「不準確」的較真:心率設備數據假不假?

2020-12-19 太平洋電腦網

  【PConline 雜談】自從智能穿戴火起來以後,跟它一併火起來的還有心率監測。目前市面上的心率監測設備,不僅是智能手錶、運動手錶還是普通運動手環,運動耳機,很多都配置有心率監測的功能,產品價位從百元到幾千元的產品都有。一直以來,很多用戶都對這些產品監測的數據抱有懷疑態度,究竟這些產品心率監測的準確不準確?有多準確?使用起來體驗如何?又該如何使用這些心率數據?今天PConline跟你一起做心率設備的數據實驗。

 

  筆者必須說明的是,無論我們日常使用的那些智能穿戴設備多麼貴,性能多麼強,它們的心率監測結果都是不準確的,所以它們都不是醫療級別的產品。而本文想要得到的結果,是要找出「相對準確」的那一種產品,面向的讀者群是運動愛好者,為這一類運動人群提供一些設備的建議,想要找砸的讀者請自行繞道。

  為了想看看市面上究竟哪款產品最接近醫療設備的心率數據,我們找來了市面上不同的心率監測設備,如有最廉價的方案心率測試手機(安裝個應用就能監測心率),心率檢測胸帶,智能手環和智能手錶。

  在實驗開始前,有不少的運動愛好者跟我們反映,心率胸帶的準確度會比較高,而且售價也相對於其他心率產品要實惠得多。雖然準確不準確目前筆者尚不能下定論,不過說到實惠廉價,當然是使用手機直接監測吧?(其實自行把脈也可以...)


手機是監測心率較廉價的方法

  首先要說明的是,這些設備使用的心率監測方法都不一樣。手機,智能手環和智能手錶使用的是光學心率監測的方法(光電容積脈搏波描記法,簡稱PPG),而心率胸帶使用的是心電信號監測,這兩者也是目前市面上較為普遍的心率監測的方案。兩者最簡單的分辨方法就是看設備上有沒有設置「小燈」,一般是綠色。

常見心率監測設備方法一覽

設備名稱心率監測方法
Apple WatchPPG
Moto 360PPG
Fitbit Chargr HRPPG
心率帶ECG
HeHa Qi手環ECG

  而實驗數據的參照對比我們使用的是歐姆龍的電子血壓計,它是一款入門醫療級設備,雖然它並沒有直接的心率監測功能,但由於脈搏的數值跟心率值一般是一樣的,其所監測的數據準確度也會比以上的智能穿戴設備要好,所以我們就用這個設備的數據作為參照。

  由於並不是每個設備都支持實時的心率監測,為了能做出一個數據對比,我們採用了15秒的計算平均心率的方式,看看這一段時間內,哪個產品的數據最接近我們的參照設備。(心率數據並不是100%準確,對比結果僅供參考)

  首先我們來測試在靜息狀態下,Fitbit手環的數據參照,我們前後進行了五次實驗。數據如下:

Fitbit Charge HR對比電子血壓計

設備第一次(心率平均值)第二次第三次第四次第五次
歐姆龍電子血壓計7167777370
Fitbit Chargr HR7166707270
差值情況01710
準確率:97.5%

  從上表的測試結果來看,Fitbit Charge HR除了第三次數據有點「抽風」外(目測應該是手腕與手環接觸不良引起的,在下文的運動心率測試中,也偶爾遇到了這種情況),而其他的數據也相對比較準確,接近我們的參照心率值,誤差也只有一至兩次,總體的準確率達到了97.5%。看來在靜息狀態下,Fitbit Charge HR的數據的確比較準確,不知道其他三款產品心率數據的準確度如何呢?


心率胸帶會是最準確的設備麼?

