Cảm biến vân tay của iPhone 5s (và nhiều máy tính xách tay) hoạt động như thế nào?
Duy Luân
6 năm trướcBình luận: 420Lượt xem: 45.629
iPhone_5s_cam_bien_van_tay.jpg

Một trong những tính năng đáng chú ý nhất của iPhone 5s đó chính là cảm biến vân tay tích hợp thẳng vào nút Home. Nó sẽ cho phép chúng ta mở khóa máy mà không cần nhập mật khẩu như những gì chúng ta vẫn làm từ trước đến nay. Apple cũng cho phép thực hiện giao dịch mua bán trên App Store, iTunes Store mà không cần đến password, chỉ việc quét ngón tay của bạn qua nút home là xong, đơn giản và nhanh gọn lẹ. Vậy cảm biến vân tay hoạt này hoạt động như thế nào?[prebreak][/prebreak]

Cảm biến vân tay có hai nhiệm vụ chính: ghi nhận hình ảnh của ngón tay người dùng, và xác định xem hình ảnh đó có khớp với vân tay của người đã đăng kí hay không. Có rất nhiều cách để một cảm biến vân tay thực hiện hai nhiệm vụ nói trên, nhưng hiện nay trên thế giới có hai loại phổ biến: quét vân tay quang học (optical scanner) và quét điện dung (capacitance scanner).

Loại 1: Quét quang học

Trái tim của cảm biến vân tay quang học là một CCD, cùng loại với cảm biến được dùng trong một số máy ảnh, máy quay phim. CCD đơn giản là một mảng các đi-ốt nhạy sáng gọi là photosite, và chúng sẽ tạo ra tín hiệu điện khi gặp photon ánh sáng. Mỗi photosite sẽ ghi nhận một điểm ảnh, từ đó cấu thành một tấm hình hoàn chỉnh.

Quá trình quét bắt đầu khi bạn đặt ngón tay của bạn lên một bề mặt kính, khi đó cảm biến CCD bắt đầu chụp ảnh. Bản thân bộ quét sẽ có một nguồn sáng riêng, thường là bóng đèn LED, để thắp sáng viền của những đường vân tay. Sau khi chụp, CCD sẽ tạo ra một ảnh ngược với ảnh thực tế, tức là vùng tối trên ảnh (đại diện cho khu vực được chiếu sáng) sẽ là phần nổi của vân tay, còn vùng sáng chính là chỗ lõm vân tay (được chiếu sáng ít).

May_quet_van_tay_quang_hoc.jpg

Trước khi so sánh hình ảnh thu được với dữ liệu có sẵn trong máy, bộ xử lí của máy quét sẽ đảm bảo rằng CCD đã chụp lại một tấm ảnh rõ ràng. Nó sẽ kiểm tra độ tối trung bình của các pixel, hoặc độ tối của một khu vực trên ảnh. Nếu tổng thể ảnh quá tối hoặc quá sáng thì nó sẽ từ chối bức ảnh và yêu cầu người dùng quét lại ngón tay bởi kết quả so sánh có thể không chính xác. Và trong lúc quét lại này, hệ thống quét sẽ tự chỉnh lại độ sáng từ nguồn sáng của mình, hoặc chỉnh cho bóng LED sáng hơn, hoặc tối lại.

Còn nếu độ sáng đã đạt yêu cầu, hệ thống tiếp tục kiểm tra xem độ nét ảnh của ảnh đến mức nào. Bộ xử lí của scanner sẽ nhìn vào những đường ngang dọc xuyên suốt bức ảnh. Nếu ảnh rõ, các đường vuông góc với lồi của vân tay sẽ là những vùng pixel rất tối hoặc rất sáng. Khi đã đủ chuẩn về độ sáng cũng như độ nét, bộ xử lí sẽ tiếp tục so sánh ảnh chụp được với file lưu trong máy.

Loại 2: Quét điện dung - loại dùng trên iPhone 5s và các máy tính xách tay

Cũng giống với loại quét quang học, cảm biến vân tay điện dung cũng tạo ra hình ảnh phần lồi và lõm của vân tay, nhưng thay vì sử dụng nguồn sáng, cảm biến này xài dòng điện. Trong cảm biến vân tay điện dung sẽ có một hoặc nhiều con chip bán dẫn chứa các "cell" nhỏ xíu. Mội cell bao gồm hai bảng được bọc lớp cách điện và chúng cấu thành một tụ điện cơ bản. Những cell này rất nhỏ, nhỏ hơn cả chiều rộng của khu vực lõm trên vân tay nữa. Cảm biến này sẽ được kết nối với một bộ lấy tích phân dòng (integrator) - thực chất là một bộ khuếch đại có tác dụng.

