音樂的出口

身體的入口

帶心率監(jiān)測(cè)的耳機(jī)，并非蘋果首創(chuàng)。

過去十年，Jabra、Sennheiser、Beats 都在這條賽道上嘗試，但這些錦上添花的功能都讓沒能打動(dòng) Nick Harris-Fry，作為資深跑者、Tom’s Guide 的健身編輯，他幾乎試遍了所有品牌的心率耳機(jī)，結(jié)論卻始終一致：沒有一副耳機(jī)能與胸帶的精度相提并論。

胸帶，那條勒在胸口略顯不便的裝置，至今仍是普通消費(fèi)者能買到的最可靠的心率監(jiān)測(cè)設(shè)備。

直到 AirPods Pro 3 的出現(xiàn)。

Nick Harris-Fry 以 Garmin HRM600 胸帶（電信號(hào)級(jí)精度）作為對(duì)照，結(jié)果發(fā)現(xiàn) AirPods Pro 3 的心率曲線幾乎與胸帶重合，尤其在穩(wěn)態(tài)跑與間歇跑這種對(duì)精度要求極高的場(chǎng)景下，兩條曲線如同鏡像般貼合。

更令人驚訝的是,它能在播放音樂的同時(shí)，感知你的心跳頻率、判斷步伐節(jié)奏，并實(shí)時(shí)識(shí)別超過 50 種運(yùn)動(dòng)類型。

AirPods Pro 3 是如何實(shí)現(xiàn)的？

為了找到答案，愛范兒專訪了蘋果感知與連接副總裁 Ron Huang 與健康感知總監(jiān) Steve Waydo，在這場(chǎng)對(duì)話中，我們?cè)噲D理解的不僅是一項(xiàng)新技術(shù)的工作原理，更是蘋果如何思考「身體」這個(gè)終極界面。

耳道，也許比手腕更懂你

從生理結(jié)構(gòu)上看，耳道是一塊天然的傳感「黃金地帶」。它靠近顳淺動(dòng)脈，血流灌注穩(wěn)定，又被外耳包裹，幾乎沒有外界光線干擾。

這些特性，讓耳道成為比手腕更理想的生理信號(hào)采集點(diǎn)。

美國(guó)一篇論文《可穿戴光電容積脈搏波分析原理及其在生理監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用》[1]明確指出：

耳道 PPG（光電容積描記）信號(hào)在血管分布、抗運(yùn)動(dòng)干擾和環(huán)境光抑制方面，優(yōu)于腕部與指端。

相比之下，手腕是一個(gè)充滿變數(shù)的測(cè)量場(chǎng)域。肌肉頻繁運(yùn)動(dòng)，擺臂幅度劇烈，汗液、毛發(fā)乃至膚色都會(huì)干擾光信號(hào)的傳播。

蘋果健康感知總監(jiān) Steve Waydo 在實(shí)驗(yàn)中反復(fù)驗(yàn)證了這一點(diǎn)：在力量訓(xùn)練、劃船等需要握緊器械的場(chǎng)景下，腕部設(shè)備往往難以穩(wěn)定測(cè)心率，而耳機(jī)測(cè)到的血流信號(hào)更加連貫。

在耳道這個(gè)暗箱式環(huán)境中，AirPods Pro 3 采用了紅外光 PPG（IR PPG） 方案——有別于市面上大多數(shù)設(shè)備使用的綠色 LED 光源。

Steve Waydo 解釋說，紅外光的能耗更低，也避免了「耳朵冒綠光」的尷尬。

更重要的考量是，紅外波長(zhǎng)更深，穿透力更強(qiáng)，能夠深入血管密集的耳道組織，捕捉到更干凈、更穩(wěn)定的脈沖信號(hào)。

AirPods Pro 3 的傳感器每秒脈沖約 250–256 次紅外光，同時(shí)結(jié)合 IMU（加速度計(jì)與陀螺儀） 數(shù)據(jù)，用來消除運(yùn)動(dòng)偽影——比如跑步時(shí)腳步觸地帶來的節(jié)奏性震動(dòng)，或者轉(zhuǎn)頭時(shí)產(chǎn)生的加速度變化。

這種光學(xué)信號(hào)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)融合的算法，是 AirPods Pro 3 能在運(yùn)動(dòng)中保持心率精度的關(guān)鍵。它不是單一傳感器的勝利，而是多模態(tài)數(shù)據(jù)協(xié)同的結(jié)果。

蘋果感知與連接副總裁 Ron Huang 補(bǔ)充說：

當(dāng)用戶同時(shí)佩戴 Apple Watch 和 AirPods Pro 3 時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在最近 5 分鐘的信號(hào)里滾動(dòng)比較，并自動(dòng)選擇更可靠的來源。

例如在力量訓(xùn)練中，手部抓握動(dòng)作較多，腕部設(shè)備的數(shù)據(jù)會(huì)受到干擾，系統(tǒng)就會(huì)更多優(yōu)先選擇來自耳道的心率信號(hào)。

從這個(gè)角度看，Apple Watch 和 AirPods Pro 并不是為了相互取代，而是為了在不同場(chǎng)景下互為補(bǔ)充，共同在為同一個(gè)身體建立更完整更真實(shí)的數(shù)字鏡像。

十年算法的縮小成果

Waydo 的團(tuán)隊(duì)從 Apple Watch 誕生之初就開始積累算法。那套神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原本是為手腕設(shè)計(jì)的，針對(duì)的是腕部血管的光學(xué)特性、手臂擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)模式、皮膚組織的光散射規(guī)律。