  依照以上的方法,我們又做了其他產品的心率數據對比,得出的準確度列表如下:

靜息心率數據對比

 手機Fitbit Charge HR心率胸帶智能手錶
準確率96.1%97.5%98.1%95.8%

  正如上文提到的運動愛好者所說的,從上面的表格中,我們可以看到心率胸帶的心率值準確度最高,Fitbit Charge HR次之,較為讓人感到意外的是,帶有專門心率傳感器的智能手錶準確率會比手機要高。不過從總體情況來看,四款設備雖然有所不同,但在用戶靜息狀態下,這些設備的準確率都不錯。連最便宜的手機心率檢測準確率也有96%,看來只想嘗鮮看看自己心率的用戶其實什麼都不用買,只需要一臺手機就好。

  雖然靜息狀態下,四款設備準確度都不錯,不過這僅僅是在沒有遇到太大外界幹擾下的結果,但回到本質問題,智能穿戴中的心率檢測其實是為運動而生的一項數據如果在運動的情況下,這些設備的心率數據又如何呢?

心率值要你有何用?


運動中哪款心率設備更準確?

  而這次實驗我們在運動的狀態測試四款設備的心率數據。為了模擬真實運動的情況,測試人員首先先進行10分鐘的跑步鍛鍊,然後開始心率測試實驗。不過這次我們並沒有使用歐姆龍電子血壓計作為參照,因為該設備根本無法在跑步的狀態下使用。

  運動心率對比如下圖,來看看這些設備數據又有和問題?

運動心率數據對比

設備第一次(心率平均值)第二次第三次第四次第五次
手機13412793125104
Fitbit Chargr HR117121139125119
心率胸帶113119138124121
智能手錶130138154133130

  從運動狀態的結果來看,四個設備的數據可以說是「一片混亂」,除了心率胸帶和Fitbit數值較為接近,數據接近程度大概在99%左右,手機心率檢測和智能手錶都有不同程度的偏離兩者。假如使用在靜息狀態測試中,心率最準確的心率胸帶作為參考,手機和智能手錶都有至少10-20%的誤差。如此大心率數據的誤差,這兩者在運動中幾乎並沒有任何實際的參考價值。

  運動狀態中,我們還發現,心率設備除了數據準確性要足夠外,穩定性也很重要。Fitbit手環就在測試中出現了心率數據無法讀取的情況。特別是在運動中用戶揮臂的情況下,Fitbit手環會出現位置偏移的情況,此外手腕出汗也會導致手環心率數據不準。為了避免以上的這些情況出現,我們在測試中還特別地把手環和手錶調整到更加緊的位置,防止設備偏移。

  值得一提的是,手機心率檢測不僅不準確,而且穩定性極差,它會更容易因為手指活動而影響數據監測,所以手機測試運動心率是特別不靠譜的,建議用戶還是千萬別嘗試拿著手機跑步測試心率(手機拿在手上也特別容易摔倒...)。

  雖然兩項實驗的測試結果並非100%準確,測試的方案也有不完美的地方,但僅從數據對比結果來看,靜息狀態下的這些設備數據都較為準確,誤差並不算大,但在運動情況下就會出現比較大的差別,可以說,一運動這些設備就「露餡「了。其實這些設備不準確原因有很多,首先是運動過程中產生的誤差,然後就是心率監測方案和硬體的區別,有些產品雖然同樣使用同樣的光電監測,可是出來的結果也會有誤差,這也有可能是算法和硬體導致的。

  目前國內還沒有形成行業標準,導致產品水平參差不齊。包括充電速度、工業設計、數據採集與傳輸、傳感器的精確度等等都沒有確切的標準尺度,以至於從幾千元到幾十塊錢都可以稱自己為可穿戴設備。買到低價劣質的產品,用戶只能「默默地承受」。

  建議入門級運動用戶不要隨便入手心率設備,有心率提醒需要的用戶,還是選擇傳統運動 品牌推出的產品,設備的數據準確性和穩定性都有所保證。

  目前市面上的大多數穿戴心率設備都並非很準確,不過...假如我硬要選一款設備去跑步,那又該如何選擇?戴上這些手環、手錶和心率帶跑步的體驗又如何?下一頁不妨聽聽我們的測試人員是怎麼看這些設備的。

