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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(xué)家，電子和軟件設(shè)計(jì)師。
指紋手機(jī)越來越熱賣，但消費(fèi)者遇到指紋手機(jī)的指紋功能不好用甚至無法使用怎么辦？如果手機(jī)銷售方稱這是因?yàn)槟愕闹讣y有生理性缺陷或使用習(xí)慣不對(duì)時(shí)，該怎樣維權(quán)？手機(jī)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(jī)，我們不妨從魅族首款指紋手機(jī)MX4 Pro入手。
（圖1: 2015年315專題頁面截圖）
魅族是中國手機(jī)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(jìn)行關(guān)鍵字搜索，我們統(tǒng)計(jì)了MX4 Pro的消費(fèi)者投訴構(gòu)成：
（圖2：左為MX4Pro手機(jī)投訴問題類型總表，右為指紋投訴問題分類明細(xì)表）
鑒于整體投訴率很難基于論壇投訴來估算，我們統(tǒng)計(jì)了不同投訴類型間的比例關(guān)系。如圖1左所示，對(duì)指紋的投訴占總投訴的13.32%；圖1右則指出，在對(duì)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?yàn)橹讣y手機(jī)被別人打開了。
為了確保數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的有效性，我們同時(shí)調(diào)查與MX4 Pro使用同一指紋供應(yīng)商的其它機(jī)型。MX4 Pro的指紋供應(yīng)商在其主頁公布，除了MX4 Pro還有樂視1S和vivo X6等手機(jī)運(yùn)用了其提供的指紋識(shí)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(jìn)行投訴統(tǒng)計(jì)。
（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(jì)。
（圖4：左為樂1S手機(jī)投訴問題類型總表，右為指紋投訴問題分類明細(xì)表）
（圖5：左為VivoX6手機(jī)投訴問題類型總表，右為指紋投訴問題分類明細(xì)表）
通過對(duì)比可見，消費(fèi)者對(duì)這三款手機(jī)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(shí)。這證實(shí)了投訴比例構(gòu)成反映了指紋技術(shù)供應(yīng)商的技術(shù)特征。
對(duì)指紋的投訴占總投訴的比例也吻合對(duì)應(yīng)機(jī)型的定位：指紋是相對(duì)獨(dú)立的功能，同一指紋技術(shù)供應(yīng)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(jī)型因?yàn)槠渌对V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(yuǎn)高于另兩者，符合vivo X6高端品牌旗艦機(jī)的定位；樂視1S作為千元機(jī)，指紋投訴比率為21.22%，高于MX4 Pro這款旗艦機(jī)的13.32%，樂視手機(jī)硬件配置確實(shí)超出千元機(jī)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(shí)別的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。作為在公安、安防等領(lǐng)域應(yīng)用了30多年的成熟的傳統(tǒng)技術(shù)，指紋識(shí)別有明確的技術(shù)指標(biāo)，就是FAR（False Accept Rate）和FRR（False Reject Rate）。
FAR是誤識(shí)率，指接受錯(cuò)誤的指紋的機(jī)率；
FRR是拒識(shí)率，指拒絕正確的指紋的機(jī)率。下圖指出了FAR和FRR的成因。
（圖6：FAR/FRR示意圖）
指紋識(shí)別過程中先把指紋圖像進(jìn)行相似度打分，再用一個(gè)門檻來分辨，大于門檻的通過識(shí)別，小于門檻的拒絕識(shí)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?yàn)楦鞣N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(shí)和偶發(fā)性的誤識(shí)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(jì)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(cuò)誤通過。
消費(fèi)者無法對(duì)第1種質(zhì)量問題進(jìn)行證實(shí)，因?yàn)镕AR/FRR必須采集大量樣本才能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，而消費(fèi)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(shí)”這個(gè)術(shù)語，用“錯(cuò)誤通過”而非“誤識(shí)”這個(gè)術(shù)語，是要把因質(zhì)檢把關(guān)不嚴(yán)和技術(shù)性失誤導(dǎo)致的可表現(xiàn)為指紋功能不正常的意外納入進(jìn)來。對(duì)第2種質(zhì)量問題，消費(fèi)者可以直接體驗(yàn)到。消費(fèi)者的投訴足以證實(shí)這幾款指紋手機(jī)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(gè)人在同機(jī)型的不同手機(jī)上使用表現(xiàn)不一致，那么是個(gè)體缺陷；但如果同一個(gè)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(jī)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(fèi)者中，超過20%的消費(fèi)者稱買的時(shí)候能用，過段時(shí)間就不能用了。一些消費(fèi)者分享經(jīng)驗(yàn)是每個(gè)月重新注冊(cè)一次才可以重新使用。
