So sánh cảm biến vân tay bán dẫn (FPC Thụy Điển) và quang học: chọn loại nào?

Hai bộ khóa vân tay cùng treo trên kệ, cùng mở bằng ngón tay, chênh nhau năm lần giá. Khác biệt lớn nhất nằm ở cảm biến. Cảm biến quang học chụp ảnh bề mặt vân tay bằng ánh sáng. Cảm biến bán dẫn đo điện dung ở lớp da dưới bề mặt. Hai thứ được đọc khác nhau nên khả năng phân biệt ngón tay thật với bản sao cũng khác nhau. Đó là điều đáng quan tâm nhất khi so sánh cảm biến vân tay bán dẫn và quang học cho cửa nhà mình.

1. Cảm biến vân tay quang học hoạt động thế nào

Nguyên lý giống một chiếc máy quét ảnh thu nhỏ. Bên dưới mặt kính có đèn LED và một cảm biến ảnh. Khi bạn đặt ngón tay lên, đèn chiếu sáng. Phần gờ vân tay áp sát mặt kính phản xạ ánh sáng khác với phần rãnh không chạm vào. Cảm biến ghi lại bức ảnh đen trắng đó. Phần mềm trích ra các điểm đặc trưng như chỗ vân tay rẽ nhánh, chỗ vân tay kết thúc, rồi đối chiếu với mẫu đã lưu.

Cảm biến này chỉ đọc được bề mặt, không biết bên dưới lớp da có gì.

Điểm mạnh của quang học hay bị bỏ qua vì loại này thường được gọi là công nghệ cũ. Nhưng nó vẫn đang được sản xuất và vẫn có chỗ đứng:

• Giá rẻ hơn rõ rệt. Cùng một tầm tiền, khóa dùng cảm biến quang học thường dư ngân sách để làm thân khóa dày hơn hoặc thêm chốt.
• Mặt đọc là kính hoặc nhựa cứng, chịu va quệt và xước tốt hơn lớp phủ mỏng của cảm biến điện dung.
• Không kén ngón tay khô. Ngón tay nứt nẻ mùa lạnh làm khó cảm biến điện dung nhiều hơn.

Cửa phòng ngủ, phòng làm việc, kho nhỏ hay tủ tài liệu thì môi trường khô sạch, gần như không ai rình làm giả vân tay. Cảm biến vân tay quang học đủ dùng cho những chỗ này.

Điểm yếu của quang học nằm ở chỗ nó đọc ảnh, mà ảnh thì sao chép được.

2. Cảm biến bán dẫn (điện dung) hoạt động thế nào

Cảm biến bán dẫn không chụp ảnh. Nó là một mảng gồm hàng nghìn điện cực siêu nhỏ, mỗi điện cực đo điện dung tại điểm nó tiếp xúc.

Da người dẫn điện yếu, không khí thì không. Khi ngón tay đặt lên, phần gờ vân tay chạm trực tiếp vào bề mặt cảm biến cho một giá trị điện dung. Phần rãnh có lớp không khí ngăn ở giữa nên cho giá trị thấp hơn. Ghép toàn bộ các giá trị đó lại, chip dựng ra bản đồ vân tay bằng điện thay cho ánh sáng.

Điểm khác biệt quyết định nằm ở độ sâu. Tín hiệu điện dung mạnh nhất đến từ lớp dưới biểu bì, nơi cấu trúc vân tay được định hình, chứ không phải lớp da chết ngoài cùng. Cảm biến bán dẫn vì thế đọc được cấu trúc bên trong. Một bản in vân tay trên giấy không tạo ra được biểu đồ điện dung tương ứng.

Nhiều dòng chip điện dung còn cộng thêm phép kiểm tra phụ để xác nhận đây là mô sống, dựa trên đặc tính điện của da. Đây là phần thuật toán, cũng là chỗ chênh lệch rõ giữa chip tốt và chip rẻ tiền cùng dùng nguyên lý điện dung.

Đổi lại, bán dẫn có hai điểm yếu thật:

• Lớp phủ bảo vệ mỏng. Tín hiệu điện dung suy giảm nhanh theo khoảng cách nên mặt đọc không thể phủ dày như kính của cảm biến quang học. Va đập mạnh hoặc cào xước sâu là hỏng.
• Nhạy với nước đọng. Nước dẫn điện, nên một màng nước phủ đều trên mặt đọc sẽ làm nhòe toàn bộ chênh lệch gờ và rãnh. Tay ẩm thì vẫn nhận, tay còn đọng giọt nước thì hay trượt.

Khi so sánh cảm biến vân tay bán dẫn và quang học, câu hỏi hữu ích không phải "cái nào tốt hơn" mà "cửa của bạn nằm ở đâu".