題外話:並不是所有心率設備都有心率提醒功能

  值得一提的是,運動愛好者,特別是跑步或者是騎行的用戶,心率數據其實能幫助實現更好鍛鍊的效果。特別需要參照心率區間做運動的用戶,使用不專業的心率設備很容易出現很大誤差,而這些設備所提供數據根本不具備參考性。這也是現在很多智能穿戴設備不敢加入心率區間功能的原因,因為心率震動提醒並不是簡單的算法運算,而是需要過硬的技術和硬體的。


心率提醒功能並不是你想加就能加

  而除了傳統專業運動的廠商,mio、 阿迪、佳明、TomTom等運動手錶外,很多廠商都不敢加入心率提醒這一功能。曾經見過有一篇某社區中的文章寫道:某廉價手環以後會加入心率區間震動提醒,筆者只想說,上文的數據結果大家都看到了,這些設備無論便宜還是貴,在運動情況下都會出現較大的誤差,假如用這些誤差大的數據作為心率提醒的依據的話,它所告訴你的有氧運動你會信嗎?假如有這麼簡單的話,為什麼這麼實用的「軟體」功能不一早加上去呢?

  筆者從不相信一家公司能做好任何事情,包括蘋果自己也不敢說自己的運動領域超越佳明,或者說在健康監測超過歐姆龍等等,一個領域的技術是需要沉澱積累的,絕不是你說的拼硬體,拼性價比這麼簡單。一分錢一分貨這個道理,相信大家都很懂。

跑步使用這些心率設備體驗如何?


Fitbit Charge HR

  Fitbit整體佩戴起來舒適,它能貼合使用者的手腕。它錶帶內測有磨砂材質處理,觸感也相當貼合。輕便的材質,彷如沒帶的感覺。但由於運動時出汗,但沒有排汗條,汗液都粘貼皮膚與錶帶之前相當不舒適。如上文描述,Fitbit手環的心率監測穩定性並不是特別好,監測數據抗幹擾能力並不是很強,跑步過程中出現數據無法顯示的情況偶爾會發生。


智能手錶

  對於我這小手來說,大圓形的錶盤在跑步時很容易晃動。較重的機身也會讓佩戴者感到不適,但是使用打孔皮帶方式有利於扇熱。而智能手錶對於跑步的最大好處就是能使用各種不同的手錶軟體來監測自己的運動情況,數據呈現和記錄都會比手環更加好。另外,隨時隨地更換手錶錶盤無論是襯衣服還是運動都有幫助。


心率胸帶

  心率帶跟手錶需要同時使用,佩戴心率帶太緊會讓人感覺不適應,太松跑步起來會覺得快要掉下,沒辦法正常跑步。但它擁有心率區間提示,超出心率區間會有蜂鳴提示,方便提醒跑步者心率是否有超標或者過低。但是女生建議還是別使用這種心率胸帶...


手機

  如果不是測試,相信正常人都不會這樣拿著手機跑步。手機絕對是障礙,用戶需要拿著手機,同時要用食指長時間按緊攝像頭跟燈光,實在是不方便。同時由於跑步身體發熱以及長時間燈光開啟都讓用戶感到難受。

拋棄智能穿戴:並不僅是不準確

  敢問一句:你多久沒見到朋友圈裡的「曬跑圈」和「曬步數」了?

  看過很多朋友入手穿戴設備然後不用吃灰的情況,而他們不繼續用這些產品的原因並不是他們知道心率監測數據不準確,而是這些產品的數據除了用來發朋友圈外,其實根本沒有繼續利用的機會,簡單來說,這些數據並沒有啥用。此外,智能穿戴設備也遇到了技術上的瓶頸,續航和傳感器的問題一直得不到很好的解決,必須承認,第一波的智能穿戴熱潮已經過去,貌似我們已經從從中回歸到理性當中。

  智能穿戴該如何重新找回對用戶的吸引力?是外觀上的改變?是功能突破?還是繼續走性價比路線?無論走哪一條路都好,智能穿戴都應該往用戶所需要的方向走,請不要再吹噓那些無用卻聽起來高大上的技術和功能了。其實做一款智能穿戴設備要比智慧型手機要更難,不僅產品體積要控制得更小,實用性和設計也需要考慮在內。希望廠商們不要再推出那些浮躁和無用的產品了,現在應該真的好好為消費者考慮了。

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