編輯推薦:從即日起,由貿澤電子贊助,與非網傾力策劃,邀請酷物聯實驗室創始人、B 站資深 up 主 Karlno 一起推出一個硬件拆解視頻系列 --《硬核拆評》,每一期我們將選擇幾款當下爆款的同類的物聯網設備,做深度硬件拆解、橫向評測和比較,讓我們來看看這些爆款背后的硬實力到底幾何。

 

第一期,我們來拆解入門級物聯網產品 -- 幾款智能手環,華為號稱中國品質好貨,小米則是高性價比的中國良心,再來一款智能手環鼻祖 Fitbit 的代表作,來深度對比下,看看國貨和洋貨到底誰更強?

-------

溫馨提示:

幾款手環中用到的核心器件均可在貿澤電子官網查詢詳情并購買,包括:

DA14697—Dialog

CY8C68237FM—Cypress

其他相關器件包括:
MAX32632IWQ+—Maxim

ICP501421PS—Renata

W25Q32JVSSIQ—Winbond

ELW0901AA—Futaba

 

智能手環作為現代科技的產物,以穿戴式智能設備的形象出現在大眾的面前,并在悄無聲息地滲透和改變人們的生活。現在的它正在嘗試記錄用戶的健身效果、睡眠質量、飲食安排和習慣等一系列相關數據,并將這些數據同步到用戶的移動終端設備中,終端設備再根據自己的“分析功能”給出相關建議,起到通過數據指導健康生活的作用。

 


說它年輕,然而究其歷史,智能手環也已經走過了 38 個年頭。


翻開歷史黃頁,1982 年日本精工曾推出過一款型號為“Seiko T001”的可編程手環,從硬件的角度來看,Seiko T001 顯示部分由兩個屏組成,分別是頂部用來顯示時間、日期和報警功能的窄屏和底部用于視頻輸出的相對較大的藍屏。



圖源:pinterest


看到這里,你是否懷疑自己看錯了?沒錯,當時真的就有這么一款手表,已經擁有了現在手表都不曾擁有的看電視和聽廣播功能(通過像隨聲聽大小的接收機匹配 VHF、UHF 頻道和 FM 收音機)。不過話說回來,現在的手機和 PAD 還是比手表看電視省視力太多,看著也爽。那當時為什么會出現這么一款超越需求、超越時代感的產品出現呢?答案是為了滿足像詹姆斯邦德這樣將每一天都當成最后一天來過的明星朋友或者大人物的需求來設計的,因此不會那么親民,包括它的價格(38 年前的 495 美元,放在今天估計要 2000 美元了吧)。總結下來就是受眾群體小、價格高,因此沒有被推廣開來,但從概念和技術的角度出發,它的的確確是當之無愧的智能手環鼻祖。


2011 年,一家在 90 年代及本世紀初以藍牙耳機聞名的公司 Jawbone 宣布進軍可穿戴市場,同年,Jawbone UP 一代面世,售價 99.99 美元,初步定型智能手環基礎功能和方向。UP 一代在功能上除了跟蹤日常活動、訓練以外,還擁有睡眠監測的能力,這在當時屬于首創。同時 Jawbone UP 一代在產品美學和用戶體驗設計方面也有了升級,不但擁有多種顏色可選,還為不同手腕尺寸的人提供了大、中、小三種手環尺寸以及選購指南。在硬件配置方面,雖沒有屏幕和無線傳輸模塊(通過 USB 接口與蘋果手機進行數據交換),但已擁有震動馬達、運動傳感器、3.5cm 的耳機式插頭以及 USB 接插件、續航能力長達 10 天的鋰電池等配置,借助蘋果手機的資源,滿足了活動檢測、睡眠監測、提醒以及膳食記錄的要求。



圖源:theverge


然而,好景不長,Jawbone 的第一次嘗試一頭撞上了南墻,剛上市不久就因為容易用幾天就“變磚”而被迅速下架(查閱資料后顯示,該款手環存在電池充不進電、電池封頂效應、提醒失效以及同步時數據丟失等致命問題),最后官方不得不停止銷售并補償所有已購買的消費者。不過無論如何,基于產品設計的一系列創新,我們都要給與開創者以崇高的敬意,因此智能手環的功勛表上一定少不了 Jawbone 的位置。


2013 年,一家以記錄器產品名揚世界的新興公司 Fibit,發布了智能手環 Fibit Flex,售價 100 美元。與 Jawbone 相比,功能相近,但價格更親民,數據的準確度也有所提高,并且創造性地加入了數據分享功能,奠定了智能手環與社交圈的新玩法,因此在很短的時間就被推廣開來。

 


圖源:baidu


不過第一個吃螃蟹的人往往需要付出點什么,由于防水性能不良,同時最致命的是出現了過敏問題而被投訴(據說是因為 Flex 中含鎳),而后被美國消費者產品安全委員會要求召回,最終的結果可想而知:召回、繼續研發優化。


