科技的美学：浅谈 Apple Watch 的有趣细节（上）

Marcus
2020-10-12 10:45

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一、写在前面

如果要选出一款销量可观但缺少讨论度的消费级电子产品，我相信 Apple Watch 一定榜上有名。经过五年的发展，Apple Watch 凭借 55% 的全球市场份额荣膺 2020 年第一季度的智能手表销量冠军[1]；与它的商业成功形成对比的是，与 Apple Watch 相关的讨论始终不多：众所周知，iPhone 12 在 10 月 14 日发布后，为期一年的 iPhone 13 发布会即将开始，而同为苹果秋季发布会主角的 Apple Watch S6 则陷入沉寂。

▲ IT 之家中，有关 iPhone 和 Watch 的文章数量对比

这也难怪，尽管 Apple Watch 在狭小的机身中容纳了完备的硬件，但它必须在 iPhone 的辅助下才能正常运行；而 Apple Watch 表盘上的信息，如时间、天气、日程，iPhone 都能在更大的屏幕上以更详细的形式呈现。换言之，Apple Watch 仿佛一部功能精简的 iPhone mini，它的亮点在 iPhone 的光环下显得不值一提。

不过，苹果在智能手表中下的功夫可不比在 iPhone 中的少。本文将根据作者的亲身体验，系统性地挖掘苹果深埋在 Apple Watch 中的功能与细节。希望本文能重新点燃家友们对 Apple Watch 的好奇心，让这款熟悉的产品再次让大家说一声 Awesome！[喷鼻血]

二、初看 Apple Watch 外观

Apple Watch 的有趣细节在屏幕点亮前就进入我们的眼帘。“麻雀虽小，五脏俱全”，Apple Watch 也是如此。在缺少额头、下巴的情况下，iPhone 上司空见惯的 Home 键、光线感应器都失去了摆放位置。如何在狭小的机身中实现“苹果式”的人机交互成了首要难题。

作为一款小屏设备，Apple Watch 使用“数码表冠”辅助手指进行缩放、滚动等操作。对于经典机械表而言，表冠是手表唯一的交互元素。因为驱动指针前进的擒纵结构由齿轮构成，一个前后旋转的圆形表冠自然成为调节齿轮的首选。但对于 Apple Watch 等电子表而言，想把表冠的旋转编译成可被电路理解的信号就没那么容易了。

为了将表冠与 Apple Watch 近乎无极的缩放、滚动动画配合起来，苹果使用了一套光电系统来捕捉“数码表冠”的运动数据。用 Tim Cook 的原话说就是 [2]：

借助红外线和光敏二极管，Apple Watch 可将“数码表冠”的旋转变成电子信号。即使用户不知道其中的原理，他们也能享受到与机械表相似的简易、精致的使用体验。

虽然在小小的表冠里使用红外线听起来很玄妙，但这套系统说白了就是鼠标里的光栅技术。当表冠旋转时，它会带动一个遮挡物间歇阻断红外线的光路，这样光敏二极管就会接收到一个闪烁的光信号，进而把它转化成电压脉冲 [3]。

相比复杂的电路结构，“数码表冠”借助光电系统实现的高精度运动识别更让人印象深刻。因为人的手指无法保持绝对静止，只要手指尚未离开表冠，无论你是否在施力转动，Apple Watch 都能通过表冠的微小运动感知手指的停留。因此，当你慢慢转动表冠时，WatchOS 的列表会一顿一顿地前进；而当你像玩飞轮似的快速滑动表冠，Apple Watch 感知到手指离开，便会让列表顺着惯性继续滚动一段距离。

为了尽可能拓展 Apple Watch 的显示面积，苹果将机器正面的传感器全部移除。Touch ID、前置摄像头这类 Apple Watch 不需要的功能还好说，但一个智能设备不能没有环境光感应器。

▲ 在黑暗环境下，Apple Watch 会降低屏幕亮度

既然要选一个感知光线的开口，朝上的显示屏无疑是最佳位置。为了不干扰显示效果，苹果把一片太阳能电板放在了 OLED 面板下方。这块电板不用于发电，而是将穿过 OLED 屏幕的环境光转化成电压信号 [4]。相比传统的传感器，太阳能电板是一片敏感的薄膜，它可以放在屏幕的任意位置，且数量不定，十分灵活。

借助内置于屏幕的环境光传感器，Apple Watch 得以检测手表正面是否有物体覆盖。当用手掌盖住表盘时，Apple Watch 会进入息屏模式；如果有电话转接到 Apple Watch 上，捂住手表 3 秒，静音模式便会开启。自然的交互让 Apple Watch 易用且可靠。

顺带一提，赋予 Apple Watch 刷卡能力的 NFC 天线也镶嵌在屏幕的边框中。Series 4 之前的型号，WIFI、蜂窝数据的天线也是通过屏幕与外界沟通的。

简单看了看 Apple Watch 的外观后，终于到了开机环节。Apple Watch 不是独立的设备，它在首次开机时需要用 iPhone 激活；而手表与手机配对时，一个只出现过一次的粒子动画特别抢眼。