VAIO_Z_cam_bien_van_tay.jpg
Cảm biến vân tay trên Sony VAIO Z và nhiều laptop khác cũng là điện dung

Bề mặt ngón tay của chúng ta sẽ đóng vai trò như một bảng tụ thứ ba, và nó sẽ đứng tách biệt với hai bảng tụ nói trên nhờ một lớp không khí. Khi khoảng cách giữa các bảng tụ thay đổi (tức là lúc chúng ta di chuyển ngón tay lại gần hoặc ra xa hai bảng tụ có sẵn), điện dung của tụ sẽ thay đổi. Nhờ vào tính chất này mà điện dung của các cell nằm dưới phần lồi của vân tay sẽ lớn hơn các cell đang nằm ở phần lõm.

Để bắt đầu quét ngón tay, bộ xử lí của máy scan sẽ đóng mạch và reset các cell. Sau đó nó sẽ mở lại mạch, đồng thời áp một dòng điện cố định để giúp các tụ nạp điện. Lúc người dùng đưa ngón tay lên, phần lỗi và làm của vân tay sẽ tạo ra sự chênh lệch điện thế như đã nói, và bộ xử lí sẽ đọc điện thế này để xác định các tố chất của một đường lồi hoặc chỗ lõm. Khi kết hợp dữ liệu của tất cả các cell thì nó sẽ tạo ra được hình ảnh tổng thể của vân tay, tương tự như ảnh được ghi lại bởi cảm biến vân tay quang học.

Lợi ích chính của cảm biến vân tay điện dung đó là nó tạo hình ảnh dựa vào hình dạng thật của vân tay chứ không phải là các đường nét sáng tối, do đó việc giả mạo vân tay của hệ thống cảm biến điện dung sẽ khó hơn nhiều so với cảm biến quang học. Ngoài ra, vì cảm biến điện dung dùng các bóng bán dẫn thay vì một chip CCD lớn, cảm biến điện dung có kích thước nhỏ gọn hơn nhiều nên mới được tích hợp vào các thiết bị di động. Cảm biến vân tay điện dung cũng chính là loại xài trên iPhone 5s và rất nhiều máy tính xách tay từ trước đến nay.

Cách lưu trữ dữ liệu vân tay và so sánh

Ở trên chúng ta thấy rằng cảm biến sẽ ghi lại hình ảnh của vân tay, lưu vào đó rồi khi cần thì đem ra so sánh. Tuy nhiên, thực chất thì không có tập tin ảnh nào được lưu lại cả, bộ xử lí của cảm biến sẽ đọc những đường nét, tính chất riêng biệt của vân tay từ bức ảnh (gọi là "minutiae") rồi số hóa chúng thành một loạt dữ liệu 010101 và đem đi lưu trữ. Dữ liệu nhị phân này không thể dùng để chuyển ngược thành tấm ảnh nên sẽ tránh tình trạng bị hack.

Luu_dau_van_tay.png

Thông thường, người ta sẽ xác định các minutiae bằng cách tập trung vào những điểm mà phần lồi của vân tay chấm dứt hoặc nơi phần lồi bị tách làm hai. Tất cả những minutiae sẽ được thu thập lại, tạo thành một dữ liệu riêng cho từng ngón tay.

Khi đã có trong tay mẫu được đăng kí và mẫu cần so sánh, phần mềm của cảm biến vân tay sẽ sử dụng các thuật toán phức tạp để nhận biết vị trí của các minutiae. Ví dụ, nếu hai dấu tay có cùng nơi kết thúc của ba điểm lồi và có cùng hai điểm tách, các điểm này tạo ra cùng hình dạng và kích thước thì nhiều khả năng hai dấu tay này là từ một người.

Để xác định là hai dấu tay có khớp nhau hay không, cảm biến vân tay không cần phải tìm hết tất cả các minutiae, chỉ cần một lượng mẫu vừa đủ là được. Số lượng mẫu thì tùy vào phần mềm của bộ quét và nhà sản xuất.