同年 6 月,百度聯合咕咚發布了“咕咚手環”,互愛科技發布了“樂跑手環”,耐克發布了 FuelBand ,它們基本都延續了 Jawbone UP、Fibit Flex 兩款手環的套路,比如運動記錄、朋友圈分享等。


直至 2014 年,受可穿戴市場的潛力誘惑,智能手環進入高速發展的爆發期。Misfit Shine、微軟智能手環、三星 Gear Fit R350、Jawbone UP24、咕咚 HB-B021、華為榮耀手環、小米手環、樂心 BonBon、聯想樂手環等等,甚至還有世紀佳緣 520 之類的跨界產品,可謂是百花齊放,并在一定程度上改變了全民的運動習慣。
 

 

2015 年是一個轉折年。Misfit 傳出被美國生活時尚品牌 Fossil 收購的消息。2016 年底,Fitbit 宣布正式收購智能手表公司 Pebble,而 Pebble 曾是眾籌網站 Kickstarter 上最成功項目之一,其智能手表產品更是被 The Verge 評為最好的智能手表。2017 年,昔日可穿戴設備巨頭 Jawbone 倒閉。隨著一批以運動為賣點的穿戴類創業公司尸橫遍野,大量案例證明,運動+可穿戴設備并不是曾經人們想象的巨大市場,甚至可能只是一個“偽需求”。 


縱觀智能手環產業近幾年的發展,一方面是產業從分散發展到集聚,Fossil 和 Fitbit 相繼被 Google 收購;另一方面,憑借著天然的用戶數量、硬件設計經驗和系統開放支持的多重優勢,手機廠商開始在可穿戴市場異軍突起,掀起了另一輪發展高潮。根據 IDC 的數據統計顯示,目前全球可穿戴設備市場份額前五座次為:蘋果、小米、華為、三星、以及谷歌 Fitbit。

智能手環全球行情
雖說智能手環行業廝殺很是厲害,但隨著與其他移動設備生態的融合,加上更多的可用性場景落地,智能手環的整體市場還是向好的。


根據市場研究機構 Canalys 發布的第三季度可穿戴手環市場的最新出貨量數據,得益于小米手環在中國和亞洲其他市場上日漸受歡迎,全球可穿戴手環出貨量同比增長 65%至 4550 萬部,其中亞太市場和大中華區的增長勢頭最為強勁。



圖源:Canalys


從全球來看,小米手環仍遙遙領先,第三季度出貨量達到 1220 萬部,同比增長 74%,其次是蘋果、華為、谷歌 Fitbit 以及三星。


圖源:Canalys


另基于對 2016 年至 2020 年全球智慧手表與智能手環出貨量的統計,拓撲產業研究院表示,不論是智慧手環還是智慧手表,2019 年都迎來了快速的市場增長,并預測這個快速增長的勢頭會延續到 2020 年。

 


圖源:拓撲產業研究院


此外,從另一個方面也可以印證市場的向好,那就是全球智能手環廠家對其組成部件的需求程度。根據 IHS Markit 的數據顯示,2019 年第三季度智能手表手環顯示屏的出貨量同比增長了 34%。預計 2019 年全年,出貨量將猛增至 1.95 億片,比 2018 年的 1.49 億片增長 31%。在此之前,2018 年的增長甚至更為驚人,達到 42%。


智能手環關鍵功能、技術解析
運動監測

 


自從有了智能手環,我們的運動量就可以精確到以“步”計算了,這種精確的運動數據又一定程度上促進了大家的運動積極性。


那么運動檢測是如何實現的呢?


目前市場上的智能手環計步功能實現方法主要有兩種。一種是可感測三維律動的運動狀態感應器(三軸加速度傳感器),通過電容式加速度計感測不同方向的加速度或振動等運動狀況。簡單地說,當人在正常行走時會產生水平和垂直兩個加速度,當用戶邁步時,單腳著地重心上提,垂直方向呈向上加速度,水平方向呈向前加速;而繼續往前走重心回落,垂直方向加速度轉而向下,收腳時水平方向加速度反向。三軸加速器在記錄這些不同的加速度變化地同時,繪制出規律曲線,再經過濾波、峰谷檢測等手段,使用多種算法和邏輯運算,最終將這些數據轉變成手環 APP 端的可讀數字,即步數、距離、消耗的卡路里數等。另一種是綠光光電測量法,它由兩個綠色發光 LED 和一個光敏傳感器組成,位于手環的背部。其工作原理是基于手臂血管中的血液在脈動的時候會發生密度改變而引起透光率的變化,LED 發出綠色光波,光敏傳感器接收手臂皮膚的反射光,通過感測光場強度的變化可以計算出心率,再通過心率的連續監測來反映人體運動的情況。


