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| 本文作者： dragondevil | 2016-03-16 08:22 |
【編者按】本文作者為microarray首席科學家，電子和軟件設計師。
指紋手機越來越熱賣，但消費者遇到指紋手機的指紋功能不好用甚至無法使用怎么辦？如果手機銷售方稱這是因為你的指紋有生理性缺陷或使用習慣不對時，該怎樣維權(quán)？手機指紋質(zhì)量問題的深層次技術(shù)原因到底是什么？本文將一 一揭露。
2015年315專題頭條是魅族手機，我們不妨從魅族首款指紋手機MX4 Pro入手。
（圖1: 2015年315專題頁面截圖）
魅族是中國手機屆粉絲營銷的鼻祖，魅族論壇有大量活躍用戶。在魅族用戶論壇進行關(guān)鍵字搜索，我們統(tǒng)計了MX4 Pro的消費者投訴構(gòu)成：
（圖2：左為MX4Pro手機投訴問題類型總表，右為指紋投訴問題分類明細表）
鑒于整體投訴率很難基于論壇投訴來估算，我們統(tǒng)計了不同投訴類型間的比例關(guān)系。如圖1左所示，對指紋的投訴占總投訴的13.32%；圖1右則指出，在對指紋的投訴中，指紋失效和指紋使用困難占絕大多數(shù)，分別是44%和30%，有24%的一般軟硬件問題，2%的投訴是因為指紋手機被別人打開了。
為了確保數(shù)據(jù)統(tǒng)計的有效性，我們同時調(diào)查與MX4 Pro使用同一指紋供應商的其它機型。MX4 Pro的指紋供應商在其主頁公布，除了MX4 Pro還有樂視1S和vivo X6等手機運用了其提供的指紋識別技術(shù)。巧合的是，樂視和vivo都有活躍的粉絲論壇，可以通過論壇進行投訴統(tǒng)計。
（圖3：從左到右依次為MX4 Pro、vivo X6、樂1S）
在樂視和vivo的論壇上按關(guān)鍵字搜索，得出如下統(tǒng)計。
（圖4：左為樂1S手機投訴問題類型總表，右為指紋投訴問題分類明細表）
（圖5：左為VivoX6手機投訴問題類型總表，右為指紋投訴問題分類明細表）
通過對比可見，消費者對這三款手機的指紋功能的投訴比例構(gòu)成接近：指紋失效和指紋使用困難占了大部分，一般軟硬件問題比例大致相同，都出現(xiàn)了誤識。這證實了投訴比例構(gòu)成反映了指紋技術(shù)供應商的技術(shù)特征。
對指紋的投訴占總投訴的比例也吻合對應機型的定位：指紋是相對獨立的功能，同一指紋技術(shù)供應商所提供的指紋模塊的投訴率比較穩(wěn)定，那么整體質(zhì)量越好的機型因為其他投訴少，指紋投訴占總投訴的比例就越大。vivo X6的指紋投訴比率是36.64%，遠高于另兩者，符合vivo X6高端品牌旗艦機的定位；樂視1S作為千元機，指紋投訴比率為21.22%，高于MX4 Pro這款旗艦機的13.32%，樂視手機硬件配置確實超出千元機平均檔次。
回到指紋的質(zhì)量上來，這必須先普及一下指紋識別的技術(shù)標準。作為在公安、安防等領(lǐng)域應用了30多年的成熟的傳統(tǒng)技術(shù)，指紋識別有明確的技術(shù)指標，就是FAR（False Accept Rate）和FRR（False Reject Rate）。
FAR是誤識率，指接受錯誤的指紋的機率；
FRR是拒識率，指拒絕正確的指紋的機率。下圖指出了FAR和FRR的成因。
（圖6：FAR/FRR示意圖）
指紋識別過程中先把指紋圖像進行相似度打分，再用一個門檻來分辨，大于門檻的通過識別，小于門檻的拒絕識別。來自相同手指的指紋圖像一般得分較高，其分布函數(shù)如上圖綠色部分所示；來自不同手指的指紋圖像一般得分較低，其分布函數(shù)如上圖紅色部分所示。
