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巨匠電腦分享Apple Watch心率感應器的秘密
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很多人購買 Apple Watch 可能並不是因為這款產品本身，而是衝著蘋果這個品牌去的，或是因為周遭的人都下單了。所以在我身邊就發生了這麼一件事：某天晚上，遠道而來的廣州同事去了北京三里屯 Apple Store 試戴，回來後默默地把手錶給退了……
當然了，Apple Watch 還是有厲害的地方，比如吸引我的並不是它的手機輔助工具的功能屬性，而是它所開啟的全新溝通模式：你可以手繪塗鴉傳遞訊息（Android Wear 在最信的新版本中也加入了 emoji 和手繪功能），更重要的是你可以把你火熱的心跳圖像傳給另一端的她／他，滿滿的愛意和濃濃的曖昧。而要實現這一功能就離不開 Apple Watch 內建的心率感應器了，雖然它的主要功能點是在健康監測方面。
蘋果最近公布了其內建心率感應器的運作原理。蘋果的技術支援文件顯示，Apple Watch 的心率測量週期是每 10 分鐘測量一次，並將數據存儲在健康 app 中。這些測量資訊，再結合收集到的其他數據，計算佩戴者的卡路里消耗量。
在心率感應器上，Apple Watch 採用的光體積變化描記圖（Photoplethysmography，PPG），原理如下：
血液之所以呈現紅色，是因為它反射紅光並吸收綠光。Apple Watch 使用綠色 LED 燈，配合對光敏感的感光器，可以測量任意時間點流經手腕的血液流量。心臟跳動時，流經手腕的血液會增加，吸收的綠光也會增加；心跳間隔期，流經手腕的血液會減少，吸收的綠光也會隨之減少。Apple Watch 內建的兩顆綠色 LED 燈可以每秒閃動數百次， 從而計算出每分鐘的心跳次數，也就是心率。
上面講到的利用綠光 LED 的光體積描記器測量心率更像是一種備選方案，因為在十分鐘測量一次心率的週期裡，Apple Watch 利用的是紅外線。但在「紅外線測量無法讀取足夠的數據時，Apple Watch 會切換至綠色 LED。」
此外，為了應對對心率信號進行補償，避免信號過弱影響讀數，蘋果表示對心率感應器進行了針對性的設計，比如提高 LED 亮度和採樣率。
除了上面這些技術層面的手段外，蘋果在文件中也特別指明，不恰當的佩戴方式也會影響心率的採樣和準確性。這一點讓我想到了在 Apple Store 試戴時，店員多次提醒要讓 Apple Watch 緊貼手腕，並在我試戴的過程中悉心地調整錶帶的寬鬆程度。
實際上，除了上面談到的佩戴方式對心率測量的影響外，很多外部的因素也需要考慮在內。比如文件中講到的皮膚血流量。 很多人尤其是男性，都會注意到在夏天比較熱的時候，手臂上的血管會猙獰地鼓起，血量很足，而在冬天天氣寒冷的室外，手臂上的血管就不會凸起得那麼突兀了，這時候流經手臂的血液量也會少一些，甚至會低到心率感應器無法讀取數值。
蘋果在文件最後講到，在「規律運動」和「無規律運動」中，心率測量的準確性可能會有差異。
監測心率只是測量和計算運動量的一個手段，Apple Watch 還會結合加速度計、GPS 等其他感應器來計算運動和健身情況。
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文章與圖片出處: http://goo.gl/vWSGXa