Nói thêm về cảm biến vân tay TouchID của iPhone 5s

Apple_TouchID_iPhone_5s.png

Apple gọi cảm biến vân tay của iPhone 5s là Touch ID, tính năng này là một lớp phần cứng được tích hợp ngay bên dưới nút Home với độ mỏng chỉ có 170 micron (0,17 mm), độ nhạy 500 ppi và có thể quét được tới các lớp bên dưới lớp biểu bì của ngón tay chúng ta. Được biết cảm biến này do AuthenTec phát triển, công ty mà Apple đã mua lại hồi tháng 7 năm ngoái với giá 356 triệu USD. Cảm biến của hãng này được cho là một trong những sản phẩm nhận biết vân tay tốt và có độ chính xác cao trên thị trường thiết bị sinh trắc. Trong ảnh trên là cấu tạo của Touch ID. Các thành phần từ phải sang trái bao gồm:
  • Tấm kính sapphire: có tác dụng bảo vệ và chống trầy cho nút home, vừa giúp lớp cảm biến tập trung để ghi nhận đường nét của vân tay
  • Vòng thép bọc xung quang tấm sapphire: vừa để trang trí, vừa là "công tắc" giúp nhận biết ngón tay và bảo cảm biến bắt đầu đọc vân tay.
  • Cảm biến giúp xác định vân tay
  • Bộ chuyển mạch xúc giác
Cam_bien_van_tay.png

Touch ID sẽ ghi nhận và phân loại ngón tay của người dùng theo ba loại: cong (Arch), vòng lặp (Loop) và vòng xoắn (Whorl). Dựa vào đó máy sẽ đưa ra kết quả là vân tay của người dùng có khớp với mẫu được lưu trong máy hay không một cách nhanh chóng, hạn chế thời gian chờ, hạn chế phải quét lại ngón tay.

Touch_ID_Apple_A7.png
Sự có mặt của Touch ID đã giúp mức độ bảo mật của iOS đã tăng thêm một bậc, giờ đây bạn không còn sợ người khác có thể dùng máy mà không được sự đồng ý của mình nữa. Nút Home mới có thể đọc được dấu vân tay của chúng ta theo bất kỳ hướng nào và bề mặt của phím thì được làm bằng Sapphire để chống trầy. Apple nói Touch ID có thể nhận dạng nhiều dấu vân tay khác nhau, tối đa là 5 ngón, tương ứng với 5 người dùng hoặc 5 ngón của một người.

Apple cho biết các mẫu vân tay này được mã hóa và cất giữ bên trong một khu vực riêng được bảo mật trên con chip A7, máy sẽ không chia sẻ vân tay đó cho các ứng dụng khác ngoài hệ thống, không upload lên máy chủ Apple cũng như không đưa nó lên iCloud. Tất nhiên, như đã nói ở trên, vân tay được lưu dưới dạng dữ liệu nhị phân và không phải là dạng hình ảnh.

Ngoài biện pháp bảo mật này ra, Apple nói rằng sau 48 giờ nếu người dùng không mở khóa iPhone 5s hoặc trong trường hợp máy bị khởi động lại, thì để dùng được iPhone, người dùng sẽ phải nhập mật khẩu (passcode) chứ không thể xài ngón tay nữa. Theo Apple, giới hạn này là nhằm tránh tình trạng hacker có đủ thời gian để bẻ khóa hoặc làm cách nào đó nhại lại dấu vân tay của chủ sở hữu thiết bị. Thời gian 48 giờ này cũng là đủ dài để không làm cho người dùng cảm thấy phiền hà.

Tất nhiên, cảm biến vân tay điện trở cũng có những giới hạn của nó. Apple nói rằng trong hầu hết trường hợp thì Touch ID đều nhận diện chính xác đường vân, nhưng nếu ngón tay bị ướt, dính kem hoặc các loại chất nhờn khác thì có khả năng Touch ID không thể quét chính xác. Những người thường hay đổ mồ hôi cũng sẽ gặp khó khăn khi unlock bằng Touch ID nếu tay quá ướt. Chính vì thế, Apple buộc người dùng phải thiết lập passcode để khi Touch ID không chạy, hoặc bị hỏng, thì chúng ta vẫn có thể sử dụng iPhone 5s một cách bình thường.

