好看的皮囊千篇一律，有趣的靈魂萬里挑一。
在消費升級的2018，一切都在追求升級！於是，“沒有靈魂”的梗開始流行！
不帶表情包的聊天，是沒有靈魂的。
不發紅包的群，是沒有靈魂的。
不罵髒話的打遊戲，是沒有靈魂的。
不加冰的奶茶，是沒有靈魂的。
甚至有人說，跑步機上跑步無法分享“步數”到朋友圈，也是沒有靈魂的！
為了讓跑步機上跑步變得“有靈魂”，華為在手機上幹了一件有趣的事情。
華為Mate 20系列，放在跑步機儲物槽也能準確計步
01 “朋友圈”裡計步的原理
首先，我們先來聊聊行走的手機、手錶、手環是如何計步的。
人在走路過程中，身體各部位都有不同程度的運動。以手腕為例，會規律地前後擺動，產生的加速度可以分解成重力加速度和甩手加速度。其中，重力加速度始終垂直於大地，甩手動作使得加速度呈現週期性變化。
就像移動的擺鐘一樣。
理想狀態下，這個加速度週期性變化如下曲線圖。
加速度變化曲線圖
最原始的計步器是機械式的，就是利用擺錘的原理，人走路的時候帶動擺錘擺動，人走一步，擺錘擺一下，和金屬接觸通電一次，就完成了一次計步。
計步器原理
但是，走路歸走路，帶個錘子太不方便。於是，在這個原理的基礎上，人們又發明了電子計步器。
手機上的電子計步器，出於體積和功耗的關係，一般採用電容式加速度傳感器(Accelerometer)，這個傳感器有兩個極，一個電極是固定的，另一個電極是彈性膜片。走路時，這個彈性膜片就會移動位置，使電容量發生變化，通過電路檢測電容變化，進而測量出加速度。然後，傳感器將數據傳給計步器的大腦，一個運算單元（MCU），MCU基於算法將傳來的加速度數據進行整合分析，判斷出這個人是否在走或者跑，並記錄走或跑多少步。
當然，計步器在人身上所處的部位不同，產生的加速度可能不一樣；還有，我們不像解放軍叔叔走路那麼標準，這些都容易讓加速度沒有上面那個圖有規律。因此，要把步數計算出來，就要通過算法來處理這些信號數據。
同時，計步器本身的振動干擾，也需要用算法去除掉才準確。
有干擾的曲線圖
現在，很多智能手機中就安裝了這種計步器，各種運動健康類APP可以直接獲取數據，方便快捷，又便於分享。
當前智能手機對於常規的戶外跑步、走路計步已經非常準確了。
然而，自從有了步數排行榜，人類追求上（炫）進（耀）的心又激發了無數智慧，比如有人通過搖晃手機來增加計步數據。
有人甚至把手機綁到狗腿上。
02 華為Mate 20系列，記錄跑步機的“靈魂”
那麼在室內跑步機上跑步，怎麼計步呢？
很簡單，要麼買一款智能手錶或者智能手環戴上跑，要麼通過腰帶或者臂帶把手機綁身上跑。
但這對運動是一種負擔，很多人不喜歡跑步時被電子產品束縛。
據統計，80%跑步機跑步的人，手機放在跑步機的儲物槽裡。有沒有一款手機躺在跑步機的儲物槽裡，既能讓我們正常使用手機，又能準確計算跑步機上跑的步數呢？
華為Mate 20系列，經過長達超過12個月的開發，率先解決了這個問題——手機躺在跑步機的儲物槽裡也能精確計步！
路徑：華為手機“運動健康-我的-運動健康實驗室-自由室內跑”
03 用通信的方式，聆聽跑步機的“脈搏”
手機正常情況下計步依靠識別人的“擺錘”，而在跑步機上是通過識別“振動”來實現的。
也就是說，利用手機加速度傳感器的那一套計算方法全部失效了。
要讓手機躺在跑步機的儲物槽上精確識別走、跑、踏步帶來的振動，首先就面臨兩個難題：
第一， 走、跑、踏步，經過跑步機再傳遞給手機的振動非常小。
第二， 健身房環境嘈雜，干擾因素眾多，尤其是跑步機本身傳送帶的振動非常大，都會一起傳遞給手機，帶來很大幹擾噪聲。
想要的聲音“非常小”，無用的噪聲“非常大”，還要把“非常小”從裡面抽離出來。這無異於在鬧市裡要聽清楚老闆的電話。
很難，實在是太難了……
圖片來自互聯網
