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蘋(píng)果官方近日公布了其內(nèi)置心率傳感器的工作原理。蘋(píng)果的技術(shù)支持文檔顯示，Apple Watch 的心率測(cè)量周期是每 10 分鐘測(cè)量一次，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在健康 app 中。這些檢測(cè)信息，再結(jié)合收集到的其他數(shù)據(jù)，計(jì)算佩戴者的卡路里消耗量。

在心率傳感器上，Apple Watch 采用的是光體積描記器(Photoplethysmography，PPG)，原理如下：

血液之所以呈現(xiàn)紅色，是因?yàn)樗瓷浼t光并吸收綠光。Apple Watch 使用綠色 LED 燈，配合對(duì)光敏感的感光器，可以檢測(cè)任意時(shí)間點(diǎn)流經(jīng)手腕的血液流量。心臟跳動(dòng)時(shí)，流經(jīng)手腕的血液會(huì)增加，吸收的綠光也會(huì)增加;心跳間隔期，流經(jīng)手腕的血液會(huì)減少，吸收的綠光也會(huì)隨之減少。Apple Watch 內(nèi)置的兩顆綠色 LED 燈可以每秒閃動(dòng)數(shù)百次， 從而計(jì)算出每分鐘的心跳次數(shù)，也就是心率。

上面講到的利用綠光 LED 的光體積描記器測(cè)量心率更像是一種備選方案，因?yàn)樵谑昼姕y(cè)量一次心率的周期里，Apple Watch 利用的是紅外線。但在“紅外線測(cè)量無(wú)法讀取足夠的數(shù)據(jù)時(shí)，Apple Watch 會(huì)切換至綠色 LED。”

此外，為了應(yīng)對(duì)對(duì)心率信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，避免信號(hào)過(guò)弱影響讀數(shù)，蘋(píng)果表示對(duì)心率傳感器進(jìn)行了針對(duì)性的設(shè)計(jì)，比如提高 LED 亮度和采樣率。

除了上面這些技術(shù)層面的手段外，蘋(píng)果在文檔中也特別指明，不恰當(dāng)?shù)呐宕鞣绞揭矔?huì)影響心率的采樣和準(zhǔn)確性。這一點(diǎn)讓我想到了在 Apple Store 試戴時(shí)，店員多次提醒要讓 Apple Watch 緊貼手腕，并在我試戴的過(guò)程中悉心地調(diào)整表帶的寬松程度。

實(shí)際上，除了上面談到的佩戴方式對(duì)心率測(cè)量的影響外，很多外部的因素也需要考慮在內(nèi)。比如文檔中講到的皮膚血流量。 很多人尤其是男性，都會(huì)注意到在夏天比較熱的時(shí)候，手臂上的血管會(huì)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(huì)凸起得那么突兀了，這時(shí)候流經(jīng)手臂的血液量也會(huì)少一些，甚至?xí)偷叫穆蕚鞲衅鳠o(wú)法讀取數(shù)值。

蘋(píng)果在文檔最后講到，在“節(jié)率運(yùn)動(dòng)”和“無(wú)規(guī)律運(yùn)動(dòng)”中，心率測(cè)量的準(zhǔn)確性可能會(huì)存在差異。其實(shí)可以簡(jiǎn)單地理解為無(wú)氧運(yùn)動(dòng)如乒乓球、拳擊和有氧運(yùn)動(dòng)如跑步、騎車這兩類運(yùn)動(dòng)中，后者的心率測(cè)量會(huì)相對(duì)準(zhǔn)確一些。

監(jiān)測(cè)心率只是測(cè)量和計(jì)算運(yùn)動(dòng)量的一個(gè)手段，Apple Watch 還會(huì)結(jié)合加速度計(jì)、GPS 等其他傳感器來(lái)計(jì)算運(yùn)動(dòng)和鍛煉情況。