Nguồn: How Stuff Work, Apple
420 Bình luận
Vẫn nguy hiểm tới tính mạng
Mà nói là không chia sẻ vân tay cho các ứng dụng khác ngoài hệ thống. Không upload lên máy chủ Apple và icloud.
Lấy gì ra đảm bảo, các bác nào thông thái giải thích hộ em cái
@Đ-N-T Lấy gì ra để đảm bảo bạn là Trai hay Gái, hay PD ??? Lấy gì ra chứng minh ? Và có chứng minh tôi cũng ko tin bạn

@@@: cái thể loại Cố Nói, Cố Hỏi thế này thì ae nên ném đã Thẳng tay nhé !!!
@noobnhat
@Đ-N-T chỉ những người giữu vị trí quan trọng, chủ chốt mới sợ.. chứ m người thường thì cần đếch gì 😆
@Đ-N-T em cũng đồng ý với bác,bon tội pham trộm xong chạt cụt tay để mở khóa.nếu dùng cảm ứng bằng khuôn mặt còn đáng sợ hơn,chặt cụt đầu để mở khóa^^
Rồi đâu lại vào đó thôi mà, bổn cũ soạn lại. Phát kiến mới, công nghệ tiên phong bla... Bla... Mấy bài này quen quá rồi Apple ơi :rolleyes:
Đợi dài cổ 1 năm trời chỉ có nhiêu đây thôi sao???
@Trai_rong_kaka Hỏng hỉu 😃
@nhocYCA Còn hơn cái hãng nào đó năm này qua năm khác chỉ biết phóng to, phóng to và phóng to 😁
@nhocYCA Bạn nguy hiểm quá mức.
@nhocYCA Phát biểu hay quá 😃
Tuyệt vời táo ơi...
Phải cảm nhận được dấu vân môi ấy..hôn một cái mở khóa 😃
@oniicucu đọc bài này làm mềnh nhớ thầy mềnh. đề tài thạc sỹ của thầy là cở sở dữ liệu ảnh vân môi.😃
@oniicucu ok! và trước khi hôn phải đánh răng......😁
@oniicucu Nếu hiện thực hóa điều này phụ nữ dùng nhiều khỏi nói.
vân tay cảm biến này chỉ hoạt động với người sống nhé
@hero_dark123 chém thế thôi chứ chết vẫn hoạt động được bình thường thôi mà.. QC thì phải nói quá lên tý cho nó giật gân thôi
@dunglamthe vẫn đề là bọn trộm nó có đọc đc bài này k bác ạ 😆
@hero_dark123 Điện dung thì người sống...quang thì chết vẫn dùng đc bạn à.
@phap_bk Bạn giỏi nghê
Apple nói chỉ tay người sống mới mở được khoá mà bạn lại nói là người chết vẫn mở được khì bạn tài nghê
Quá hay.nhưng vẩn hài lòng với em i5 Os 7
....hic....hic....:confused:... công nghệ quá tuyệt....mong sớm được trên tay em iphone 5S quá ...😃
...nhưng xài nếu cái nút home có vấn đề thì toi ...chắc thay bộn của ...😔






>> Có khi nào trên dòng đời tấp nập , ta vô tình vấp phải cục...iPhone 5S <<
@Tèo bánh bèo trên tay thì cũng vậy thôi, có tiền xúc đi
@Tèo bánh bèo ip lên đời thì chữ ký cũng lên đời theo ^^
@_-=TinhTế=-__-=SắcXảo=-_ ...ừm...đang chờ giá thế nào đã ...rồi gả con ip5 để múc em này ngay ...😃...chắc ít bữa là đăng bán thôi...!
...với lại mua lô đầu hay có lỗi vặt nên đang chờ tí cho ổn đã ...;)






