你手表上的心率，飘吗？

对于严肃跑者的日常训练来说，手表上的心率从来都是最关键的那一类数据——它是判定今天该跑间歇还是该慢跑恢复的“身体状况晴雨表”，是有没有高质量完成一堂有氧课的衡量标准，也是决定最近节奏/间歇该跑什么样强度的要素。（HRV：等等？我呢？）

但很多跑者都有过类似经历，明明感觉已经快喘不上气，手表却显示心率还在“二区有氧”区间；刚起跑没多久，心率数值突然从 120 飙到 180，几秒后又跌回正常。

这些“乌龙”背后，本质是腕式光学心率的技术局限。今天，以佳明、高驰、颂拓、华为、华米这五个品牌为例，从腕式心率测量的原理开始，把运动手表心率监测的门道讲清楚。

现在运动手表的腕式心率测量，绝大多数都是采用光电容积脉搏波描记法——即传感器向皮肤照射 LED 光，靠皮肤下血液的反射光的强弱变化算血流速度、脉搏频率，再推导出心率。

但它有个天生弱点——怕动。你跑步摆臂、在越野跑颠簸的时候，手腕的晃动会干扰光信号，从而造成监测结果误差，这就是业内说的“运动伪影”。各品牌的竞争，本质上都是在和这个误差较劲。

而且不同的湿度和温度会改变皮肤组织的光学性质以及血液的流动状态，直接干扰了光电传感器的信号采集，从而也进一步使腕式心率的精确度受到影响。

对比之下，心率胸带用的是心电图（ECG）技术，直接抓取心脏电信号，精度至今是行业“金标准”，这也是为什么所有专业教练都会提醒：要跑间歇，最好配个心率胸带。

拿起桌面上还没戴上的运动手表，你是否对天天与皮肤接触的表背底下那总能亮起的一两点幽幽绿光和从不发亮的小窗口有所好奇？

对于绿光，如果大家对于初中光学相关内容还有所印象的话，我们就能想起来这可能与“互补色原理”有关。

我们平时看到的静脉血液之所以是暗红色，就是因为绿色光被吸收，只留下了红色光的视觉反射。

且在对应的光学内容科学研究中，得出了血液对绿光的吸收率最高，环境抗干扰能力最强的结论。

绿光处于水吸收光谱的低谷区，却能被含氧血红蛋白强烈吸收。心脏跳动泵血时，血流量的微小变化都会导致绿光反射量的显著差异，捕捉信号最容易。且不需要用手表自身处理器调用很高的算力来处理数据。

佳明/Garmin Forerunner 970

（图片来源于官网）

加上人体皮肤对绿光的反射率极低，能有效防止外部阳光等杂散光穿透皮肤干扰传感器，这样便可以保证户外强光活动下的数据依然准确。

而且 LED 绿光属于可见光，发光能耗也比较低，也非常契合运动手表需要长时间续航的要求。

在很多手表的介绍里，我们也能看到除了绿光，如红外光、橙光的存在。那红外光、橙光又是干什么的呢？

红外光主要是用于监测血氧饱和度的。其中的原理是利用两种血红蛋白（氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白）对红外光的吸收率差异，从而计算出血液中的氧气含量。这个功能一般被用于评估身体供氧情况，甚至能在一定程度上评估用户的高原适应能力。

且红外光比较特殊，在于其极强的穿透性可以直达皮肤深层组织，比绿光“渗透进皮肤”更多。因此红外光在深色皮肤甚至佩戴区域有纹身的情况下，受干扰程度比绿光更小，可以在待机状态下为用户提供基础心率采集，且能耗比较低，也能大幅延长手表续航。

橙光则与红外光类似，穿透力较强，可以有效穿透深色皮肤表层，显著提升对深色皮肤用户的识别率，确保心率数据的连续性和准确性。

而上述的绿光、红外光、橙光，共同组成了运动手表心率监测里的“多光束技术”，使手表在各种情况下监测心率都能够更加准确。

那么那些从不发亮和黑色“小窗口”又是什么？有什么作用呢？

其实他们就是负责接受上述反光的光电探测器。读者们可以简单将其理解为相机镜头，其所“记录”的，就是 LED 灯和红外灯打回来的光。利用半导体的光电效应，将接收到的光信号转化为电信号从而交给处理器用算法处理。

综上所述，聪明的你大概知道了一般运动手表的光电传感器是如何工作的了。

在非运动状态下，需要用到低频且抗干扰，穿透力更强的红外光来对心率进行监测；

而在运动状态下，绿光依靠着更高的灵敏度和抗干扰能力，撑起了动态心率监测的大旗，橙光对其辅助。

而那些不发光的“小窗口”——光电探测器，则是负责收集反光，转换信号类型，从而让处理器得出你表盘上显示的心率数据。

那么有些读者难免会产生这样的疑问：那是不是 LED 灯和光电探测器越多，心率监测就会越精准呢？

这也便是当下运动手表心率传感器上的“多通道设计”，通过多点的 LED 灯和光电探测器进行多组数据采集和对比，大幅提升了手表对心率数据的抗干扰能力和数据稳定性。

实际上 LED 灯和光电探测器的数量不是单纯类似某些顶缓跑鞋一样，堆料堆得越多越好，而是与上述提到处理器的算法好坏和“发送——接收”效率比（也称为“收发配比”）有关。

