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Los teléfonos inteligentes con sensores de huellas dactilares han inundado el mercado, pero no ha pasado mucho tiempo desde que estos sensores comenzaron a llegar a los teléfonos inteligentes en el segmento económico. Estos sensores se han vuelto más rápidos y seguros en los últimos tiempos. Como resultado, estos sensores se utilizan principalmente para la seguridad de los teléfonos inteligentes en estos días.

La competencia despiadada en la industria de los teléfonos inteligentes y la tecnología en evolución nos ha llevado a esa fase, donde nos encontramos con una nueva innovación cada dos días. Los sensores de huellas dactilares también han llegado muy lejos, y la palabra de moda actual son los sensores de huellas dactilares en pantalla. Los fabricantes de teléfonos inteligentes como Xiaomi, Realme y Oppo se han asegurado de que la tecnología no se limite solo a los dispositivos insignia.

Los dispositivos recientes como Realme X, Redmi K20 y OPPO K3 ofrecen escáneres de huellas dactilares en pantalla a un precio difícil de digerir. Con todo eso en mente, descubramos qué es esta tecnología de sensor de huellas dactilares en pantalla y cómo funciona.

Historia

Empecemos por el principio cuando todo empezó. Bucear en la historia de los lectores de huellas dactilares en dispositivos móviles nos lleva al ' Pantech GI100 ', lanzado en 2004. Este dispositivo estaba equipado con un lector de huellas dactilares, el primero de su tipo. Los siguientes dispositivos que siguieron la tendencia ' G900 y G500 ' vinieron de la talla de Toshiba en 2007. Más tarde, fabricantes como HTC, Acer y Motorola se unieron a la liga con sus respectivos dispositivos. Apple también se unió a la fiesta en 2013 con el iPhone 5s con un sensor de huellas dactilares. El gigante de Cupertino llamado pasó a llamarlo Touch ID. Desde entonces, las tecnologías de sensores de huellas dactilares han experimentado algunos cambios importantes.

Los entusiastas de la tecnología pueden saber que hay tres tecnologías diferentes de autenticación de huellas dactilares en acción. Pero la tecnología de huellas dactilares en pantalla actualmente se beneficia solo de los dos.

Antes de entrar en el panorama general, nos permite comprender la tecnología básica en las obras que hay detrás. Todos los sensores de huellas dactilares funcionan rastreando esas crestas y líneas de rastreo únicas en sus dedos. Sin embargo, en este proceso de seguimiento pueden intervenir diferentes tecnologías, incluido el escaneo óptico, el escaneo capacitivo o el escaneo ultrasónico.

Tipos de escáneres de huellas dactilares

1. Escáneres ópticos (utilizados en sensores de huellas dactilares en pantalla)
2. Escáneres ultrasónicos (utilizados en escáneres de huellas dactilares en pantalla)
3. Escáneres capacitivos

Escáneres ópticos en pantalla

Los escáneres ópticos existen desde hace bastante tiempo y son los métodos más antiguos de autenticación de huellas dactilares. Sin embargo, los sensores ópticos en pantalla son comparativamente nuevos para los teléfonos inteligentes. Vivo Apex, un dispositivo conceptual presentado en el MWC 2018 llamó la atención de muchas personas en la industria de los teléfonos inteligentes. El dispositivo presentaba 'CLEAR ID 9500', un sensor óptico de huellas dactilares desarrollado por Synaptics, el fabricante de sensores con sede en EE. UU. Más tarde se presentó a los consumidores en un nuevo dispositivo llamado 'Vivo X20 Plus UD'. El nuevo diseño pronto fue adoptado por empresas como OPPO, Samsung, Huawei y más. La mayor parte del sensor de huellas dactilares que vemos es un sensor óptico de huellas dactilares y se pueden conectar fácilmente con Arduino, Raspberry pi y otros microcontroladores.