（圖7：消費(fèi)者投訴過一段時(shí)間指紋不能用了需要重新注冊(cè)的原始截圖）
眾所周知，人的指紋終身不變，這是指紋識(shí)別的理論基礎(chǔ)。每月注冊(cè)一次不是大部分指紋手機(jī)的表現(xiàn)，甚至可以說指紋識(shí)別技術(shù)應(yīng)用30多年來從來沒有出過這么荒謬的事。
我們來看這三個(gè)品牌在論壇對(duì)消費(fèi)者投訴的官方回復(fù)：
魅族論壇上沒有回復(fù)，要求消費(fèi)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(fù)，嘗試重啟手機(jī)、恢復(fù)出廠設(shè)置、刷新系統(tǒng)、注意按壓姿勢(shì)、輕重適宜、保養(yǎng)皮膚；
vivo論壇早期的官方售后回復(fù)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(qǐng)耐心等待解決”。
（圖8：樂視的投訴回復(fù)、Vivo早期的投訴回復(fù)以及Vivo改變態(tài)度后的回復(fù)原始截圖）
果然沒有人認(rèn)為這些投訴是由偶發(fā)性的誤識(shí)和拒識(shí)造成的，說明偶發(fā)性的誤識(shí)和拒識(shí)不是質(zhì)量問題這點(diǎn)是公知的。但把解決問題的角度指向消費(fèi)者皮膚不好使用習(xí)慣需要改進(jìn)就有點(diǎn)過分了，尤其是皮膚好不好這個(gè)問題，明明別的手機(jī)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(duì)這個(gè)答復(fù)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(jì)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(yīng)商的發(fā)布會(huì)截圖）
2014年國內(nèi)某指紋識(shí)別技術(shù)供應(yīng)商在發(fā)布會(huì)上公布了FAR<1/50000，F(xiàn)RR<1/100，這個(gè)指標(biāo)蘋果手機(jī)還優(yōu)秀，這是怎么做到的呢？我們對(duì)比了其申請(qǐng)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(yīng)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(jiǎn)單，涉及面很廣。
電容指紋識(shí)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(shí)驅(qū)動(dòng)電壓決定了測(cè)量同等電容時(shí)的信號(hào)強(qiáng)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(shí)體Home鍵的手機(jī)，Mi 5的指紋識(shí)別是怎么設(shè)計(jì)的？），就是因?yàn)槲⒕т喗殡姵?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(cè)量。而Touch ID使用260um的藍(lán)寶石，藍(lán)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(dòng)，16V的驅(qū)動(dòng)電壓是FPC僅1.8V驅(qū)動(dòng)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(rèn)為旗鼓相當(dāng)。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(duì)應(yīng)。
（圖11：Touch ID模組和藍(lán)寶石專利以及高壓驅(qū)動(dòng)專利號(hào)和圖）
用三種能力直接相乘顯得有點(diǎn)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(jì)算的。如果假定國內(nèi)這家指紋供應(yīng)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(shí)也是可以原諒的。
其中，樂視1S使用了背面玻璃指紋識(shí)別方案，MX4 Pro使用藍(lán)寶石指紋識(shí)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(jī)本身質(zhì)量問題無關(guān)，而是從技術(shù)層面探討手機(jī)指紋技術(shù)供應(yīng)商）
（圖12：來自某官網(wǎng)介紹玻璃指紋識(shí)別，指用玻璃蓋板作為電容介質(zhì)）
所謂“玻璃指紋識(shí)別”，被視為一種“高性價(jià)比”方案，是用玻璃替代藍(lán)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(lán)寶石的1/3。樂視1S 指紋識(shí)別是使用一種介電常數(shù)提高到6.7的玻璃，和藍(lán)寶石比起來還是小得多。我們查詢了玻璃指紋識(shí)別芯片的公開技術(shù)資料，沒有提及驅(qū)動(dòng)電壓，只提及電源電壓是2.8V。