由于不同指紋也小概率存在相似的圖像區(qū)域，所以紅色分布函數(shù)有高于門檻的部分，這就是FAR的成因；相同的指紋也可能因為各種原因而采集得到相似度不佳的圖像，所以綠色分布函數(shù)有低于門檻的部分，這就是FRR的成因。
從FAR和FRR的成因可以看出來，偶發(fā)性的拒識和偶發(fā)性的誤識別不是質(zhì)量問題。以下兩種情形之一是質(zhì)量問題：
1、大量統(tǒng)計表明，F(xiàn)AR和FRR任一者超過了公布的容許上限；
2、表現(xiàn)出非偶然性的拒絕使用和錯誤通過。
消費者無法對第1種質(zhì)量問題進行證實，因為FAR/FRR必須采集大量樣本才能進行統(tǒng)計分析，而消費者不具備這樣的能力。第2種質(zhì)量問題，之所以用“拒絕使用”而非“拒識”這個術(shù)語，用“錯誤通過”而非“誤識”這個術(shù)語，是要把因質(zhì)檢把關(guān)不嚴和技術(shù)性失誤導致的可表現(xiàn)為指紋功能不正常的意外納入進來。對第2種質(zhì)量問題，消費者可以直接體驗到。消費者的投訴足以證實這幾款指紋手機發(fā)生了第2種質(zhì)量問題。
第2種質(zhì)量問題有兩種成因：如果一個人在同機型的不同手機上使用表現(xiàn)不一致，那么是個體缺陷；但如果同一個人在iPhone和Mate系列等同類型產(chǎn)品上可使用指紋，只在某款機型上不可以使用指紋，就是第一種質(zhì)量問題的具體表現(xiàn)了。更奇怪的是，在投訴樂1S和VivoX6指紋失效的消費者中，超過20%的消費者稱買的時候能用，過段時間就不能用了。一些消費者分享經(jīng)驗是每個月重新注冊一次才可以重新使用。
（圖7：消費者投訴過一段時間指紋不能用了需要重新注冊的原始截圖）
眾所周知，人的指紋終身不變，這是指紋識別的理論基礎。每月注冊一次不是大部分指紋手機的表現(xiàn)，甚至可以說指紋識別技術(shù)應用30多年來從來沒有出過這么荒謬的事。
我們來看這三個品牌在論壇對消費者投訴的官方回復：
魅族論壇上沒有回復，要求消費者咨詢售后，而魅族的售后電話接通率，你懂的；
樂視論壇有版主回復，嘗試重啟手機、恢復出廠設置、刷新系統(tǒng)、注意按壓姿勢、輕重適宜、保養(yǎng)皮膚；
vivo論壇早期的官方售后回復和樂視差不多，從2016年2月起轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙阉鸭祟悊栴}向相關(guān)方反饋，請耐心等待解決”。
（圖8：樂視的投訴回復、Vivo早期的投訴回復以及Vivo改變態(tài)度后的回復原始截圖）
果然沒有人認為這些投訴是由偶發(fā)性的誤識和拒識造成的，說明偶發(fā)性的誤識和拒識不是質(zhì)量問題這點是公知的。但把解決問題的角度指向消費者皮膚不好使用習慣需要改進就有點過分了，尤其是皮膚好不好這個問題，明明別的手機好用就你家不好用，能怪我咯？身體發(fā)膚受之父母，怪老爸老媽咯？所以連Vivo官方也對這個答復也產(chǎn)生了懷疑，開始收集信息向相關(guān)方反映。所謂“收集信息”，無非試圖證明第1種質(zhì)量問題的存在性。
統(tǒng)計分析到此為止，接下來轉(zhuǎn)入技術(shù)調(diào)查：
（圖9：某指紋供技術(shù)應商的發(fā)布會截圖）
2014年國內(nèi)某指紋識別技術(shù)供應商在發(fā)布會上公布了FAR<1/50000，F(xiàn)RR<1/100，這個指標蘋果手機還優(yōu)秀，這是怎么做到的呢？我們對比了其申請的指紋技術(shù)專利，以及蘋果的產(chǎn)品說明書和指紋技術(shù)專利，確定這兩家公司的指紋技術(shù)很接近。難怪這么有底氣，原來出身名門。
（圖10，左為國內(nèi)某指紋供應商專利截圖，右為蘋果spec截圖）
