编辑推荐:从即日起,由贸泽电子赞助,与非网倾力策划,邀请酷物联实验室创始人、B 站资深 up 主 Karlno 一起推出一个硬件拆解视频系列 --《硬核拆评》,每一期我们将选择几款当下爆款的同类的物联网设备,做深度硬件拆解、横向评测和比较,让我们来看看这些爆款背后的硬实力到底几何。

 

第一期,我们来拆解入门级物联网产品 -- 几款智能手环,华为号称中国品质好货,小米则是高性价比的中国良心,再来一款智能手环鼻祖 Fitbit 的代表作,来深度对比下,看看国货和洋货到底谁更强?

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温馨提示:

几款手环中用到的核心器件均可在贸泽电子官网查询详情并购买,包括:

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其他相关器件包括:
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智能手环作为现代科技的产物,以穿戴式智能设备的形象出现在大众的面前,并在悄无声息地渗透和改变人们的生活。现在的它正在尝试记录用户的健身效果、睡眠质量、饮食安排和习惯等一系列相关数据,并将这些数据同步到用户的移动终端设备中,终端设备再根据自己的“分析功能”给出相关建议,起到通过数据指导健康生活的作用。

 


说它年轻,然而究其历史,智能手环也已经走过了 38 个年头。


翻开历史黄页,1982 年日本精工曾推出过一款型号为“Seiko T001”的可编程手环,从硬件的角度来看,Seiko T001 显示部分由两个屏组成,分别是顶部用来显示时间、日期和报警功能的窄屏和底部用于视频输出的相对较大的蓝屏。



图源:pinterest


看到这里,你是否怀疑自己看错了?没错,当时真的就有这么一款手表,已经拥有了现在手表都不曾拥有的看电视和听广播功能(通过像随声听大小的接收机匹配 VHF、UHF 频道和 FM 收音机)。不过话说回来,现在的手机和 PAD 还是比手表看电视省视力太多,看着也爽。那当时为什么会出现这么一款超越需求、超越时代感的产品出现呢?答案是为了满足像詹姆斯邦德这样将每一天都当成最后一天来过的明星朋友或者大人物的需求来设计的,因此不会那么亲民,包括它的价格(38 年前的 495 美元,放在今天估计要 2000 美元了吧)。总结下来就是受众群体小、价格高,因此没有被推广开来,但从概念和技术的角度出发,它的的确确是当之无愧的智能手环鼻祖。


2011 年,一家在 90 年代及本世纪初以蓝牙耳机闻名的公司 Jawbone 宣布进军可穿戴市场,同年,Jawbone UP 一代面世,售价 99.99 美元,初步定型智能手环基础功能和方向。UP 一代在功能上除了跟踪日常活动、训练以外,还拥有睡眠监测的能力,这在当时属于首创。同时 Jawbone UP 一代在产品美学和用户体验设计方面也有了升级,不但拥有多种颜色可选,还为不同手腕尺寸的人提供了大、中、小三种手环尺寸以及选购指南。在硬件配置方面,虽没有屏幕和无线传输模块(通过 USB 接口与苹果手机进行数据交换),但已拥有震动马达、运动传感器、3.5cm 的耳机式插头以及 USB 接插件、续航能力长达 10 天的锂电池等配置,借助苹果手机的资源,满足了活动检测、睡眠监测、提醒以及膳食记录的要求。



图源:theverge


然而,好景不长,Jawbone 的第一次尝试一头撞上了南墙,刚上市不久就因为容易用几天就“变砖”而被迅速下架(查阅资料后显示,该款手环存在电池充不进电、电池封顶效应、提醒失效以及同步时数据丢失等致命问题),最后官方不得不停止销售并补偿所有已购买的消费者。不过无论如何,基于产品设计的一系列创新,我们都要给与开创者以崇高的敬意,因此智能手环的功勋表上一定少不了 Jawbone 的位置。


2013 年,一家以记录器产品名扬世界的新兴公司 Fibit,发布了智能手环 Fibit Flex,售价 100 美元。与 Jawbone 相比,功能相近,但价格更亲民,数据的准确度也有所提高,并且创造性地加入了数据分享功能,奠定了智能手环与社交圈的新玩法,因此在很短的时间就被推广开来。

 


图源:baidu


不过第一个吃螃蟹的人往往需要付出点什么,由于防水性能不良,同时最致命的是出现了过敏问题而被投诉(据说是因为 Flex 中含镍),而后被美国消费者产品安全委员会要求召回,最终的结果可想而知:召回、继续研发优化。