3. FPC Thụy Điển là gì: thương hiệu hay công nghệ?

FPC là viết tắt của Fingerprint Cards AB, một công ty bán dẫn có trụ sở tại Gothenburg, Thụy Điển, chuyên sản xuất cảm biến vân tay điện dung. Đây là tên hãng làm chip.

Vậy mà trên nhiều trang bán khóa hiện nay, "vân tay FPC Thụy Điển" được đặt ở một cột và "vân tay bán dẫn" ở cột bên cạnh, như hai lựa chọn ngang hàng. Hai thứ này không ngang hàng được. Cảm biến FPC chính là cảm biến bán dẫn điện dung. Xếp chúng thành hai loại để khách chọn cũng giống như bảo khách chọn giữa xe Toyota và xe chạy xăng.

Hệ quả với người mua rất cụ thể: bạn trả thêm tiền cho một khác biệt không tồn tại. Hai chiếc khóa cùng dùng cảm biến điện dung, một chiếc ghi "cảm biến FPC Thụy Điển", một chiếc ghi "cảm biến bán dẫn", có thể chênh nhau vài triệu chỉ vì cách ghi trên tem.

FPC không phải cái tên vô nghĩa. Đây là nhà sản xuất cảm biến vân tay lâu năm, thuật toán trưởng thành, chip dùng rộng rãi trên điện thoại, thẻ thanh toán và khóa cửa của nhiều thương hiệu. Chúng tôi vẫn ưu tiên model dùng chip FPC khi tư vấn. Vấn đề chỉ là so đúng thứ cần so.

Khi đứng trước hai chiếc khóa, ba câu hỏi này có ích hơn việc tìm chữ "FPC" trên hộp:

1. Cảm biến là quang học hay điện dung?
2. Nếu là điện dung thì chip của hãng nào, tài liệu kỹ thuật có ghi rõ mã chip không?
3. Khóa có chế độ dự phòng nào khi cảm biến không nhận: mã số, thẻ từ hay chìa cơ?

Chữ "FPC Thụy Điển" đôi khi được in lên sản phẩm mà không kèm mã chip nào để tra cứu. Nếu người bán không đưa được mã chip hoặc tài liệu kỹ thuật của model, hãy xem đó là một dòng quảng cáo.

4. Bảng đối chiếu cảm biến bán dẫn và quang học

Chú thích nguồn: nguyên lý hai loại cảm biến theo tài liệu công nghệ của Fingerprint Cards AB. Các dòng về tay ẩm, tay khô, độ bền mặt đọc và kích thước vùng đọc là quan sát thực tế của đội kỹ thuật 8matter khi lắp đặt và bảo hành, không phải số đo phòng thí nghiệm. Chuẩn chống nước bụi và tốc độ nhận diện phải tra theo từng model trên trang chính hãng, vì không có con số chung cho cả nhóm công nghệ.

5. Còn cảm biến siêu âm và các loại khác thì sao?

Cảm biến siêu âm phát sóng âm tần số cao vào ngón tay và đo sóng dội lại. Gờ và rãnh vân tay phản xạ sóng khác nhau nên chip dựng được bản đồ ba chiều thay vì ảnh phẳng. Loại này chủ yếu xuất hiện dưới màn hình điện thoại cao cấp. Trên khóa cửa dân dụng bán tại Việt Nam, cảm biến siêu âm hiện gần như không có mặt vì chi phí và độ dày module chưa hợp với thân khóa. Nếu một sản phẩm quảng cáo "vân tay siêu âm" ở tầm giá khóa phổ thông, hãy hỏi mã chip trước khi tin.

Còn một loại nữa là cảm biến nhiệt, đọc chênh lệch nhiệt giữa gờ và rãnh vân tay. Nó từng được dùng trên máy chấm công đời cũ, nay hiếm gặp trên khóa cửa.

Ngoài ba loại đó, những gì bạn đọc thấy trên tem thường là tên gọi marketing:

• "Cảm biến sinh học", "vân tay sinh học": mọi cảm biến vân tay đều là sinh trắc học, nên đây không phải một loại riêng.
• "Cảm biến 3D": có thể là siêu âm thật, cũng có thể chỉ là cách gọi cho cảm biến điện dung đọc được độ sâu vân tay. Hỏi mã chip.
• "Vân tay AI": nói về phần thuật toán nhận diện, không nói gì về phần cứng cảm biến.
• "FPC Thụy Điển": tên hãng chip, thuộc nhóm điện dung.

Quy tắc chung khi đọc thông số: tên công nghệ nào không tra ra được mã linh kiện thì tạm coi là chưa có thông tin.

6. Kinh nghiệm thực tế: cảm biến nào hỏng vì lý do gì

Phần này viết từ ghế người đi lắp và đi bảo hành. Sáu tình huống dưới đây chiếm phần lớn các ca báo lỗi vân tay chúng tôi xử lý.