使用 iPhone 扫描 Apple Watch 上的“粒子云”，手机就能识别 Apple Watch 的身份。虽然漂浮的粒子让整个配对过程充满魔幻气息，但这技术说白了就是让二维码以动态且不易察觉的方式显示出来，以满足苹果强迫症般的审美标准。

看似杂乱无章的粒子动效其实是隐藏二维码的障眼法，这套系统的核心就是欺骗人的感官。人眼虽是现代科技无法企及的精密光学器官，但它有许多局限性：用于感知颜色的视锥细胞只有红、绿、蓝三种。

举个例子，如果一束黄光射入眼睛，因为感知绿色的细胞与感知红色的细胞对黄色的敏感度都是 50%，它们中被激活的细胞数量大致相同；而感知蓝色的细胞对黄光完全不敏感，因此没被激活。大脑根据“红、绿两种细胞激活数量相等”这一结果，判断光线为黄色。

同理，如果我们将等量的红光、绿光射入眼睛，红色细胞与绿色细胞的激活数量与黄光时的情况一样，依然是相等的，大脑就会误以为光线仍然是黄色。这就是颜色混合的原理 [5]。

值得注意的是，若想将红光、绿光混合成黄色，这两束光未必要同时到达人眼，它们的到达时间差个 0.01 秒依然能产生混合效果。

比如，我想让 Apple Watch 的某个区域显示为黄色，正常情况下只需将像素点中的红色子像素与绿色子像素点亮即可；但如果我让这片区域的像素以 60Hz 的频率交替显示红色、绿色，其实也能呈现黄色的视觉效果。

上述两种显示方式虽能骗过人眼，但骗不过 iPhone 的摄像头。我们只需将二维码中的矩形图案以交替显示的方式伪装成其他颜色，人眼就无法察觉二维码的存在；如果再用动态粒子扰乱用户的视线，那几乎就没有破绽了。而在 iPhone 的视野里，颜色闪烁的部分即为二维码，识别方式和普通二维码并无区别

三、再看 Apple Watch 表盘

智能手表之所以为“手表”，关键在于它的主屏幕是表盘，而不是 App 桌面。作为一个看时间的工具，Apple Watch 首先得保证时间的准确性。在手机、电脑全面普及的 2020 年，获取时间信息已经成为呼吸、喝水般习以为常的事，以至于大家逐渐遗忘 iPhone 与 Apple Watch 到底是通过何种方法计时的。

时间是不可捉摸的抽象概念。人类无法直接认知时间，于是通过与时间相关的自然现象来衡量时间的流逝。最简单的要属昼夜、四季的更迭，稍复杂一点的有钟摆的往复运动，而沿用至今的则是摆轮、游丝构成的弹性振荡系统，它是所有机械表的心脏。至于 Apple Watch 这类电子表，石英晶体在电场中的振动频率成为了新的计时标准。

石英有个奇特的性质：当向按特定规格切割而成的石英薄片通电时，它就会以每秒 32, 768 次的速度稳定振动；换句话说，每当石英振动 32, 768 次，我们就定义时间过去了一秒。因为石英在振动时会产生电压，我们可以直接把石英接入电路，制成一个周期固定的振荡装置。我们称这种电子元件为“实时时钟电路”（RTC 电路）。

综上，Apple Watch 本质上是石英表。RTC 电路能保证智能手表计时的准确性，但想让 Apple Watch 根据用户的所在地自动校准时间还需要另一套系统的帮助。GPS、北斗等导航卫星可以提供定位服务，但它们也提供授时服务。

目前，我们一般以“协调世界时”（UTC）作为全球标准时间，而这个时间是由当下最准的钟 — 铯-133 原子钟 — 生成的。这口钟将铯原子振荡 9,192,631,770 次的时间设为一秒，而导航卫星则把原子钟的时间信息传递给 Apple Watch。当然，GPS 不是唯一的授时服务，NTP 服务器、蜂窝网络都能向设备提供标准时间。

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智能手表同时使用本地、在线的计时模块来保证时间信息的准确性，指针走慢、走快已经成为历史。得益于彩色 OLED 显示屏，Apple Watch 呈现时间的方式多种多样。现代感十足的动画表盘自不必说，它们将视觉效果放在第一位，时间本身反倒不重要了。

苹果在花里胡哨的同时，也设计了多款源自传统机械表的“复古”表盘。它们有用来计时的，有记录太阳运动的，而它们的共同点是：根本不会用。这也难怪，码表、天文表本就是机械表中的小类，它们内一圈、外一圈的刻度都有特殊的含义，使用时学习成本较高。不过，也正因为拥有这些“复古”表盘，仅仅发展了五年的 Apple Watch 竟有了点历史的厚重感。

▲ 遵循“新拟态”的设计风格，Apple Watch 的指针、刻度与背景都位于不同层级。细腻的阴影让扁平化的图案有了立体感

1. 计时码表

在表盘中加入计时器的需求源于赛马，而“视距仪”可以快速估算马匹奔跑的速度。三个小表盘的度量分别为：小时、分钟、秒。点按表盘，Apple Watch 进入计时模式。