同年 6 月,百度联合咕咚发布了“咕咚手环”,互爱科技发布了“乐跑手环”,耐克发布了 FuelBand ,它们基本都延续了 Jawbone UP、Fibit Flex 两款手环的套路,比如运动记录、朋友圈分享等。


直至 2014 年,受可穿戴市场的潜力诱惑,智能手环进入高速发展的爆发期。Misfit Shine、微软智能手环、三星 Gear Fit R350、Jawbone UP24、咕咚 HB-B021、华为荣耀手环、小米手环、乐心 BonBon、联想乐手环等等,甚至还有世纪佳缘 520 之类的跨界产品,可谓是百花齐放,并在一定程度上改变了全民的运动习惯。
 

 

2015 年是一个转折年。Misfit 传出被美国生活时尚品牌 Fossil 收购的消息。2016 年底,Fitbit 宣布正式收购智能手表公司 Pebble,而 Pebble 曾是众筹网站 Kickstarter 上最成功项目之一,其智能手表产品更是被 The Verge 评为最好的智能手表。2017 年,昔日可穿戴设备巨头 Jawbone 倒闭。随着一批以运动为卖点的穿戴类创业公司尸横遍野,大量案例证明,运动+可穿戴设备并不是曾经人们想象的巨大市场,甚至可能只是一个“伪需求”。 


纵观智能手环产业近几年的发展,一方面是产业从分散发展到集聚,Fossil 和 Fitbit 相继被 Google 收购;另一方面,凭借着天然的用户数量、硬件设计经验和系统开放支持的多重优势,手机厂商开始在可穿戴市场异军突起,掀起了另一轮发展高潮。根据 IDC 的数据统计显示,目前全球可穿戴设备市场份额前五座次为:苹果、小米、华为、三星、以及谷歌 Fitbit。

智能手环全球行情
虽说智能手环行业厮杀很是厉害,但随着与其他移动设备生态的融合,加上更多的可用性场景落地,智能手环的整体市场还是向好的。


根据市场研究机构 Canalys 发布的第三季度可穿戴手环市场的最新出货量数据,得益于小米手环在中国和亚洲其他市场上日渐受欢迎,全球可穿戴手环出货量同比增长 65%至 4550 万部,其中亚太市场和大中华区的增长势头最为强劲。



图源:Canalys


从全球来看,小米手环仍遥遥领先,第三季度出货量达到 1220 万部,同比增长 74%,其次是苹果、华为、谷歌 Fitbit 以及三星。


图源:Canalys


另基于对 2016 年至 2020 年全球智慧手表与智能手环出货量的统计,拓扑产业研究院表示,不论是智慧手环还是智慧手表,2019 年都迎来了快速的市场增长,并预测这个快速增长的势头会延续到 2020 年。

 


图源:拓扑产业研究院


此外,从另一个方面也可以印证市场的向好,那就是全球智能手环厂家对其组成部件的需求程度。根据 IHS Markit 的数据显示,2019 年第三季度智能手表手环显示屏的出货量同比增长了 34%。预计 2019 年全年,出货量将猛增至 1.95 亿片,比 2018 年的 1.49 亿片增长 31%。在此之前,2018 年的增长甚至更为惊人,达到 42%。


智能手环关键功能、技术解析
运动监测

 


自从有了智能手环,我们的运动量就可以精确到以“步”计算了,这种精确的运动数据又一定程度上促进了大家的运动积极性。


那么运动检测是如何实现的呢?


目前市场上的智能手环计步功能实现方法主要有两种。一种是可感测三维律动的运动状态感应器(三轴加速度传感器),通过电容式加速度计感测不同方向的加速度或振动等运动状况。简单地说,当人在正常行走时会产生水平和垂直两个加速度,当用户迈步时,单脚着地重心上提,垂直方向呈向上加速度,水平方向呈向前加速;而继续往前走重心回落,垂直方向加速度转而向下,收脚时水平方向加速度反向。三轴加速器在记录这些不同的加速度变化地同时,绘制出规律曲线,再经过滤波、峰谷检测等手段,使用多种算法和逻辑运算,最终将这些数据转变成手环 APP 端的可读数字,即步数、距离、消耗的卡路里数等。另一种是绿光光电测量法,它由两个绿色发光 LED 和一个光敏传感器组成,位于手环的背部。其工作原理是基于手臂血管中的血液在脉动的时候会发生密度改变而引起透光率的变化,LED 发出绿色光波,光敏传感器接收手臂皮肤的反射光,通过感测光场强度的变化可以计算出心率,再通过心率的连续监测来反映人体运动的情况。


睡眠监测

 