但指紋產(chǎn)品的性能卻不止技術(shù)基因如何這么簡單，涉及面很廣。
電容指紋識別的性能由三方面構(gòu)成，其一是物理能力，其二是傳感能力，其三是算法能力。
所謂物理能力，指電容和距離成反比、電容和介電常數(shù)成正比這樣的物理規(guī)律決定了指紋電容的大小，同時驅(qū)動電壓決定了測量同等電容時的信號強度。
在以前的文章我提到過小米5采用了80um厚的微晶鋯蓋板（作為小米第一款帶實體Home鍵的手機，Mi 5的指紋識別是怎么設計的？），就是因為微晶鋯介電常數(shù)高（約34），加工成薄蓋板，就可以最大程度提高手指電容，使其容易測量。而Touch ID使用260um的藍寶石，藍寶石的介電常數(shù)是12，我們算上所有的額外介質(zhì)層，最后得出Touch ID的手指電容只有小米5的0.4倍左右。但Touch ID使用高壓驅(qū)動，16V的驅(qū)動電壓是FPC僅1.8V驅(qū)動電壓的近9倍。至于算法能力，成熟廠商都能夠畢竟理論極限，可以認為旗鼓相當。0.4 * 9 = 3.6，Touch ID的能力比小米5高，這與Touch ID比小米5的指紋更好用相對應。
（圖11：Touch ID模組和藍寶石專利以及高壓驅(qū)動專利號和圖）
用三種能力直接相乘顯得有點草率，但成熟的逼近理論極限的產(chǎn)品能力就是通過理論極限本身來計算的。如果假定國內(nèi)這家指紋供應商的技術(shù)成熟，則同樣方式可以推理出其與Touch ID的能力比值。如果高于Touch ID自然好，略低于Touch ID，其實也是可以原諒的。
其中，樂視1S使用了背面玻璃指紋識別方案，MX4 Pro使用藍寶石指紋識別方案，不妨從較新的樂視1S入手以提高數(shù)據(jù)的有效性。（注：這里與手機本身質(zhì)量問題無關(guān)，而是從技術(shù)層面探討手機指紋技術(shù)供應商）
（圖12：來自某官網(wǎng)介紹玻璃指紋識別，指用玻璃蓋板作為電容介質(zhì)）
所謂“玻璃指紋識別”，被視為一種“高性價比”方案，是用玻璃替代藍寶石作為指紋傳感器的介質(zhì)材料。玻璃的介電常數(shù)較低，一般只有藍寶石的1/3。樂視1S 指紋識別是使用一種介電常數(shù)提高到6.7的玻璃，和藍寶石比起來還是小得多。我們查詢了玻璃指紋識別芯片的公開技術(shù)資料，沒有提及驅(qū)動電壓，只提及電源電壓是2.8V。
（圖13：玻璃指紋識別芯片的X光圖和切片圖）
只能通過深層次解剖來論證驅(qū)動電壓了。在“玻璃指紋識別”芯片的X光圖上可以看到，這其實是4顆芯片的打包封裝：封裝分兩層，上層是紅色的Sensor，下層是藍色的MCU，黃色的Flash和綠色的驅(qū)動芯片。和FPC為代表的傳統(tǒng)電容式指紋傳感器廠商普遍采取的單芯片方案不同，這是一家一直用多芯片進行打包的供應商，從MX4 Pro（見SITR對MX4 Pro指紋模塊的拆解報告）起，到樂視1S和vivo X6，都沒有進行單芯片集成。
如下是這4顆芯片的照片和logo：
（圖14.1：Sensor芯片的照片和Logo）
（圖14.2：MCU芯片的照片和Logo）
（圖14.3：Flash芯片的照片和Logo）
（圖14.4：驅(qū)動芯片的照片和logo）
傳感器芯片的公司logo是GF，這家供應商英文名Goodix的縮寫G和fingerprint的縮寫F的組合，型號logo是818；MCU的公司logo是MEDIATEK（聯(lián)發(fā)科，臺灣手機芯片商），型號logo是BD10239A；Flash的Logo是COLORADOIM（Coloradoim.com是美國IP，不可web訪問），型號logo是131031；驅(qū)動芯片的公司Logo是ecgechipa（ecgechipa.com是中國IP，不可web訪問），型號logo是FG11。難道組成玻璃指紋識別的這4顆芯片是中國大陸、中國臺灣和大洋彼岸美國的三地IC設計公司的友誼證明？