Cửa hướng Tây không mái che là ca hay gặp nhất. Nắng chiếu thẳng vào mặt đọc làm cảm biến quang học bị lóa, nhận sai nhiều hơn vào khung 15 đến 18 giờ, và nhựa mặt đọc lâu ngày ngả vàng. Cảm biến điện dung không sợ ánh sáng, nhưng vỏ khóa nóng lên thì pin tụt nhanh hơn. Với hướng cửa này chúng tôi ưu tiên điện dung. Nếu nhà đã lắp quang học rồi, thêm một ô văng hoặc tấm che nhỏ phía trên khóa là đủ.

Mùa nồm miền Bắc thì hơi nước đọng thành màng mỏng trên mặt đọc. Cả hai loại đều nhận kém, điện dung nặng hơn vì nước dẫn điện. Cách xử lý nghe đơn giản nhưng giải quyết được phần lớn ca báo lỗi trong tháng nồm: lau khô mặt đọc trước khi đặt tay, và bật sẵn mã số dự phòng.

Tay vừa rửa bát hoặc vừa đi mưa về cũng vậy. Da ngâm nước nở ra, cấu trúc vân tay thay đổi tạm thời nên cả hai loại đều nhận kém. Những lần này cứ dùng mã số. Đây cũng là lý do chúng tôi luôn khuyên bật ít nhất một phương thức mở dự phòng.

Ca khó nhất là vân tay đã mòn ở người lớn tuổi và người lao động chân tay, vì mòn thì giảm cả độ tương phản ảnh lẫn chênh lệch điện dung. Người cao tuổi và người tiếp xúc hóa chất, xi măng, vôi vữa hay gặp nhất. Cách hiệu quả hơn cả là đăng ký cùng một ngón ở ba đến bốn vị trí đặt tay khác nhau, thay vì đăng ký bốn ngón khác nhau. Vẫn không ổn thì chuyển sang nhận diện khuôn mặt hoặc tĩnh mạch lòng bàn tay.

Với trẻ nhỏ thì vân tay chưa rõ nét. Trẻ thường đăng ký được nhưng nhận không ổn định, và vân tay thay đổi theo tốc độ lớn của bé nên vài tháng lại phải đăng ký lại. Cấp mã số riêng cho bé hoặc thẻ từ đeo trong cặp sẽ nhàn hơn, và cũng dễ thu hồi quyền khi cần.

Cuối cùng là bụi công trình ở giai đoạn mới bàn giao nhà. Bụi xi măng bám mặt đọc là lỗi chúng tôi gặp thường xuyên nhất ở các ca "khóa mới lắp đã nhận kém". Bụi mài tường còn cào xước lớp phủ cảm biến điện dung, và chỗ xước đó thì lau lại không hết. Vì vậy chúng tôi để việc dán màng bảo vệ mặt đọc trong thời gian thi công nội thất thành một mục trong biên bản bàn giao, gỡ ra khi khách dọn vào ở.

Phần chăm sóc dài hạn gồm vệ sinh định kỳ, thay pin và xử lý khi khóa báo lỗi liên tục nằm ở bài kinh nghiệm chọn mua và bảo quản khóa vân tay bền bỉ.

7. Tĩnh mạch lòng bàn tay: hướng đi của khóa cao cấp

Khi vân tay không còn đáng tin vì tay mòn, tay hay ướt hoặc môi trường nhiều bụi, hướng thay thế hiện tại là đọc tĩnh mạch lòng bàn tay.

Nguyên lý như sau. Đèn hồng ngoại chiếu vào lòng bàn tay. Hemoglobin trong máu tĩnh mạch hấp thụ ánh sáng hồng ngoại mạnh hơn mô xung quanh, nên mạng lưới tĩnh mạch hiện lên thành các đường tối trên ảnh hồng ngoại. Chip đối chiếu mạng lưới đó với mẫu đã lưu.

Mạng tĩnh mạch nằm dưới da nên không để lại dấu vết trên tay nắm cửa hay ly nước như vân tay. Kẻ muốn sao chép không có bản gốc để bắt đầu. Phép đọc cũng chỉ cho kết quả khi máu đang lưu thông, nghĩa là bàn tay phải sống.

Đổi lại, module đắt hơn, cần đặt tay đúng khoảng cách, và ánh nắng gắt chiếu trực tiếp có thể gây nhiễu.

Trên thị trường Việt Nam, Philips có các model khóa cửa dùng tĩnh mạch lòng bàn tay thuộc dòng 7000 series là DDL702F và DDL720F, thông số tra được trên trang chính hãng Philips Việt Nam.