目前智能手环睡眠监测原理是通过体动记录仪来分析睡眠状态的。简单地说,就是智能手环上会有三轴加速度传感器和光电传感器,睡眠的时候可以根据手腕的动作幅度、频率和心率来衡量睡眠的质量。


三轴加速度传感器可以检测微小运动,光电传感器可以检测心率状况,然后内部通过一定的算法计算来确定是处于清醒、浅度睡眠还是深度睡眠中。至于如何确定使用者的状态,这就要依靠手环的预设参数了,手环都会预设几个触发条件,用以确定使用者是否进入睡眠状态,当手环的监测数据与预设数据相匹配,那么手环就会判定使用者进入了相应的模式。当然,不同的手环由于硬件和软件的差异会存在不同的监测结果偏差。


心率监测

 


心率监测的原理在运动监测一栏中已经解释过了,这里再单独列出来是因为心率监测的功能不止于用在运动监测范围,还可用于对健康的持续关注,比如评估心肺健康状况等。大家可以把心率的测量结果通过手机等移动设备分享给朋友,有些中老年人及慢性病高发人群也可以与家庭医生分享数据,以帮助医生更全面、持续的观察病情。


体温监测

 


体温监测是通过温度传感器来实现的,它位于智能手环的背面,当然通过内外两侧的温度感应,可以获得更加准确的人体温度值。具体工作原理是传感器采集数据后传给 CPU 进行处理,而后可将监测到的手臂温度在屏上显示出来,同时还可作为进一步健康、生理周期等监测的数据基础,深挖智能手环健康监测与保健功能。


血氧饱和度监测

 


血氧饱和度是指血液中氧气和血红蛋白结合的容量占全部血红蛋白容量的百分比,是呼吸循环的重要生理参数。血氧饱和度可以反映机体供氧状况,健康人的血氧饱和度一般保持在 95-100 之间,当血氧饱和度处于 80-85 的时候,视觉、认知能力就会发生变化,当血氧饱和度处于 75 左右的时候你的身体状况已经非常危险了,需要马上就医。


随着智能手环的智能程度的提升,为了更好地服务于运动爱好者们,有些厂家开始加入了血氧饱和度监测功能。它的工作原理是通过优化硬件光路和算法,多光源的融合,利用含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白对特定光的反射吸收率不同的特点,进行信号提取、增强、噪声抑制、算法处理等措施,计算出脉搏血氧饱和度。


震动唤醒 / 提醒

 


智能手环内置震动组件,可以通过振动唤醒睡眠中的用户。使用者可以在设置中挑选手环闹钟来激活震动唤醒功能,设定好时间然后保存,或是有重要事件也可设置提醒。这种唤醒或提醒方式相比于闹铃来说给人的体验感会柔和很多,不易因被闹钟叫醒而产生心慌、心情低落等情绪,甚至影响记忆力、认知力和计算速度等。


而这个内置震动组件就是微型振动马达,它在接收到震动控制信号后会进入旋转模式,套在马达轴上的偏心块也会被带动旋转起来,从而产生震动的效果。


膳食记录

 


膳食记录在一定程度上可以帮助用户养成更科学的进食规律,而智能手环强大的软件可以为用户提供一个完善的食物库。使用者可在用餐时添加食物图片或拍照记录所吃食物并挑选进食分量,随后软件将会展示所摄入食物包含的能量是多少,并最终统计出一天的能量摄取量。


其他
除了以上常见功能外,智能手环厂商还常会通过检测脉搏传导速率的方法,计算心电检测和脉搏检测的时间差来得到血压信息;通过代谢热整合法,检测到代谢长生的热量,血氧饱和度、血流速之后,计算出血糖浓度值等,这些对高血压患者、糖尿病患者、孕妇这几类人群检测自己的身体数据都会有很大的帮助。


智能手环体验对比:荣耀 5 vs 小米 4 vs Fitbit Inspire HR
借着与非网推出拆解系列视频的机会,我们入手了三款市面上销量最好的智能手环,囊括了小米、华为和 Fitbit(谷歌)三个品牌,话不多说,下面我们就来将我们特邀测评师的使用测评结果展示给大家。


荣耀 5(¥179)

 


荣耀 5 | 图源:华为官网


功能罗列:心率监测、红外佩戴检测、血氧饱和度检测、数字硅麦、十种锻炼模式、续航能力 15 天(100mAh)、0.95 寸 AMOLED 屏幕(分辨率 120×140)、睡眠监测、5ATM 级防水、支付宝支付、蓝牙 4.2、智能手机通知、可选 NFC 功能、与 Android 和 iOS 的兼容性等。