華為工程師要解決的第一個難題，就是要收集跑步機振動的原始數據。為此，他們申請到了一個“小小的福利”——本項目期內可以無上限報銷健身卡。
髮際線逐年消失的華為工程師們，這次紛紛辦起了健身卡，辦公區附近的健身會館也開始轉虧為盈。
歷經長達兩個多月的日夜兼程，跑出了博爾特式強壯肌肉的華為工程師們終於收集了大量來自健身房的數據，經過分析，初步建立了跑步機的噪聲振動模型。
找到了噪聲模型，又該如何最大化降低噪聲與干擾呢？要知道，跑步機上跑步的不一定都是有“份量”的漢子，還有廣大嬌小的女生，她們在跑步機上“邁開蓮步”，有時候簡直是潤物細無聲，
一丁點的噪聲與干擾都會影響到計步的準確。這時候，華為這個通信老廠商，又開始把最擅長的技術手段拿出來了。
要知道，通信領域一度也面臨著噪聲與干擾的難題。相信很多人都遭遇過通話時雜音干擾、甚至掉話的經歷。從GSM到LTE，華為在與通信界的哼哈二將——噪聲與干擾長年打交道中，早就累積了一大街世界領先的消除噪聲與干擾技術。
這一次，一些老本行的技術與經驗，又可以派上用場了！他們根據噪聲振動模型，設計了一款自適應濾波器，將跑步機的各種噪聲干擾信號一層層過濾，終於“抽絲剝繭”般提取出步點的振動信號。
華為三十年的通信積累，像打通了數學和算法的“任督二脈”，融會貫通終於把跑步機的“脈搏”診斷出來了。
04 為了更準確的計步 ，華為引入了AI
能夠聽到跑步機上運動的振動，計算出步數似乎不太遠了。
然鵝，事情遠遠沒那麼簡單，這個模型和濾波方案，在不同的健身房，不同的跑步機、不同的儲物槽上都適用嗎？
進一步發散，每個人體重不同、跑步方式不一樣，不同手機殼、甚至手機看視頻和聽音樂、手機放在面板上看視頻等等都不一樣，又怎麼區分並精準計步？
工程師們又陷入了沉思。
一個個不眠的夜晚討論下來，項目組負責人最後想到了一個最笨也是最聰明的辦法：
用海量數據餵養AI，通過AI自學習算法優化計步模型。
於是，這一次，工程師們的“福利”成幾何指數增長：
跑步數據涵蓋城區200家健身房，
挑選至少100個志願者（男女各半、胖瘦兼顧），
10臺不同華為手機，配備不同手機殼，
樣本量至少要達到10000組！
這意味著每個人的跑量可能要達到100km以上！
華為工程師們已然欲哭無淚，深深意識到免費健身的福利不好拿啊~
歷經長達數月的海量運動數據收集，他們通過華為麒麟芯片的強大AI自學習能力和算法，不斷調優計步模型，最終能夠適配不同體重不同性別的用戶、不同手機與外殼、Top20品牌不同型號的跑步機、常見的各種健身房環境……
多種複雜場景，一一拿下！
而對於走或跑過程中，手機狀態的各種變化，如一會拿起來拍照、發個消息，一會放回儲物槽看看視頻，Mate 20系列的AI自學習算法，也能夠在華為自由感知引擎的輔助下，對採集的海量數據進行分析，在時域和頻域上找到手機不同狀態的特徵，從而精準識別手機狀態，並基於深度學習的神經網絡模型不斷調優計步算法。
這就相當於，籃球運動員通過不斷練習，能夠根據不同位置不同角度，採取對應的投球姿勢和力度——距離遠時大力投球、突破扣籃時三步跨欄……
不管Mate 20系列手機是帶在身上、捧在手心、還是放在跑步機上走跑，它都能準確識別出來，都能採用相對應的計步模型實現精確計步。
值得一提的是，經過不斷優化，華為Mate 20系列跑步機計步黑科技，計步準確率已經高達96%！達到了手機帶在身上一樣的水平。
有趣的靈魂21克，美好的身材90斤！
奔跑吧，做個“有靈魂”的跑者，在健身房，在跑步機上！
備註：華為Mate 20系列用戶可以率先體驗此功能（華為運動健康版本9.0.4.332），後續會在更多華為手機上線，敬請期待。
End
部分圖片來自互聯網。
修訂：buynow/侯哥/吉吉
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