睡眠監測

 


目前智能手環睡眠監測原理是通過體動記錄儀來分析睡眠狀態的。簡單地說,就是智能手環上會有三軸加速度傳感器和光電傳感器,睡眠的時候可以根據手腕的動作幅度、頻率和心率來衡量睡眠的質量。


三軸加速度傳感器可以檢測微小運動,光電傳感器可以檢測心率狀況,然后內部通過一定的算法計算來確定是處于清醒、淺度睡眠還是深度睡眠中。至于如何確定使用者的狀態,這就要依靠手環的預設參數了,手環都會預設幾個觸發條件,用以確定使用者是否進入睡眠狀態,當手環的監測數據與預設數據相匹配,那么手環就會判定使用者進入了相應的模式。當然,不同的手環由于硬件和軟件的差異會存在不同的監測結果偏差。


心率監測

 


心率監測的原理在運動監測一欄中已經解釋過了,這里再單獨列出來是因為心率監測的功能不止于用在運動監測范圍,還可用于對健康的持續關注,比如評估心肺健康狀況等。大家可以把心率的測量結果通過手機等移動設備分享給朋友,有些中老年人及慢性病高發人群也可以與家庭醫生分享數據,以幫助醫生更全面、持續的觀察病情。


體溫監測

 


體溫監測是通過溫度傳感器來實現的,它位于智能手環的背面,當然通過內外兩側的溫度感應,可以獲得更加準確的人體溫度值。具體工作原理是傳感器采集數據后傳給 CPU 進行處理,而后可將監測到的手臂溫度在屏上顯示出來,同時還可作為進一步健康、生理周期等監測的數據基礎,深挖智能手環健康監測與保健功能。


血氧飽和度監測

 


血氧飽和度是指血液中氧氣和血紅蛋白結合的容量占全部血紅蛋白容量的百分比,是呼吸循環的重要生理參數。血氧飽和度可以反映機體供氧狀況,健康人的血氧飽和度一般保持在 95-100 之間,當血氧飽和度處于 80-85 的時候,視覺、認知能力就會發生變化,當血氧飽和度處于 75 左右的時候你的身體狀況已經非常危險了,需要馬上就醫。


隨著智能手環的智能程度的提升,為了更好地服務于運動愛好者們,有些廠家開始加入了血氧飽和度監測功能。它的工作原理是通過優化硬件光路和算法,多光源的融合,利用含氧血紅蛋白和脫氧血紅蛋白對特定光的反射吸收率不同的特點,進行信號提取、增強、噪聲抑制、算法處理等措施,計算出脈搏血氧飽和度。


震動喚醒 / 提醒

 


智能手環內置震動組件,可以通過振動喚醒睡眠中的用戶。使用者可以在設置中挑選手環鬧鐘來激活震動喚醒功能,設定好時間然后保存,或是有重要事件也可設置提醒。這種喚醒或提醒方式相比于鬧鈴來說給人的體驗感會柔和很多,不易因被鬧鐘叫醒而產生心慌、心情低落等情緒,甚至影響記憶力、認知力和計算速度等。


而這個內置震動組件就是微型振動馬達,它在接收到震動控制信號后會進入旋轉模式,套在馬達軸上的偏心塊也會被帶動旋轉起來,從而產生震動的效果。


膳食記錄

 


膳食記錄在一定程度上可以幫助用戶養成更科學的進食規律,而智能手環強大的軟件可以為用戶提供一個完善的食物庫。使用者可在用餐時添加食物圖片或拍照記錄所吃食物并挑選進食分量,隨后軟件將會展示所攝入食物包含的能量是多少,并最終統計出一天的能量攝取量。


其他
除了以上常見功能外,智能手環廠商還常會通過檢測脈搏傳導速率的方法,計算心電檢測和脈搏檢測的時間差來得到血壓信息;通過代謝熱整合法,檢測到代謝長生的熱量,血氧飽和度、血流速之后,計算出血糖濃度值等,這些對高血壓患者、糖尿病患者、孕婦這幾類人群檢測自己的身體數據都會有很大的幫助。


智能手環體驗對比:榮耀 5 vs 小米 4 vs Fitbit Inspire HR
借著與非網推出拆解系列視頻的機會,我們入手了三款市面上銷量最好的智能手環,囊括了小米、華為和 Fitbit(谷歌)三個品牌,話不多說,下面我們就來將我們特邀測評師的使用測評結果展示給大家。


榮耀 5(¥179)

 


榮耀 5 | 圖源:華為官網


功能羅列:心率監測、紅外佩戴檢測、血氧飽和度檢測、數字硅麥、十種鍛煉模式、續航能力 15 天(100mAh)、0.95 寸 AMOLED 屏幕(分辨率 120×140)、睡眠監測、5ATM 級防水、支付寶支付、藍牙 4.2、智能手機通知、可選 NFC 功能、與 Android 和 iOS 的兼容性等。


