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文 / 杭州求是小学韦美
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“是什么让低头族们有了运动的兴致?”
——小学五年级的韦美同学,在作文中,用生动的描写解释了这个问题。小朋友的文章,语言质朴却构思精巧。老师给出了优+的成绩,还在评语中鼓励向报社投稿。
有趣的是,成年读者们读完纷纷成了好奇宝宝。什么?!原地踏步也算步数?那原地抖腿算吗?绑狗身上行吗?坐车呢?
先剧透几个亮点:
要理解这些问题,需要先用1分钟解释一个简单的道理:“步数”的依据究竟是什么?着急的同学,可以直接到后面翻答案。(小学语文就到这里,下面打开初中物理)
步数背后的秘密:加速度
路,是一步一步走出来的。
即使看似匀速的闲庭信步,对我们携带的设备来说(如手机、运动手环),每一步都经历了过山车般的“加速度”变化。
一般来说,抬腿迈出一步的时候,加速度是最大的。我们把它放到一个坐标轴上,加速度的变化看起来就像一个cos波形。
(x轴表示时间,y轴表示加速度)
两个波峰之间,可以被认为是一步。如果连续出现了8个(不同硬件厂商有不同标准)波峰,就可以基本确定这个人在运动状态。设备就开始把这些前面的波动以及后面的波动,算成步数。这就是最基本的计步原理了。
在实际场景中,算法还要去掉一系列的“噪音”。比如我们走路时,手机放兜里会上下抖动,产生不同方向的加速度。这时算法就要判断并去掉“噪音”,只留下最主要的运动特征。
而这些工作是由一个
采集器(加速度传感器)和一个处理器(Sensor Hub,协处理器)
共同完成的。采集器采集加速度信息,并提供给处理器进行分析。目前iPhone 5s及以上的苹果手机和部分安卓手机都集成了这个采集、分析的框架。而运动手环等外接设备,也是基于类似框架对数据采集和分析后,通过蓝牙传给手机。
(是的,以上都是硬件厂商解决的,还没有说到微信,稍安毋躁。)
几个简单的例子
那么,现在你已经对计步的基本原理有了一定了解。顿时觉得好简单有没有!就让我们看一看下面几个简单的例子吧。(高中数学既视感)
问:原地踏步算吗?
答:算啊,跟走路一样的。因为你原地踏步,虽然没有相对于地面的位移,但加速度是存在的。同理,在跑步机上跑步,放心,步数都记着呢。
问:坐着抖腿呢?
答:这与你抖腿的幅度和频率都有关,且看少年你骨骼惊奇还是手机厂商算法高深。任何震动会被采集到,但不同硬件厂商算法对这些场景处理可能不一样。
问:绑狗身上行吗?
答:既然你这么问了,那我恐怕只能说这与狗狗的性格有关。文静一些的,或者幼犬,走路比较慢的话,他/她迈步产生的加速度不一定有人那么高,达不到算法的阀值。性格活泼的,或者大一些的狗狗,运动加速度特征与人相似,“骗过”算法的可能性较高。不同手机厂商也有不同的算法优化方案。
问:我生活三点一线,一天就几千步,如果有机会坐火车,是不是可以狠狠刷一把步数?