体验评价
优点:血氧饱和度检测更适合运动爱好者、易于阅读和导航的彩色屏幕、手环主体不易丢失、充电方便(无需取下主体)、配套 app 广告较少、性价比高。


缺点:监测数据准确性比小米稍高一些、没有板载 GPS、NFC 仅适用于部分地区、华为生态局限性。


小米 4(¥169)

 


图 | 小米 4


功能罗列:心率监测、电容式佩戴检测、六种锻炼模式、续航能力 20 天(135mAh)、0.95 寸 AMOLED 屏幕(分辨率 120×140)、睡眠监测、5ATM 级防水、支付宝支付、蓝牙 5.0、智能手机通知、可联动小爱同学等智能家居、可选 NFC 功能、与 Android 和 iOS 的兼容性等。


体验评价
优点:小米 4 相较于小米 3 有了很明显的改进,除了更易于阅读和导航的彩色屏幕外,还提供了令人满意的跟踪能力列表以及在此价位上难以找到的其他功能。


缺点:监测数据准确性、没有板载 GPS、与小米 3 充电器不兼容、NFC 仅适用于部分地区、主体结构导致的容易丢失、充电便捷性差(需取下主体充电)、小米生态局限性、小米运动 APP 广告过多。


Fitbit Inspire HR(¥698)

 


图 | Fitbit Inspire HR


功能罗列:心率监测、15 种运动模式、续航能力 5 天(46mAh)、连接 GPS、睡眠追踪、5ATM 级防水、智能手机通知、单色灰度屏幕、与 Android 和 iOS 的兼容性。


体验评价
优点:小巧轻便、运动元素更强一些、手环主体不易丢失、磁吸式充电更便捷、相对国内的智能手环,监测数据准确度上会好一些。


缺点:价格相对偏贵、续航能力相对较弱、屏幕显示为单色、没有高度计、没有快速回复、没有 Fitbit Pay、在国内的生态相对更窄。


智能手环硬件解决方案对比
1.    原理图框架对比

 


图 | 荣耀 5



图 | 小米 4

 


图 | Fitbit Inspire HR


一句话评论:从硬件的角度来说荣耀 5 和小米 4 两款手环相差无几,而 Fitbit Inspire HR 相比前面两款在屏幕和触发方面会有一些差别,相比之下 Fitbit Inspire HR 的屏幕更老款些。


2.    主要器件对比

 

序号 厂商 型号 其他
1 Ambiq Apollo3 Blue ARM Cortex-M4F CPU
2 - AMOLED 0.95 英寸彩色 OLED 屏幕
3 - HB35132ECW 100mAh 锂电池
4 - Flash 32M

图 | 荣耀 5

 

序号 厂商 型号 其他
1 Dialog DA14697 低功耗蓝牙主控
2 - AMOLED 0.95 英寸彩色 OLED 屏
3 - Battery 135mAh 锂电池
4 - Flash 16M

图 | 小米 4

 

序号 厂商 型号 其他
1 Cypress CY8C68237FM 低功耗蓝牙主控
2 - OLED 0.8 英寸单色 OLED 屏
3 - Battery 46mAh 锂聚合物电池

图 | Fitbit Inspire HR


一句话评论:从元器件组成的角度来说,Fitbit Inspire HR 没有 Flash 芯片,因此在数据量方面不会太大,这与它功能较单一的特性相吻合。


写在最后
从市场的角度出发,过去的几年中,智能手环遇到了需求瓶颈,有一大堆企业没能熬过去。但在后浪推前浪的残酷红海中,智能手环全球销量算是稳步增长。Strategy Analytics 分析师 Steven Waltzer 表示:到 2020 年,全球可穿戴设备出货量将健康增长 30%。智能手表将占主导地位,而健身追踪器将恢复增长。 苹果、小米、华为和 Fitbit(谷歌)仍将是顶级可穿戴设备领导者。


从技术的角度出发,智能手环功能越来越多样化,这是好消息,但是有一条压倒性的坏消息是何时才能解决运动和健康测量数据的准确性问题,它包括检测准确性和有能力自证数据准确性两点,毕竟这才是智能手环使用者和观望者最迫切的希望。

 

再次提醒:

几款手环中用到的核心器件均可在贸泽电子官网查询详情并购买,包括:

 

 

DA14697—Dialog

CY8C68237FM—Cypress

其他相关器件包括:
MAX32632IWQ+—Maxim

ICP501421PS—Renata

W25Q32JVSSIQ—Winbond

ELW0901AA—Futaba