Funcionamiento del sensor óptico de huellas dactilares

La tecnología se basa en capturar una imagen de su huella digital y analizar más a fondo si la huella digital actual coincide con la imagen almacenada. Un dispositivo de carga acoplada (CCD) se encuentra en el corazón de un sensor óptico, el mismo sensor que se utiliza en cámaras digitales y videocámaras. Para quienes no lo sepan, un CCD es una matriz de diodos sensibles a la luz llamados fotositos, que genera señales eléctricas en respuesta a fotones de luz.

Tan pronto como coloque su dedo en el sensor, una serie de diodos emisores de luz (LED) se encienden para iluminar las crestas y los huecos y una cámara CCD captura rápidamente una imagen del mismo. El sistema CCD genera una imagen invertida del dedo, con áreas más oscuras que representan más luz reflejada (las crestas del dedo) y áreas más claras que representan menos luz reflejada (los valles entre las crestas). La imagen capturada se compara con la imagen almacenada.

Los sensores ópticos son fáciles de engañar, ya que la tecnología utilizada captura una imagen 2D y una imagen de buena calidad posiblemente puede superar esta seguridad. Vale la pena señalar que la tecnología funciona solo con pantallas OLED, donde hay huecos en el backplane. Inicialmente, los sensores de huellas dactilares en pantalla no eran tan confiables y rápidos como lo son ahora. Pero las cosas han cambiado a favor de estos sensores en los últimos tiempos.

Escáneres ultrasónicos en pantalla

Los sensores ultrasónicos son las tecnologías de huellas dactilares más nuevas que se utilizan. Como sugiere el nombre, estos sensores utilizan un sonido ultrasónico de alta frecuencia para mapear su huella digital. Samsung se asoció con Qualcomm para traer el primer dispositivo con un sensor ultrasónico de huellas dactilares en pantalla, el 'Galaxy S10 / S10 +. El dispositivo también fue el primero en presentar el sensor sónico 3D de Qualcomm, que es una iteración de Sense ID.

La última tecnología ultrasónica de Qualcomm funciona a través de un vidrio de hasta 800 micrones de espesor. La compañía afirma una latencia de 250 milisegundos para el desbloqueo, que se acerca a lo que puede lograr un escáner capacitivo de huellas dactilares.

Funcionamiento del sensor ultrasónico de huellas dactilares

El hardware de estos escáneres consta de un transmisor y un receptor ultrasónicos. El proceso de escaneo comienza tan pronto como se coloca un dedo sobre el sensor. El transmisor transmite un pulso ultrasónico que choca con las crestas y valles de la yema del dedo, parte de la presión del pulso se absorbe y parte de ella se devuelve al sensor. La cantidad de absorción y rebote del pulso varía según las huellas dactilares. Más allá, se utiliza un sensor capaz de detectar estrés mecánico para calcular la intensidad del pulso ultrasónico de retorno en diferentes puntos del escáner. Estos escáneres obtienen información detallada en profundidad, lo que da como resultado una réplica detallada en 3D de la huella digital escaneada.

Dado que estos escáneres se encuentran debajo de la pantalla. Las ondas de los sensores ultrasónicos tienen que viajar a través del panel posterior, el vidrio y la cubierta protectora de la pantalla antes de llegar a su dedo. Por lo tanto, los fabricantes se aseguran de que el vidrio utilizado para la exhibición no sea demasiado grueso. Dicho esto, se recomienda no agregar protección adicional, como un protector de pantalla, que puede evitar que esta tecnología funcione correctamente.

No muchos dispositivos vienen con un sensor ultrasónico, siendo la más costosa de las tecnologías disponibles. Los dispositivos insignia como Samsung Galaxy S10 / 10 + vienen equipados con un sensor ultrasónico. Sin embargo, todavía queda algo de tiempo hasta que veamos que esta tecnología penetra en el segmento de presupuesto.

Escáneres capacitivos

Los sensores capacitivos son los sensores más utilizados en estos días y se pueden encontrar en cualquier otro dispositivo con el que te encuentres. Estos sensores utilizan condensadores como componente central, que es un componente electrónico que se utiliza para almacenar energía eléctrica. La tecnología no se utiliza actualmente para el escaneo de huellas dactilares en pantalla.

