三年來,我每天都戴著穿戴設備計算步數,追趕每日一萬步的目標,合上圓環,帶著一絲成就感入睡。直到我同時戴上另一塊智能手表,想看看兩臺設備的結果有多大差異。同一手腕、同一時段、同一次行走,一塊表顯示8,400步,另一塊顯示6,900步。相差整整1,500步。這讓我對自己所相信的一切產生了小小的危機。
買運動手環時,沒有任何人告訴你這一點。包裝盒上不會印著“實驗室精度高,日常生活不準”,App里也不會提到即便是同一品牌的兩個用戶,計步方式都可能不一樣。但你一旦開始了解穿戴設備究竟如何計算步數,很多事情就說得通了。
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當代的運動手環和智能手表都內置了一種MEMS加速度計。MEMS是微機電系統的縮寫,它是一片微小的硅芯片,內部有肉眼看不見的活動機械結構。身體運動會讓這些微型部件產生極細微的位移,傳感器將其捕捉為電信號的變化。絕大多數穿戴設備都使用三軸加速度計,同時測量上下、左右、前后三個方向的運動。這些信號以每秒約50次的頻率被連續記錄下來。
走路時,人體會產生可識別的運動模式。例如臀部向下移動,軀干升降,手臂有節奏地擺動。最關鍵的一點是:你每邁出一步,身體都會出現一次垂直方向的彈跳。這種上下彈跳被認為是行走最清晰的指標之一,也正因如此,計步器極度依賴它。加速度計會傳出三路運動數據流,很多算法將三路信號合并為一個總量,采用歐幾里得范數公式 ‖a‖ = √(x2 + y2 + z2)。這樣一來,設備就擁有了一種不依賴方向的加速度測量方式。
較高端的穿戴設備還配有陀螺儀,用來檢測旋轉動作。加速度計加上陀螺儀組成慣性測量單元,讓設備能夠區分你是在走路還是只是在晃動手腕。
傳感器本身不會做任何計算,它只負責產出原始運動數據。真正的功夫發生在信號被算法解析這一步,而分歧也從這里急劇拉開。每個公司都有自己專有的算法。Garmin用的算法和Apple不一樣,Apple和三星的也不相同。常見的做法包括波峰檢測等方法,但具體實現千差萬別。即使是同一品牌的不同型號,算法版本也可能不同,這就解釋了為什么兩個穿戴同類設備的人,得到的步數結果有可能不同。
包裝盒上那句“實驗室級精準”,其實是有前提的。在受控環境中,傳感器可以高度精確,但真實生活的手臂擺動、推嬰兒車、提東西等復雜場景下,算法的解讀就是另外一回事了。步數從來只是一個近似值,而不是絕對真相。知道這一點后,再看那1,500步的差額,也就不必再為合上圓環而焦慮了。
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