como o componente principal, que é um componente eletrônico usado para armazenar energia elétrica. A tecnologia não é usada atualmente para digitalização de impressão digital em display.

Funcionamento do sensor capacitivo de impressão digital

Esses sensores também examinam cristas e vales nas impressões digitais. No entanto, neste caso, a corrente elétrica é usada para coletar dados em vez de luz. Uma série de capacitores são colocados abaixo da superfície de varredura para coletar os detalhes das impressões digitais. Quando a ponta do dedo é colocada na superfície de varredura, a carga armazenada no capacitor muda. Essa diferença de carga é rastreada por um circuito integrador de amplificador operacional que é posteriormente registrado por um conversor analógico-digital.

Os dados capturados são usados para autenticação. É importante notar que a capacidade dos sensores capacitivos aumenta com o aumento no número de capacitores. Esses scanners oferecem melhor segurança, são rápidos e extremamente difíceis de serem enganados. Sensores capacitivos são mais caros em comparação com os ópticos e eram usados apenas em dispositivos principais da época. Além disso, estamos em 2019 e os sensores capacitivos alcançaram todos os segmentos da indústria de smartphones. Os touchpads capacitivos são baratos e podem ser facilmente integrados por qualquer dispositivo.

Algoritmo e criptografia

A digitalização é apenas metade do processo, no entanto, é importante armazenar os dados em um local seguro. Para este processo, um IC dedicado é adicionado ao sensor, que trata da interpretação dos dados digitalizados e, posteriormente, da sua transmissão para o processador. O local seguro é inacessível e até mesmo o enraizamento não pode ajudar a invadir. Cada fabricante tem uma abordagem diferente e usa algoritmos diferentes para identificar as principais características da impressão digital. Geralmente, esses algoritmos procuram recursos muito específicos chamados minúcias, onde as linhas em sua impressão digital terminam ou se dividem em duas. Portanto, o scanner pode corresponder a essas minúcias em vez de digitalizar toda a impressão digital novamente. O que torna todo o processo um pouco mais rápido.

Indo além, esses fabricantes de sensores têm sistemas separados para armazenamento. O ARM usa a tecnologia Trusted Execution Environment (TEE) baseada em TrustZone, que armazena dados em um local seguro dentro do processador principal. A Qualcomm, por outro lado, usa o Qualcomm Secure Execution Environment (QSEE) para proteger chaves de criptografia privadas e senhas. Esses sistemas podem ter nomes diferentes, mas todos eles têm um objetivo comum que é proteger os dados.

Qual é o melhor óptico ou ultrassônico?

É claro que os scanners ultrassônicos são melhores, pois se beneficiam do processo de digitalização 3D, enquanto os scanners ópticos são apenas capazes de digitalização 2D, conforme mencionado antes. Além desses, os sensores ultrassônicos são extremamente pequenos em tamanho, o mais recente sensor sônico 3D da Qualcomm mede apenas 0,2 mm. O formato pequeno desses sensores atende à demanda atual por dispositivos finos e sem moldura. Indo além, esses sensores também não são afetados por poeira, graxa ou mãos molhadas.

Porém, não existem muitos dispositivos que façam uso de sensores ultrassônicos e isso esteja totalmente relacionado com custos de fabricação. Esses sensores são caros e estão disponíveis apenas em dispositivos principais selecionados a partir de agora.

Quais são os dispositivos recentes com leitores de impressão digital no display?

Bem, agora que você está ciente das tecnologias atuais e de seu funcionamento. Seria ainda melhor se você conhecesse os dispositivos recentes com sensores de impressão digital no display e seus tipos.

Dispositivos com scanners ópticos em display	Dispositivos com scanners ultrassônicos em display
Redmi K20 / k20 Pro	Samsung Galaxy S10 / S10 +
Realme X
One Plus 7/7 Pro
OPPO K3
Samsung Galaxy A50 / A70 / A80
OPPO K1
Vivo V15 Pro
One Plus 6T
Huawei P30 Pro
Xiaomi Mi 9