Có một ranh giới hay bị nhầm. Công nghệ tĩnh mạch lòng bàn tay có trên khóa cửa và trên dòng két Valis, nhưng không có trên két SBX702. Nếu bạn đọc ở đâu đó rằng SBX702 mở bằng tĩnh mạch lòng bàn tay thì đó là thông tin sai; két dòng SBX dùng cảm biến vân tay điện dung, chi tiết ở bài đánh giá ưu nhược điểm két sắt vân tay Philips.

8. Nên chọn loại nào theo nhu cầu và ngân sách

Không có loại cảm biến thắng ở mọi mặt. Chỉ có loại phù hợp với từng cánh cửa.

Khi tư vấn tại công trình, chúng tôi áp dụng mấy nguyên tắc sau. Luôn bật ít nhất một phương thức mở dự phòng, vì vân tay tiện nhất nhưng không nên là phương thức duy nhất. Không trả tiền cho cảm biến cao cấp trên cửa trong nhà; phần chênh đó dùng nâng cấp cửa chính có ích hơn. Và đọc mã chip trước khi đọc tên công nghệ.

Tổng quan các công nghệ mở khóa khác gồm mã số, thẻ từ, nhận diện khuôn mặt và ứng dụng nằm ở bài khóa cửa vân tay Philips là gì và các công nghệ mở khóa cốt lõi.

9. Câu hỏi thường gặp

Q1: Cảm biến quang học có bị làm giả bằng silicon không?

Có khả năng. Cảm biến quang học đọc ảnh bề mặt nên một bản sao có đúng hình gờ và rãnh là đủ để nó nhận. Mức độ phụ thuộc vào thuật toán chống giả mạo của từng model. Cảm biến điện dung khó bị đánh lừa hơn vì vật liệu mô phỏng không tái tạo được đặc tính điện của da sống.

Q2: Tay ướt có mở được khóa vân tay không? Tay ẩm thì thường vẫn nhận. Tay còn đọng giọt nước thì cả hai loại cảm biến đều nhận kém: nước làm nhòe ảnh với quang học, và làm mất chênh lệch điện dung với bán dẫn. Lau khô ngón tay rồi thử lại, hoặc dùng mã số.

Q3: Vân tay mòn thì làm sao mở khóa?

Đăng ký cùng một ngón ở ba đến bốn vị trí đặt tay khác nhau, cách này hiệu quả hơn đăng ký nhiều ngón. Nếu vẫn không ổn định, chuyển sang khóa nhận diện khuôn mặt hoặc tĩnh mạch lòng bàn tay, và luôn giữ mã số dự phòng.

Q4: FPC có phải là một công nghệ riêng không?

Không. FPC là Fingerprint Cards AB, công ty bán dẫn tại Gothenburg, Thụy Điển, sản xuất cảm biến vân tay điện dung. Cảm biến FPC thuộc nhóm bán dẫn.

Q5: Khóa 4 triệu và khóa 20 triệu khác nhau ở đâu?

Loại cảm biến chỉ là một phần. Phần còn lại nằm ở thân khóa và bộ chốt, chất lượng chip xử lý, chuẩn chống nước bụi, số phương thức mở, khả năng kết nối và quản lý qua app, cùng chính sách bảo hành. Một cảm biến tốt gắn trên thân khóa mỏng vẫn cho ra một chiếc khóa yếu.

Q6: Cảm biến vân tay dùng được bao lâu? Tuổi thọ ghi trên tài liệu kỹ thuật tính theo số lần chạm, và mỗi model ghi một con số khác nhau, nên hãy tra theo model bạn định mua. Trên thực tế lắp đặt, cảm biến ít khi hỏng vì hết tuổi thọ. Nguyên nhân phổ biến hơn nhiều là xước mặt đọc, nước vào bo mạch và pin để cạn quá lâu.

Tư vấn phù hợp với cánh cửa nhà bạn

Việc so sánh cảm biến vân tay bán dẫn và quang học chỉ có ý nghĩa khi đặt cạnh một cánh cửa cụ thể: hướng nào, có mái che không, ai dùng. Gửi cho chúng tôi ảnh cửa và vài dòng mô tả, đội kỹ thuật 8matter sẽ nói thẳng loại cảm biến nào đủ dùng, kể cả khi câu trả lời là model rẻ hơn.

Cả ba showroom đều có khóa mẫu để bạn thử hai loại cảm biến bằng chính ngón tay mình. Xem thông tin ba showroom ở đây.

Thông tin liên hệ 8matter Smart Home

• Website: 8matter.com
• Hotline: 0962 930 369
• Email: hantech@8matter.com
• Kênh truyền thông: Fanpage | Youtube | Tiktok
• Địa chỉ 1: 1525 Đường 3/2, Phường Minh Phụng, TP. Hồ Chí Minh
• Địa chỉ 2: T1 Tòa HH1 - MECO Complex, Số 102 Trường Chinh, Kim Liên, Hà Nội.