此时表盘最外侧的一圈数字称为“视距仪”，即 60 秒内某个单位量的重复次数。打个比方，你在刷之家时使用码表计时，当你读完一则新闻后停止计时，指针停在 20 秒的位置，对应的“视距仪”数字是 180 单位/小时。这就是说，你阅读该则新闻耗时 20 秒，而你在一个小时可以阅读 180 则之家水文。

2. 正计时表

“正计时”是“倒计时”的反义词，即设定好起点，记录经过的时间。这个功能源自潜水表，用以计算潜水员待在水下的时间。当潜水员上浮时，他需要在每个深度层停留一会儿，让溶解于体内的氮气释放出来，防止回到水面时血液中产生气泡（减压病）。点按表盘，Apple Watch 进入正计时模式。

转动表冠，外侧的表圈便会旋转，绿色箭头指示计时的起点。确定起点后，点击绿色的“开始”键启动计时器。起点与分针间的虚线（在表圈上）指示经过的时间。刻度内侧的圆点用于指示 5 分钟的间隔，是潜水表的标志性图案。

3. GMT 表

为了统一各地的时间，人们按照经度将地球分为 24 个时区，而位于零度经线的格林尼治（英国伦敦）就被定为“零时区”，格林尼治时间也就成了“标准时间”（GMT）。中国采用东八时区，因此 GMT 加 8 小时即为我国时间。GMT 表盘最初为飞行员设计，它通过内外刻度同时指示两个时区，方便穿梭两地的飞行员快速查看时间。点按表盘，Apple Watch 进入时区设置模式。

红蓝两色的 GMT 表圈拥有 24 个刻度，早晚 6 点位于两色的拼接处。红色代表白天、蓝色代表黑夜。转动表冠，表圈开始旋转，中央的时区列表能帮助用户找到想要的时区。此处以纽约为例：

黑色的时针、分针指示本地时间，对应的刻度是内侧的 12 个数字，即图中所示中国下午 1:40；
红色的指针称为 GMT 指针，指示所选时区的时间，对应的刻度是外侧的 24 个短横，指针附近的刻度会自动变成数字，方便阅读。图中 GMT 指针指向蓝色区域 1 点，即纽约凌晨 1:40.

4. 太阳刻度表

昼夜变化大概是人类乃至地球一切生物最早使用的“时钟”。我国春秋时期就出现了基于太阳高度角的计时工具 — 日晷。但日晷需要安装在固定位置才能保证时间的准确性，故无法做成手表；Apple Watch 通过 OLED 显示器重现了一天中太阳光线的变化。点击表盘，Apple Watch 进入太阳模式。

中央的小表盘为普通刻度表盘，它会随虚拟太阳的移动而公转；
外圈的大表盘为太阳刻度盘，共有 24 个时刻，直接显示一整天的时间；
大表盘的指针为虚拟的太阳，它在不同位置有特定的光照效果。

▲ 日落：太阳与地平线重合的时刻；

▲ 民用黄昏：指日出或日落后阳光经过大气的折射，进而照亮低层大气与地球表面的时刻；此时天仍明亮，人们可正常进行户外活动；

▲ 航海黄昏：天光继续变暗，人眼无法分辨室外景物的细节，对于水手而言则无法看清地平线，转而依靠星星判断方向；

▲ 天文黄昏：天光非常微弱，大部分天体已可正常观测；

▲ 夜晚：太阳下降到地平线 18 度以后，折射的阳光彻底消失，天空完全陷入黑暗。

5. 加州表

对于经典的方形表盘，Apple Watch 把功夫花在了刻度上。

▲ 阿拉伯 - 印度数字：它起源于 9 世纪的印度，是现代阿拉伯数字的祖先。目前仍在西亚地区和部分南亚地区流行（如伊拉克）。它是首个合并了进位制与十进制的计数系统，且拥有“零”这个曾被西方视为禁忌的概念；

▲ 天城文数字：它起源于 13 世纪的尼泊尔，曾被广泛用于书写梵语经书。天城文对泰国、柬埔寨等东南亚国家影响深远。它同样是进位制与十进制的计数系统。

四、小结

在上篇中，我介绍了 Apple Watch 隐藏于机身中的精巧结构，以及具有历史底蕴的表盘设计。如果各位读者感兴趣，我会接着在下篇中介绍 Apple Watch 监测心率、血氧以及心电的原理，让大家明白表壳后面的一系列传感器都是做什么用的。想要收到后续通知，记得在开头点个关注哦。

电子产品有电子产品的美学。站在科技的高峰，我们应该继承钟表的文化，用现代思路重现经典，进而构建符合 21 世纪的钟表美学。苹果在 Apple Watch 中打磨的种种细节让来自流水线的消费品有了不输手工、定制的底蕴。这种难以言表却感受真切的使用体验，这大概就是苹果产品能在各个领域独树一帜的原因吧。

参考

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