體驗評價
優點:血氧飽和度檢測更適合運動愛好者、易于閱讀和導航的彩色屏幕、手環主體不易丟失、充電方便(無需取下主體)、配套 app 廣告較少、性價比高。


缺點:監測數據準確性比小米稍高一些、沒有板載 GPS、NFC 僅適用于部分地區、華為生態局限性。


小米 4(¥169)

 


圖 | 小米 4


功能羅列:心率監測、電容式佩戴檢測、六種鍛煉模式、續航能力 20 天(135mAh)、0.95 寸 AMOLED 屏幕(分辨率 120×140)、睡眠監測、5ATM 級防水、支付寶支付、藍牙 5.0、智能手機通知、可聯動小愛同學等智能家居、可選 NFC 功能、與 Android 和 iOS 的兼容性等。


體驗評價
優點:小米 4 相較于小米 3 有了很明顯的改進,除了更易于閱讀和導航的彩色屏幕外,還提供了令人滿意的跟蹤能力列表以及在此價位上難以找到的其他功能。


缺點:監測數據準確性、沒有板載 GPS、與小米 3 充電器不兼容、NFC 僅適用于部分地區、主體結構導致的容易丟失、充電便捷性差(需取下主體充電)、小米生態局限性、小米運動 APP 廣告過多。


Fitbit Inspire HR(¥698)

 


圖 | Fitbit Inspire HR


功能羅列:心率監測、15 種運動模式、續航能力 5 天(46mAh)、連接 GPS、睡眠追蹤、5ATM 級防水、智能手機通知、單色灰度屏幕、與 Android 和 iOS 的兼容性。


體驗評價
優點:小巧輕便、運動元素更強一些、手環主體不易丟失、磁吸式充電更便捷、相對國內的智能手環,監測數據準確度上會好一些。


缺點:價格相對偏貴、續航能力相對較弱、屏幕顯示為單色、沒有高度計、沒有快速回復、沒有 Fitbit Pay、在國內的生態相對更窄。


智能手環硬件解決方案對比
1.    原理圖框架對比

 


圖 | 榮耀 5



圖 | 小米 4

 


圖 | Fitbit Inspire HR


一句話評論:從硬件的角度來說榮耀 5 和小米 4 兩款手環相差無幾,而 Fitbit Inspire HR 相比前面兩款在屏幕和觸發方面會有一些差別,相比之下 Fitbit Inspire HR 的屏幕更老款些。


2.    主要器件對比

 

序號 廠商 型號 其他
1 Ambiq Apollo3 Blue ARM Cortex-M4F CPU
2 - AMOLED 0.95 英寸彩色 OLED 屏幕
3 - HB35132ECW 100mAh 鋰電池
4 - Flash 32M

圖 | 榮耀 5

 

序號 廠商 型號 其他
1 Dialog DA14697 低功耗藍牙主控
2 - AMOLED 0.95 英寸彩色 OLED 屏
3 - Battery 135mAh 鋰電池
4 - Flash 16M

圖 | 小米 4

 

序號 廠商 型號 其他
1 Cypress CY8C68237FM 低功耗藍牙主控
2 - OLED 0.8 英寸單色 OLED 屏
3 - Battery 46mAh 鋰聚合物電池

圖 | Fitbit Inspire HR


一句話評論:從元器件組成的角度來說,Fitbit Inspire HR 沒有 Flash 芯片,因此在數據量方面不會太大,這與它功能較單一的特性相吻合。


寫在最后
從市場的角度出發,過去的幾年中,智能手環遇到了需求瓶頸,有一大堆企業沒能熬過去。但在后浪推前浪的殘酷紅海中,智能手環全球銷量算是穩步增長。Strategy Analytics 分析師 Steven Waltzer 表示:到 2020 年,全球可穿戴設備出貨量將健康增長 30%。智能手表將占主導地位,而健身追蹤器將恢復增長。 蘋果、小米、華為和 Fitbit(谷歌)仍將是頂級可穿戴設備領導者。


從技術的角度出發,智能手環功能越來越多樣化,這是好消息,但是有一條壓倒性的壞消息是何時才能解決運動和健康測量數據的準確性問題,它包括檢測準確性和有能力自證數據準確性兩點,畢竟這才是智能手環使用者和觀望者最迫切的希望。

 

再次提醒:

幾款手環中用到的核心器件均可在貿澤電子官網查詢詳情并購買,包括:

 

 

DA14697—Dialog

CY8C68237FM—Cypress

其他相關器件包括:
MAX32632IWQ+—Maxim

ICP501421PS—Renata

W25Q32JVSSIQ—Winbond

ELW0901AA—Futaba