如果说 LED 灯和光电探测器好比运动手表对于心率监测的手、眼，那么算法就好比大脑。一个好的算法会将运动中出现的那些“运动伪影”给过滤，并对光电探测器转换为的电信号有着自己独特且“精准”的分析等功能。

比如华米最新产品上搭载的 Bio Tracker 6.0 便是在原先的 5.0 上削减了光电传感器数量，提升了算法，从而做到减轻硬件负担的同时，保证心率监测准确性。

没有算法，哪怕“手、眼”再多，也是无济于事。

另外，即使算法也足够好，增加够多的 LED 灯但是没有把光电探测器的数量跟进，那么就会导致信号冗余甚至过曝。或者是压根捕捉不到反射信号，降低了信噪比，同样也是无济于事。这也是“收发配比”也一样重要的原因。

再说了，增加通道数量，一方面空间占用和耗电量都会增加，精度也不会提升到哪里去，甚至还会带来新的信号干扰。

结合佳明、高驰、颂拓、华为、华米的官方文档及 DC Rainmaker、The 5K Runner 等权威独立测评内容，本文罗列了这五大品牌的代表手表配置，方便大家进行一些分析。

我们不难看到，佳明如今的旗舰款，如 FR 970、Fenix 8 作为现在 LED 灯搭载数量最多的表，在光电探测器上数量也处于平均水平。佳明作为一直以来运动手表的行业标杆，算法和系统也在一直更新使其匹配得上其优秀的硬件水平。

相较于心率带，搭载旗舰传感器的佳明手表在实测场景下，静息状态心率误差 ± 1 bpm，二区有氧稳态跑误差 ± 1–2 bpm，高有氧阈值配速跑为 ± 2–3 bpm，冲刺 / 间歇为 ± 3–6 bpm 的误差。而且响应速度非常快，在手腕这种远心端也能做到 1-2 秒的数据跟进速度。

而笔者的手表（FR 255M），也是当下佳明最畅销的 FR 255 系列，采用的是 Elevate Gen 4 传感器，精度与心率带相差 ± 1-4 bpm。并对 HRV 心率变异性的算法进行了一定优化。综合数据精确性、价格和功能，现在的 FR 255 性价比确实很高（现在官方指导价 1180 元，还要什么自行车）。

如果你预算充足且考虑到绝大部分场景的多项目训练，可以考虑选择搭载旗舰款 Elevate Gen 5 传感器的产品。而且跑者口中有一句广为流传的话——佳明的功能，你用了三年可能一半都没用到过（是这样的，我那块 FR 235 还没玩透呢）。也可见佳明功能之多，数据之丰富可供多方面参考。

高驰，新出的 PACE 4 以 2000 元不到的价格，出众的生态交互和精准的数据预估，不仅近些年在国内，在国外也得到了越来越多跑者的青睐。

4 LED + 4 光电探测器的配置，你说它跟下面华为那种 6 LED + 6 光电探测器的“猛料”比，那可能确实在硬件上有点逊色。但在腕间稳态运动下和静息状态下，心率平均误差通常也能在 ± 2 bpm，高强度间歇运动过后，误差可能会在 ± 5-10 bpm 左右，相应一样能与佳明一样做到 1-2 秒。

不过高驰做得好的另一点是其可以搭配自家心率臂带使用，更近的近心端测量，对心率信号的捕捉会更灵敏迅速且比心率带更小巧便捷。据测试结合心率臂带和 PACE 手表，包括间歇跑情况下，95% 的时间心率误差为 ± 3 bpm。

如果你不喜欢佩戴心率带或者跟笔者一样跟“竹竿”一样，心率带调到最紧都还是会滑掉，又想追求严肃的高精度心率监测，试试高驰的产品吧。

颂拓这些年进步也很大，摆脱了过往需要依赖他人的算法和硬件。

如今的 Race 2 据测试报告反映在间歇越野跑的各方面心率精度上非常接近于佳明 FR 970。

如果你是一位越野/超级马拉松跑者，可以不妨试试颂拓这两年的新产品。

华为在心率监测领域上，自2017 年到现在已经推出超过 7 代传感器技术。如今的 GT Runner 2 和 Watch GT 6 Pro 等运动手表，搭载了 TruSeen 5.0+ 和 TruSense 的传感器模组。并对算法上做了非常多的优化，甚至配合了大趋势——“神经网络算法优化”，以提升数据处理能力。

华为官方数据显示，包含间歇跑在内的动态测试中，其相较于心率带 ± 10 bpm 以内的误差超过 98%，± 5 bpm 以内误差超过 95%。