（圖15.1：coloradoim.com解析為美國的IP）
（圖15.2：ecgechipa.com解析為中國的IP）
我們分析了驅(qū)動芯片和整個電路，沒有找到升壓電路，這指出驅(qū)動電壓不超過電源電壓2.8V。玻璃指紋識別的介質(zhì)總厚度與Touch ID相當，所以玻璃指紋識別的物理能力也只有Touch ID的6.7 / 12 * 2.8 / 16 = 0.0977倍，1/10都不到。這意味著傳感器能力和算法能力就必須提高到Touch ID的10倍以上才能達到比Touch ID更優(yōu)秀的FAR/FRR指標。盡管我們相信中國設計越來越強大，但要達到蘋果的10倍以上還是有點不可思議。要是達不到10倍蘋果，則第1類質(zhì)量問題的存在性自證。
一些指紋手機的指紋不好用是客觀事實。
盡管前面提到的手機指紋不好用需“每月注冊一次”，這個質(zhì)量缺陷可以通過消費者的重新注冊來補償，但這并不能否定質(zhì)量問題的存在。每個月注冊一次指紋不符合對指紋識別技術(shù)的基本認識，也不符合指紋識別技術(shù)的傳統(tǒng)表現(xiàn)，因為人的指紋終身不變是指紋識別技術(shù)存在的基本原理，客觀上沒有每月變化一次需要重新錄入的可能性，只能是產(chǎn)品質(zhì)量的問題。
但由于這個問題必須在使用一段時間后才能發(fā)現(xiàn)，大大降低了手機廠商進行補救的可行性，迫使大量消費者不得不進行投訴和維權(quán)。
《消費者權(quán)益保護法》規(guī)定，消費者購買耐用商品起六個月內(nèi)發(fā)現(xiàn)瑕疵，由經(jīng)營者舉證是否屬于質(zhì)量問題。因為耐用商品使用周期長、價格昂貴、檢測成本高昂，由消費者來舉證便會給廠商太大的漏子可鉆，不利于市場公平秩序，不利于產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。所以消費者無需判定是否是質(zhì)量問題，對于指紋手機廠商提出的任何說法只要有質(zhì)疑，就可以要求其出具客觀的第三方技術(shù)分析報告。（技術(shù)分析可參考上部分）
但是，僅僅把皮球踢給手機廠商不能完全解決問題。當手機廠商向指紋技術(shù)供應商提出指紋有質(zhì)量問題，要求賠償時，指紋技術(shù)供應商可以反問之：入庫檢測干嘛去了，出廠檢測干嘛去了，過上幾個月說有質(zhì)量問題，拿證據(jù)來?。τ谌绾闻e證指紋出了質(zhì)量問題這一點，皮球又被踢回來，手機廠商只能兩頭受氣，無處維權(quán)。
作為這個行業(yè)的從業(yè)者，看到這些指紋供應商亂象真是令人心痛。但是，站在一個客觀的角度來看，這并不是一家手機指紋供應商的問題，是整個指紋供應行業(yè)的問題。而催生了這個行業(yè)畸形發(fā)展的無形的手，一部分也是來自消費者，來自市場的需求，我們對手機指紋識別一味求快而忽略了追究指紋識別精度，最終受害的依舊是消費者。
按《消費者權(quán)益保護法》規(guī)定，應由耐用商品的經(jīng)營者對質(zhì)量進行舉證。想必本文已經(jīng)為vivo等廠商指明了方向，我們也希望魅族和樂視等廠商一樣積極應對，即使做不到蘋果和華為這樣的第一流公司那樣把指紋的質(zhì)量問題留在出貨前，只要重視消費者的投訴，亡羊補牢，也為時未晚。不管怎么說，消費者始終是上帝，讓上帝打開錢包買單是任何行業(yè)的生存之本。
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