但令人意外的是，這十年的積累并未因平臺(tái)切換而作廢——它們成為了 AirPods 心率傳感器開發(fā)的基礎(chǔ)。

由于耳機(jī)的空間極為有限，AirPods Pro 3 使用的是 Apple Watch 心率算法的「小型化版本」。

他們從原型耳機(jī)中采集到的大量數(shù)據(jù)，進(jìn)一步微調(diào)模型，使其在極端條件下也能準(zhǔn)確追蹤心率。測(cè)試包括不同膚色、耳型、溫濕度和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，甚至在寒冷氣候中仍保持穩(wěn)定。

「貼合度」是在采訪中被反復(fù)提到的一個(gè)關(guān)鍵詞，它不僅關(guān)乎聲學(xué)體驗(yàn)——主動(dòng)降噪的效果、空間音頻的沉浸感，更直接決定了生理數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

當(dāng)耳塞貼合良好時(shí)，雙耳協(xié)同的心率讀數(shù)非常精準(zhǔn)。

Steve Waydo 說。

這也是蘋果在 AirPods Pro 3 上重新設(shè)計(jì)入耳結(jié)構(gòu)、優(yōu)化硅膠耳塞形狀、升級(jí)自適應(yīng)調(diào)音算法的隱性原因——那些看似為了聲音的改進(jìn)，同時(shí)也在為生理監(jiān)測(cè)鋪路。

像大語言模型那樣：如何讓耳機(jī)理解 50 種動(dòng)作？

準(zhǔn)確的心率監(jiān)測(cè)只是起點(diǎn)。

蘋果的目標(biāo)是：讓 AirPods Prio 具備與 Apple Watch 相當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)體驗(yàn)——不僅要知道你的心跳快慢，還要理解你正在做什么運(yùn)動(dòng)，消耗了多少卡路里，跑了多遠(yuǎn)的距離。

這意味著，蘋果必須榨干「所能利用的每一個(gè)傳感器。」

AirPods Pro 3 在感知系統(tǒng)上其實(shí)是像個(gè)「小生態(tài)系統(tǒng)」。在耳機(jī)側(cè)，它部署了加速度計(jì)、陀螺儀和心率傳感器，在 iPhone 側(cè)，則貢獻(xiàn)了 GPS 與氣壓計(jì)。這些傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流，需要被實(shí)時(shí)整合、解析、轉(zhuǎn)化為有意義的運(yùn)動(dòng)指標(biāo)。

Ron Huang 提到，Apple Watch 上已積累了大量動(dòng)作信號(hào)的經(jīng)驗(yàn)，比如跑步時(shí)手臂的擺動(dòng)、劃船機(jī)訓(xùn)練的動(dòng)作模式等。把這套能力遷移到 AirPods 后，需要把原來針對(duì)手腕的動(dòng)作觀測(cè)「翻譯」為對(duì)頭部運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)。

為此,團(tuán)隊(duì)借鑒了大語言模型（LLM）的訓(xùn)練思路——通過海量數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)通用的「動(dòng)作語法」，而非為每種運(yùn)動(dòng)硬編碼規(guī)則。

他們基于 Apple Heart and Movement Study（心臟與運(yùn)動(dòng)研究）中約 5000 萬小時(shí)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，訓(xùn)練了一個(gè)全新的動(dòng)作基礎(chǔ)模型(Motion Foundation Model)。

那是一項(xiàng)蘋果幾年前面向公眾發(fā)起的開放研究，參與者自愿捐獻(xiàn)來自 Apple Watch 與 iPhone 的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

它本質(zhì)上是一個(gè)回歸模型，能理解你在做哪些活動(dòng)、是否在對(duì)抗阻力、動(dòng)用大肌群還是小肌群、運(yùn)動(dòng)平面與身體姿態(tài)等。

為了確保算法能覆蓋普拉提、HIIT、橢圓機(jī)等不同類型的鍛煉，蘋果邀請(qǐng)了不同體能與技能水平的參與者進(jìn)行測(cè)試與校準(zhǔn)。

在實(shí)驗(yàn)室中：在他們采用了被認(rèn)為是「黃金標(biāo)準(zhǔn)」的方式——佩戴氧氣面罩，用代謝面罩（Metabolic Cart）觀測(cè)真實(shí)氧氣交換率，以驗(yàn)證卡路里模型的準(zhǔn)確性。

在步數(shù)與距離的追蹤上，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了全新的行人運(yùn)動(dòng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。他們邀請(qǐng)數(shù)百人進(jìn)入生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，使用標(biāo)定跑步機(jī)記錄距離，在鞋底放置壓力傳感器標(biāo)記落腳與離地時(shí)刻，并用攝像機(jī)捕捉完整步態(tài)。

最終，他們得以在 AirPods 上「一次性推出超過 50 種運(yùn)動(dòng)類型」的追蹤能力，而這在 Apple Watch 時(shí)代花了幾年才達(dá)成。

從聲學(xué)到身體：技術(shù)的終極歸宿

作為一種時(shí)刻貼近身體的設(shè)備，AirPods 天然地處于一個(gè)微妙的位置：它既面向外部世界，放大聲音、過濾噪音、重構(gòu)空間，又面向內(nèi)在自我，感知呼吸、追蹤脈搏。

當(dāng)一個(gè)聲學(xué)器件開始理解心跳的起伏、步伐的韻律、身體的語言，它就不再僅僅是一個(gè)輸出設(shè)備，而是一個(gè)雙向的感知界面。

從「聽世界的聲音」到「聽身體的聲音」，這條路徑延續(xù)了蘋果一貫的產(chǎn)品哲學(xué)——技術(shù)最終要回歸人的感知。

耳機(jī)曾經(jīng)只是音樂的出口，內(nèi)容的播放器。而現(xiàn)在，它正成為身體的入口，自我認(rèn)知的傳感器。當(dāng)技術(shù)學(xué)會(huì)傾聽身體，它才真正學(xué)會(huì)了傾聽人。