（圖13：玻璃指紋識(shí)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(dòng)電壓了。在“玻璃指紋識(shí)別”芯片的X光圖上可以看到，這其實(shí)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(lán)色的MCU，黃色的Flash和綠色的驅(qū)動(dòng)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(jìn)行打包的供應(yīng)商，從MX4 Pro（見SITR對(duì)MX4 Pro指紋模塊的拆解報(bào)告）起，到樂視1S和vivo X6，都沒有進(jìn)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(dòng)芯片的照片和logo）
傳感器芯片的公司logo是GF，這家供應(yīng)商英文名Goodix的縮寫G和fingerprint的縮寫F的組合，型號(hào)logo是818；MCU的公司logo是MEDIATEK（聯(lián)發(fā)科，臺(tái)灣手機(jī)芯片商），型號(hào)logo是BD10239A；Flash的Logo是COLORADOIM（Coloradoim.com是美國IP，不可web訪問），型號(hào)logo是131031；驅(qū)動(dòng)芯片的公司Logo是ecgechipa（ecgechipa.com是中國IP，不可web訪問），型號(hào)logo是FG11。難道組成玻璃指紋識(shí)別的這4顆芯片是中國大陸、中國臺(tái)灣和大洋彼岸美國的三地IC設(shè)計(jì)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(dòng)芯片和整個(gè)電路，沒有找到升壓電路，這指出驅(qū)動(dòng)電壓不超過電源電壓2.8V。玻璃指紋識(shí)別的介質(zhì)總厚度與Touch ID相當(dāng)，所以玻璃指紋識(shí)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(dá)到比Touch ID更優(yōu)秀的FAR/FRR指標(biāo)。盡管我們相信中國設(shè)計(jì)越來越強(qiáng)大，但要達(dá)到蘋果的10倍以上還是有點(diǎn)不可思議。要是達(dá)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(jī)的指紋不好用是客觀事實(shí)。
盡管前面提到的手機(jī)指紋不好用需“每月注冊(cè)一次”，這個(gè)質(zhì)量缺陷可以通過消費(fèi)者的重新注冊(cè)來補(bǔ)償，但這并不能否定質(zhì)量問題的存在。每個(gè)月注冊(cè)一次指紋不符合對(duì)指紋識(shí)別技術(shù)的基本認(rèn)識(shí)，也不符合指紋識(shí)別技術(shù)的傳統(tǒng)表現(xiàn)，因?yàn)槿说闹讣y終身不變是指紋識(shí)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(gè)問題必須在使用一段時(shí)間后才能發(fā)現(xiàn)，大大降低了手機(jī)廠商進(jìn)行補(bǔ)救的可行性，迫使大量消費(fèi)者不得不進(jìn)行投訴和維權(quán)。
《消費(fèi)者權(quán)益保護(hù)法》規(guī)定，消費(fèi)者購買耐用商品起六個(gè)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?yàn)槟陀蒙唐肥褂弥芷陂L、價(jià)格昂貴、檢測(cè)成本高昂，由消費(fèi)者來舉證便會(huì)給廠商太大的漏子可鉆，不利于市場(chǎng)公平秩序，不利于產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。所以消費(fèi)者無需判定是否是質(zhì)量問題，對(duì)于指紋手機(jī)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(bào)告。（技術(shù)分析可參考上部分）
但是，僅僅把皮球踢給手機(jī)廠商不能完全解決問題。當(dāng)手機(jī)廠商向指紋技術(shù)供應(yīng)商提出指紋有質(zhì)量問題，要求賠償時(shí)，指紋技術(shù)供應(yīng)商可以反問之：入庫檢測(cè)干嘛去了，出廠檢測(cè)干嘛去了，過上幾個(gè)月說有質(zhì)量問題，拿證據(jù)來?。?duì)于如何舉證指紋出了質(zhì)量問題這一點(diǎn)，皮球又被踢回來，手機(jī)廠商只能兩頭受氣，無處維權(quán)。
作為這個(gè)行業(yè)的從業(yè)者，看到這些指紋供應(yīng)商亂象真是令人心痛。但是，站在一個(gè)客觀的角度來看，這并不是一家手機(jī)指紋供應(yīng)商的問題，是整個(gè)指紋供應(yīng)行業(yè)的問題。而催生了這個(gè)行業(yè)畸形發(fā)展的無形的手，一部分也是來自消費(fèi)者，來自市場(chǎng)的需求，我們對(duì)手機(jī)指紋識(shí)別一味求快而忽略了追究指紋識(shí)別精度，最終受害的依舊是消費(fèi)者。
按《消費(fèi)者權(quán)益保護(hù)法》規(guī)定，應(yīng)由耐用商品的經(jīng)營者對(duì)質(zhì)量進(jìn)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(yīng)對(duì)，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(fèi)者的投訴，亡羊補(bǔ)牢，也為時(shí)未晚。不管怎么說，消費(fèi)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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