Sensore impronta ottico e a ultrasuoni: come funzionano

Il sensore di impronta è la parte del telefono che usi dieci volte al giorno e che conosci meno di tutte. Due telefoni possono avere il lettore nella stessa posizione e comportarsi in modo opposto: uno apre con le dita umide, l’altro si arrende.

La differenza sta nel principio fisico. Un sensore ottico fotografa il dito, un sensore a ultrasuoni lo mappa in profondità. Nessuno dei due vince su tutto, ma ognuno ha limiti precisi che si sentono nell’uso di ogni giorno.

Qui trovi come funzionano i due tipi, quali soglie di sicurezza devono rispettare per essere approvati da Android, perché la pellicola rovina l’esperienza e come capire che sensore monta il tuo telefono.

Come funziona un sensore ottico sotto lo schermo?

Un sensore ottico usa lo schermo come lampada. Quando appoggi il dito, i pixel OLED sotto l’area di lettura si accendono al massimo per una frazione di secondo e illuminano i rilievi della pelle.

La luce torna indietro e finisce su una matrice di fotodiodi nascosta sotto il pannello. Il risultato è un’immagine in scala di grigi, larga qualche centinaio di pixel.

I rilievi toccano il vetro e riflettono più luce, i solchi restano scuri. Da quel contrasto nasce la mappa delle creste, cioè l’impronta vera e propria.

Il limite è che l’informazione è bidimensionale: il sensore vede un disegno, non una forma. Un’impronta stampata su carta lucida o ricavata da una foto ad alta risoluzione può ingannarlo, se il software non aggiunge controlli di vitalità come battito, texture della pelle o profondità stimata.

Servono anche condizioni decenti. Dita secche o screpolate riflettono male, il sole diretto sul vetro disturba la lettura e lo spessore tra vetro e sensore deve restare piccolo.

Come funziona un sensore a ultrasuoni?

Un sensore a ultrasuoni non guarda il dito, lo ascolta. Un trasduttore piezoelettrico emette onde sonore a frequenza altissima, sopra i 20 kHz, quindi inudibili. Poi misura quanto tempo impiegano a tornare indietro dopo aver rimbalzato sulla pelle.

Le creste sono a contatto con il vetro, i solchi no: in mezzo c’è aria. Il suono attraversa i due materiali in modo diverso e il ritardo del ritorno cambia punto per punto.

Da quelle differenze il chip ricostruisce una mappa tridimensionale con creste, solchi e pori. La profondità è il vantaggio: il sistema conosce lo spessore del dito, non solo il disegno in superficie.

Per questo funziona con dita bagnate, unte o leggermente sporche e regge meglio i tentativi con impronte stampate. Lavora inoltre attraverso il vetro, anche con pellicole sottili e vetri temperati.

Il prezzo è più alto e la produzione più complessa. Lo trovi sui top di gamma (Galaxy S, Pixel recenti, diversi Xiaomi e Vivo) e quasi mai sui telefoni da 200 euro.

Ottico, ultrasuoni e capacitivo: il confronto

Il terzo tipo, quello che sta sul bordo o sotto il tasto di accensione, è ancora il più diffuso nella fascia media. È capacitivo, cioè misura una piccola variazione elettrica quando il dito chiude un circuito.

I numeri di velocità sono ordini di grandezza, non misure ufficiali: contano il chip, il firmware e la superficie. Resta il fatto che un buon capacitivo laterale batte quasi sempre un ottico lento.

Se ti interessa il confronto sul campo, abbiamo provato il sensore di impronte laterale Samsung contro le alternative sotto lo schermo.

Le soglie che contano: FAR, FRR e SAR

Tre sigle spiegano quasi tutto. Nessuna scheda tecnica commerciale le riporta.

• FAR (False Acceptance Rate): quante volte una persona diversa da te viene accettata. Più è basso, meglio è.
• FRR (False Rejection Rate): quante volte il tuo dito viene rifiutato. Più è basso, meno tentativi a vuoto.
• SAR (Spoof Acceptance Rate): quante volte un falso dito, fatto di gelatina o carta, passa il controllo.

Android classifica i biometrici in tre classi. La Classe 3, ex Strong, richiede SAR tra 0% e 7% su tutte le specie di attacco, FAR di 1 su 50.000, FRR del 10% e una pipeline considerata sicura.

La Classe 2, ex Weak, accetta SAR tra 7% e 20%, con lo stesso FAR ma un limite di tempo più corto prima che il sistema chieda il PIN. La Classe 1 è quella dei sistemi comodi e poco sicuri, come lo sblocco col volto senza profondità.

Da qui nasce un comportamento che sembra un bug: il telefono che ogni tre giorni chiede il PIN invece dell’impronta. È il timer di fallback della Classe 3, che vale fino a 72 ore. Per la Classe 2 scende a 24 ore.

Lo stesso meccanismo protegge le app sensibili: se vuoi chiudere tutto con un PIN aggiuntivo, la guida su blocco app su Android spiega cosa copre e cosa no.