Funcionamiento del sensor capacitivo de huellas dactilares

Estos sensores también escanean las crestas y los valles en las huellas dactilares. Sin embargo, en este caso, se utiliza corriente eléctrica para recopilar datos en lugar de luz. Se coloca una serie de condensadores debajo de la superficie de escaneo para recopilar detalles de huellas dactilares. Cuando se coloca la yema del dedo sobre la superficie de escaneo, la carga almacenada en el capacitor cambia. Esta diferencia en la carga es rastreada por un circuito integrador de amplificador operacional que luego es registrado por un convertidor analógico a digital.

Los datos capturados se utilizan para la autenticación. Vale la pena señalar que la capacidad de los sensores capacitivos aumenta con el aumento del número de condensadores. Estos escáneres ofrecen mayor seguridad, son rápidos y increíblemente difíciles de dejar engañar. Los sensores capacitivos son más costosos en comparación con los ópticos y solo se usaban en dispositivos insignia en ese entonces. Además, estamos en 2019 y los sensores capacitivos han penetrado en todos los segmentos de la industria de los teléfonos inteligentes. Las almohadillas táctiles capacitivas son económicas y pueden integrarse fácilmente con cualquier dispositivo.

Algoritmo y criptografía

El escaneo es solo la mitad del proceso, habiendo dicho que es importante almacenar los datos en un lugar seguro. Para este proceso, se agrega un IC dedicado al sensor que se ocupa de interpretar los datos escaneados y luego transmitirlos al procesador. El lugar seguro es inaccesible e incluso el enraizamiento no puede ayudar a entrar. Cada fabricante tiene un enfoque diferente y utiliza diferentes algoritmos para identificar las características clave de las huellas digitales. Generalmente, estos algoritmos buscan características muy específicas llamadas minucias, donde las líneas en su huella digital terminan o se dividen en dos. Por lo tanto, el escáner puede coincidir con estas minucias en lugar de escanear la huella digital completa nuevamente. Lo que hace que todo el proceso sea un poco más rápido.

Más allá, estos fabricantes de sensores tienen sistemas separados de almacenamiento. ARM utiliza tecnología TrustZone basada en Trusted Execution Environment (TEE) que almacena datos en un lugar seguro dentro del procesador principal. Qualcomm, por otro lado, utiliza Qualcomm Secure Execution Environment (QSEE) para proteger las claves y contraseñas de cifrado privadas. Estos sistemas pueden tener diferentes nombres, pero todos tienen un objetivo común que es proteger los datos.

¿Qué es mejor óptico o ultrasónico?

Los escáneres ultrasónicos, por supuesto, son mejores ya que se benefician del proceso de escaneo 3D, mientras que los escáneres ópticos solo son capaces de escanear en 2D como se mencionó anteriormente. Además de estos, los sensores ultrasónicos son de tamaño extremadamente pequeño, el último sensor sónico 3D de Qualcomm mide solo 0,2 mm. El factor de forma pequeño de estos sensores satisface la demanda actual de dispositivos delgados y sin bisel. Avanzando más, estos sensores tampoco se ven afectados por el polvo, la grasa o las manos mojadas.

Sin embargo, no hay muchos dispositivos que hagan uso de sensores ultrasónicos y eso tiene que ver completamente con los costos de fabricación. Estos sensores son costosos y están disponibles solo en dispositivos seleccionados, dispositivos insignia a partir de ahora.

¿Cuáles son los dispositivos recientes con escáneres de huellas dactilares en pantalla?

Pues ahora que conoces las tecnologías actuales y su funcionamiento. Sería incluso mejor si conociera los dispositivos recientes con sensores de huellas dactilares en pantalla y su tipo.

Dispositivos con escáneres ópticos en pantalla	Dispositivos con escáneres ultrasónicos en pantalla
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
Uno más 6T
Huawei P30 Pro
Xiaomi Mi 9