日前有韩国媒体传出,苹果会把 iPhone 7 的 Touch ID 与 Home 键整合到屏幕、内嵌在玻璃,并移除实体的 Home 键。而坊间目前对于苹果 Home 键的方案,除了这项比较新的猜测,也包括升级 Touch ID,将它变成一片感应式的触摸小板。那么,假如苹果真的有意推出 Home 键 2.0,比较有可能采用哪项方案?

指纹识别与屏幕整合并非新技术

早在 2008 年(iPhone 正式发售的隔一年),苹果就已经申请过一项专利,描述如何将指纹传感器整合到玻璃底下。在文件中,苹果也提供了三种方式,包括组装、刻蚀与贴印(Print),以将指纹传感器藏在屏幕背后。尽管文件没有标示苹果的这项技术可以在屏幕面积的多少比例上实现指纹识别,不过苹果明白指出,在一般的指纹识别情境上,使用者不会看到任何指纹传感器的 UI 提示,甚至感觉不到它的存在。只有在指纹识别失败时,画面才会出现图示,指引用户将手指重新放到传感器上方的玻璃。 US20140115694A1-20140424-D00005-1-1 ▲ 苹果早年的专利指出可以在滑动解锁的过程就偷偷完成指纹识别。(Source:USPTO)

而 8 年后,LG 也在今年发布了一项类似的技术,透过将指纹传感器黏贴在屏幕底下,并以 UI 指示用户在屏幕表面按压图示、找到对应这枚指纹传感器的位置进而解锁。有趣的是,尽管在屏幕底下整合指纹传感器的技术在市场上看似成熟不少,苹果在 2013 年发布的 iPhone 5s,以及后续搭载 Touch ID 功能的机种,却不是采用最初的专利,而是将指纹识别实体化,整合到 Home 键,那么,苹果有可能会把实体 Home 键换成虚拟 UI Home 键、以一枚全新的“小白点”取代使用近 10 年的 Home 键吗?这或许可以比较一下现有 Touch ID 的设计。

现有 Touch ID 的设计

2016-07-05-8.54.06- ▲ Touch ID 的设计组件。(Source:Apple)

现有的实体 Touch ID 总共有四片组件,在外观可见的部份,包括一圈会搭配机种颜色的不锈钢环,用来当作指纹传感器的启动开关,以及覆盖在 Home 键本体的蓝宝石水晶,可以保护底下的零件。至于隐藏在 Home 键底下的组件,则包括一片由 AuthenTec 研发的指纹传感器(苹果在 2012 年收购了 AuthenTec,并立刻将产品用在隔年推出的 iPhone 5s),以及用来启动 Home 键功能的触摸开关。

当用户将手指放上 Home 键的瞬间,即使屏幕还没唤醒,外围的不锈钢环就会先偷跑,藉由手指的微电流,一边触发底下的指纹传感器,一边启动电场,再传送极微小的电流到用户的指头执行电容机制,以比对用户的指纹。

在这个过程中,蓝宝石水晶的保护片具有重要的意义。一方面这片硬度仅次于钻石的晶体,长期下来能够保持 Home 键的平整,确保电流传递不会因为表面导电层的磨损而影响指纹传感器的准度,另一方面,这样的高硬度,也能确保苹果在维持表面防护力的前提下,尽可能减少保护层的厚度,让手指更接近指纹传感器,以因应 AuthenTec 指纹传感器电场较弱、不能穿透太厚的保护层以感应手指的问题,这也是苹果采用介电常数也优于玻璃的蓝宝石水晶玻璃,而且尽可能把厚度降低,据了解 Apple Touch ID 覆盖的蓝宝石水晶玻璃的厚度不到 1mm。

接着当用户的指头出力按下 Home 键、唤醒屏幕后,由于 Touch ID 已经抓准按下 Home 键前的空档预先辨识,因此用户会在体验上,得到解锁反应很快的小错觉,提升满意度。有趣的是,这样的机制也产生了一项副作用──在速度快上一倍的第二代 Touch ID 上(搭载于 iPhone 6s),由于多了一小段偷跑的时间差,反而给了用户解锁速度太快的负担。

而苹果对此的软件解决方案,则是在 iOS 10 增设了拿起 iPhone 屏幕便会自动唤醒的功能(A9 处理器与后续机种限定),让用户体验一段完整的指纹识别过程,在提升使用者体验之余,也亲手解除为了提升体验、在较慢的第一代 Touch ID 上创造的小错觉。