>Có khi nào trên dòng đời tấp nập , ta vô tình vấp phải cục...iPhone 5S <<
Vẫn bị bắt cóc như chơi !!!
@leequan2012 Vậy nếu bảo mật bằng password thì sẽ ko bị bắt cóc??
@CrystalShield Huhu con gái nó khác anh à
@leequan2012 Bạn lo xa thật!! Có ai Khùng đến nổi bắt cóc chỉ vì cái. Iphone ko. !!!
@ngoisaobangxanh Huhu con gái. Ngoài bắt cóc lấy iP nó còn làm nhiu trò ghê rợn lắm.
Một phát minh mới của Apple.
@archi-T anh ấy đã ghi bàn=D
@archi-T Hình như trên các đt nhật như fujitsu đã có rồi bạn
1 cải tiến đáng giá như thời 4s có siri
Apple đã khai màn cho một cuộc chiến mới xảy ra.Từ Retina -> Siri
Cái gì chứ Touch ID đã chuẩn bị đc khai thác rồi. Mấy anh kia lại phải học theo Apple nữa!
@Sonltt Chính xác Apple hay ở chỗ đó, dù có đi sau nhưng vẫn luôn về nhất.
@EdwardPham Đam mê về các sản phẩm thôi chứ cứ đi tìm hết hãng này đến hãng khác thì ko có
Time bác ak . Có thể apple làm tốt trong mặt tác động đến tâm lý của người dùng nên lúc nào họ cũng nghĩ apple tốt nhất .
@leequan2012 hy vọng Apple chưa đăng ký bản quyền thiết kế cho trò quét vân tay này 😔(
@intel Xin thưa là bảo mật vân tay này được sử dụng trước đó nhiều rồi. Đặc biệt là có mặt trên con Motorola Atrix và được giải thưởng của CES 2010 hay 2011.
Trường hợp muốn bán thì nhượng lại máy cho ng khác thế nào nhỉ? 2 mặt của 1 vấn đề @@
@o0oboyhno0o Thì reset dấu vân tay đi, vấn đề đơn giản mà bạn nghĩ nó phức tạp đấy thôi.
@o0oboyhno0o
😃 thay vân tay giống thay pass bình thường thôi bạn
@o0oboyhno0o Bác này coi bộ am hiểu so cu ri te nhỉ
@trananh239 nhìu khi lo ganh tỵ quá nên đầu óc thằng hỏi chả nghĩ đc j nữa đâu bác ạ 😃)
Mình thích không phải điền pass vào appsote
Một công nghệ mới. Nâng cao khả năng bảo mật cho người dùng. Nhưng theo ngu ý của em trong năm tới Apple sẽ dùng camera phía trước hoặc gắn thêm cảm ứng phía trước để soi "con ngươi" của mắt. Thay vì phải dùng vân tay như hiện nay. Vừa an toàn, vừa bảo mật mà không sợ nhầm lẫn.
Nhiều AE trên mạng bàn tán xôn xao sợ bị cướp chắt luôn tay để mở khoá 5S. Nếu soi con ngươi thì không phải sợ như vậy nữa.
@zxuxxuz thế là bay lun con mắt, @@
@superchuoi bác này nói nghe ghê quá, móc mắt thôi, chặt đầu hơi quá
@zxuxxuz Thấy thằng bạn bảo nếu như bảo mật bằng mắt thì bọn cướp chỉ cần mang theo 1 cái muỗng chứ ko cần phải mang theo dao 😆
@SeCrEt_BoY 😁:eek:

●●●Fan of Life●●●
3 con laptop từng sai đều có web vẫn tay , nhưng đến con thứ 3 mới dùng nhiều.
đọc bài viết thấy Apple chế tạo cũng có nguyên nhân của nó, rất hợp lý và không tự làm khó vấn đề.
Càng Văn minh càng tự làm khó mình!tự mình lại bị trói buộc vào chính cái Vân tay kia!bây giờ có thể bị dìm tới. nhưng chắc chắn sang năm sẽ có nhiều sp Trang bị thêm cái này.ko nói thì ai củng biết hãng nào là người "tiên phong"sau Apple. tuy cái này ko có gì mới mẻ cả
mình đã từng dùng bom xịt atrix 4g nhưng ở thời điểm đó motorola ko đủ lực để dẫn dắt cuộc chơi

Tải app Tinh tế

Tải app Tinhte - Theo dõi thông tin mà bạn yêu thích

Tải app TinhteTải app Tinhte
Tải app Tinh tế cho Android trên Google PlayTải app Tinh tế cho iPhone, iPad trên App Store
  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2020 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: 209 Đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa, Phường 7, Quận 3, TP.HCM
  • Số điện thoại: 02862713156
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019