Perché la pellicola manda in crisi il sensore

Nel sensore ottico la luce deve uscire dallo schermo, attraversare la pellicola, rimbalzare sul dito e tornare indietro. Ogni strato in più riduce il contrasto tra creste e solchi.

Una pellicola da 0,3 millimetri può essere sufficiente a rendere la lettura lenta o intermittente. Il vetro temperato aggiunge un cuscinetto d’aria invisibile e l’aria devia la luce verso l’esterno.

Nel sensore a ultrasuoni il problema si ribalta. Il suono attraversa bene il vetro, ma si ferma davanti a una bolla d’aria: una pellicola applicata male, con bolle o bordi sollevati, è peggio di una pellicola spessa.

In pratica: pellicola idrogel sottile per il sensore ottico, vetro temperato con colla UV per gli ultrasuoni, dato che la colla riempie lo spazio d’aria. Se il telefono ha un’opzione per aumentare la sensibilità del touch, attivala dopo l’applicazione e verifica con dieci sblocchi di fila.

Quando il dito non viene letto e come verificare il sensore

I casi limite che contano

I sensori non sbagliano a caso. Sbagliano in condizioni prevedibili. Riconoscerle evita di dare la colpa all’hardware.

• Pelle secca: d’inverno, con le mani fredde, le creste riflettono e conducono meno. L’ottico peggiora molto, l’ultrasuono molto meno.
• Dita screpolate: creme e gel riparatori riempiono i solchi. Se ti metti la crema e provi subito, il sensore legge una superficie piatta.
• Acqua: sull’ottico riempie i solchi e uniforma la riflessione, quindi l’immagine diventa grigia. L’ultrasuono continua a funzionare.
• Vetro sporco: un’impronta grassa lasciata da un’altra persona crea un fantasma che confonde la lettura.
• Cicatrici e calli: una zona senza creste non si registra. Conviene registrare un secondo dito.

Un dettaglio che si nota solo al buio: il sensore ottico accende lo schermo al massimo per un istante a ogni tentativo. Se sblocchi il telefono a letto, quel lampo lo vedi. L’ultrasuono non ha bisogno di luce.

Tre prove per capire che sensore hai

1. Scheda tecnica: cerca il modello su una banca dati come GSMArena e guarda la voce del lettore. C’è scritto “under display, optical” oppure “under display, ultrasonic”.
2. Prova del lampo: mettiti al buio con lo schermo spento e appoggia il dito. Se l’area si illumina di bianco per un attimo è ottico. Se non cambia nulla ed è rapidissimo, è quasi certamente a ultrasuoni.
3. Prova dell’acqua: bagna appena il polpastrello e riprova. Se il comportamento non cambia, il sensore è a ultrasuoni o capacitivo. Se smette di funzionare, è ottico.

Sui Samsung puoi usare anche l’app Samsung Members, sezione Diagnostica: c’è un test guidato del sensore che dice se l’hardware risponde. Sui Pixel non esiste un menu equivalente, ma la registrazione di una nuova impronta è già un buon test: se la barra si riempie a fatica, il problema è la superficie.

Se ti interessa il resto dell’hardware, abbiamo raccontato come funzionano gli altri sensori Android, dal giroscopio al barometro.

Domande frequenti

Quale sensore è più sicuro tra ottico e a ultrasuoni?

A parità di certificazione conta la classe, non la tecnologia. Un ottico con controlli di vitalità seri può essere Classe 3 come un ultrasuoni. In media però l’ultrasuoni parte avvantaggiato, perché legge la profondità e non si accontenta di un disegno in superficie.

Perché il sensore ottico non funziona con le dita bagnate?

L’acqua riempie i solchi tra le creste e crea uno strato uniforme che riflette la luce allo stesso modo dappertutto. Il contrasto sparisce e il sensore vede una macchia chiara senza dettagli.

Posso mettere una pellicola con il lettore sotto lo schermo?

Sì, scegliendo uno spessore ridotto e applicandola senza bolle. Dopo l’applicazione registra di nuovo l’impronta. Con gli ultrasuoni meglio un vetro con colla UV, che elimina lo spazio d’aria.

Perché il telefono mi chiede il PIN ogni tre giorni?

È il timer di fallback dei biometrici di Classe 3: dopo 72 ore Android chiede la credenziale principale. Serve a impedire che un dito o un volto rubato valga per sempre. Non si può disattivare.

Il sensore sotto lo schermo consuma batteria?

Il consumo è trascurabile, perché lavora solo durante lo sblocco. L’unica eccezione è l’icona dell’impronta sempre visibile sullo schermo spento, che tiene attiva una piccola area del display.

Meglio il sensore laterale o quello sotto lo schermo?

Il laterale è più veloce, costa meno e non dipende dalla pellicola. Però limita le cover, non permette gesture sul display e raccoglie lo sporco nella fessura. Sotto lo schermo vince sull’estetica e sulle gesture, perde in affidabilità con le mani sudate.

Un sensore ottico può essere ingannato con una foto?

Con una foto bidimensionale ben fatta può succedere, se il sistema non controlla altro. I sensori moderni aggiungono analisi della texture e del battito, quindi un semplice foglio stampato di solito non passa.