在屏幕上整合 Touch ID 的困难

观察现有的 Touch ID 机制上不难发现,苹果即便有意改变设计,在屏幕上整合指纹识别,将会立即遇到几项困难。

首先,现有的 Touch ID 设计需要一个实体的金属环来创造电场,以快速启动指纹传感器,然而现行 iPhone 屏幕的表面玻璃并不具备这样的功能与设计空间。即使苹果透过屏幕自动唤醒等其他技术来触发传感器,在没有其他更明显的好处下,苹果其实没必要以多余的能耗来交换这项新设计。

第二项困难,是除了实体金属,Touch ID 还需要蓝宝石水晶来维护导电层,如果面板全面采用蓝宝石水晶玻璃,目前苹果手边仍没有完整的蓝宝石供应链可应付 iPhone 的全年出货所需的整机,加上 Touch ID 为了维持导电所以用上了厚度只有 1mm 的蓝宝石水晶,如果面板的厚度对硬度够,但却有着易碎的问题,如果真的要做成面板恐怕会引发更多的问题。

而第三个难处,则是目前的 iPhone 除了 LED 显示器,还要加上一整层电容传感器,来测量 3D Touch 的按压力道,也必须腾出空间给 Taptic Engine,以创造 3D Touch 的回馈。总总设计都让人难以想像,在持续想把手机做薄的前提下,苹果会在这样拥挤的屏幕底下,再加上一块突出的指纹传感器,就为了创造“Touch ID 虚拟化”的行销热点。

移除实体 Home 键等同重新设计

此外,相比在推出 iPhone 5s 的前一年有收购 AuthenTec 的大动作(总额 3.56 亿美元),苹果既没有明显的征兆会回头使用自家在 2008 年推出的专利技术,也不太可能和 LG 签约订购只推出不满半年的感应技术。与此同时,不论在硬件上或软件上,苹果都仍然在针对现有的 Touch ID 方案进行优化,包括推出第二代传感器,以及在 iOS 10 改善原本的指纹识别流程。

依照现有 Touch ID 组件在供应链上的成熟,苹果短期内较合适的方案,应该还是增加出货量、压低成本,将第二代 Touch ID 安装到更多 iOS 设备,并减少第一代 Touch ID 的库存(iPhone SE 对此助益良多),而不是试验更困难的工程技术。

值得一提的是,尽管苹果不乏为了更好的产品体验而打磨新技术的历史,例如为了让 Mac 的 FaceTime 提示灯平时更隐蔽,而研发成果细微到肉眼几乎看不见的激光钻孔技术,在 iPhone 上除移实体 Touch ID,已经象征苹果必须更深层地改造 iPhone 的工业设计,以及用户体验。例如在最基本的层面上,要引导用户如何在屏幕上解锁,便需要新的 UI 方案。而对视障人士而言,一片略微凹陷的实体 Home 键,其实是一项极直觉的操作工具,能够快速使用 Siri,或是 VoiceOver,然而若改用新的虚拟 Home 键,代表苹果必须重新设计这些辅助功能。

此外,将 Touch ID 全面虚拟化,更涉及到软件层面,复杂化原本直接配对 A 系列处理器的硬件加密。该如何维护加密时的安全性,设计 iOS 系统失灵、宕机时的解锁方案,都将是一道道难关。同时若移除 Home 键这个经典设计,也等同苹果产品在工业设计语言上的转变,对于后乔布斯时代的苹果设计师,也是一项巨大的挑战。总体来说,我们认为苹果在短期内,在屏幕上整合 Touch ID,机会应该是较小的。

可能的新 Home 键

回过头来,苹果有没有可能在 iPhone 推出 Home 键 2.0?在现有设计上较有可能的方案,应该是把 Home 键整合进 3D Touch,连动安装在手机下半部的 Taptic Engine,将 Home 键转型为类似 MacBook 触摸板上的 Force Touch,创造震动的效果,如果真能模拟到如此,有金属环的 home 键𤴓不是一个实体按键其实也就没那么重要了,也是目前看来最可行的。

不过这项功能正如 3D Touch 以及 Force Touch,尽管已经藉由硬件打开空间,在操作上延展了新面向,不过数码功能的填补仍在持续,甚至仍在探索,既谈不上特别实用,苹果也同时面对将 Home 键这个简约实用的设计变得更复杂的悖论。不过,这或许会是 iPhone 7 可以夹藏惊喜的地带。

至于短期内想见到整合进触摸屏幕的 Touch ID,较有可能的产品或许不在 iPhone,而是 MacBook 的多点触摸板。或许苹果会优先在 Mac 上尝试搭载多点触摸的新版 Touch ID,并初步整合供应链。

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