Caratteristiche e funzionamento dei fitness band, smartwatch e sportwatch

Fitness band, smartwatch e sportwatch sono con tante alternative e varianti di un dispositivo che rende il nostro polso smart.

Un primo aspetto da affrontare quando si parla di dispositivi da polso consiste nel definire in mo­do corretto le diverse categorie di oggetti che spesso sono indicate in modo generico e erroneo con il termine smartwatch. Consi­derando quanto offre il mercato sarebbe più corretto utilizzare almeno quattro categorie: fitness band, fitness watch, smartwatch e sportwatch. Come vedremo esistono molti punti di contatto tra le caratteristiche di queste famiglie di dispositivi, ma an­che differenze così macrosco­piche che è necessario fare un distinguo molto netto. Comin­ciamo quindi con la disamina delle componenti principali che portano a differenziare queste categorie e i prodotti che gli appartengono.

Display

Il display è il primo elemento che cattura l’attenzione quan­do si osserva un dispositivo da polso. Al posto delle classiche lancette troviamo in quasi tutti i casi un display che permette  di riprodurre quadranti di ogni tipo: da quello standard tipico degli orologi analogici a diverse tipologie di quadrante digitale in grado di proporre all’utente le informazioni più disparate (l’ora, il numero dei passi, la distanza percorsa, la frequenza cardiaca e le notifiche).

La scelta della tecnologia impie­gata per il display dipende dal risultato che il produttore vuole ottenere e influisce anche su altri aspetti del dispositivo, prima tra tutti l’autonomia complessiva. Molti dispositivi utilizzano scher­mi Lcd in grado di riprodurre ca­ratteri e immagini nitide e incisive anche in condizioni di piena luce; alcuni display implementano la tecnologia touch che permette di interagire con il dispositivo senza dover ricorre ai tasti fisici. L’inte­razione touch però non è priva di difetti, complice la ridotta super­ficie del quadrante e la possibilità tutt’altro che remota di avere le mani umide se non bagnate o sporche mentre si esegue uno sforzo fisico o un’attività indoor o all’aperto.

Alcuni dispositivi specifici per lo sport fanno ricorso alla tecno­logia e-ink simile a quella degli ebook per offrire ima maggiore autonomia complessiva. Questa tecnologia permette di leggere in modo chiaro e nitido le in­formazioni quando è presente una luce esterna, ma richiedono la presenza e l’attivazione della retroilluminazione per rendere visibile il quadrante al buio o in condizioni di scarsa luminosità.

Le fitness band sono oggetti semplici per chi vuole restare in forma. I fitness watch aggiungono funzioni evolute da smartwatch.

Batteria

I dispositivi da polso sono piccoli e trovare spazio al loro interno per integrare una batteria suffi­ciente per alimentare l’elettro­nica e il display per un tempo ragionevole non è semplice. La piccola batteria a bottone presente negli orologi classici dura senza problemi più di un anno, niente a che vedere con i moderni dispositivi elettronici da polso. Con questa categoria di oggetti si spazia dalla ricarica giornaliera fino a un’autonomia che nella migliore delle ipotesi può rag­giungere le due settimane sui modelli dotati di display a basso consumo; un discorso a parte è quello delle fitness band che non essendo dotate di grandi display possono durare anche qualche mese.

Il fastidio più grande da affron­tare è quello di doversi portare appresso il cavo di ricarica; se, infatti, la maggior parte dei di­spositivi dispone di un alimenta­tore Usb e di un cavo, è proprio quest’ultimo il vero problema. I cavi di collegamento hanno con­nettori proprietari con contatti esterni (per essere impermeabili i dispositivi non possono avere porte di collegamento come gli smartphone) oppure basi di ri­carica a induzione magnetica.

Se siete curiosi, guardate la recensione che ho fatto del fitness band Garmin Vivosport

Sensori

Il cuore dei moderni dispositivi da polso consiste di un pacchetto di sensori che permettono di rile­vare parametri relativi all’attività fisica e parametri biologici. Gli accelerometri, accoppiati a giro­scopi, sono i sensori che permet­tono di rilevare il movimento, le accelerazioni e le decelerazioni del dispositivo; da queste infor­mazioni è possibile ricostruire le caratteristiche del movimento (camminata, corsa, nuoto, ecc.) che il corpo sta eseguendo. Il sen­sore cardio permette di registrare la frequenza cardiaca e di fornire dati molto importanti per algorit­mi complessi che integrano i dati di movimento con quelli cardiaci per creare un profilo avanzato dell’attività, ma anche per ela­borare il profilo del sonno.

I sensori cardio meritano un approfondimento particolare. I dispositivi da polso sfruttano la tecnica PPG (fotopletismografia) per registrare i cambiamenti del volume ematico attraverso la va­riazione di assorbimento della luce attraverso la cute. Sotto la cassa di un dispositivo da polso in grado di registrare la frequen­za cardiaca sono presenti una serie di emettitori e di rilevatori di luce. La densità dell’emoglo­bina (contenuta nei globuli rossi) all’interno dei tessuti e quindi anche negli strati della cute varia durante le fasi di sistole e diasto­le del cuore. Tale variazione in­fluisce sulla rifrazione della luce che colpisce e penetra nei tessuti; è quindi possibile fotografare la frequenza della variazione nella rifrazione della luce emessa dal sensore cardio e derivare così la frequenza del battito cardiaco. I sensori cardio da polso non so­no né i migliori né i più precisi, sebbene siano sempre più diffusi, perché sono soggetti a rumore ot­tico (solo una frazione della luce irradiata dall’emettitore fornisce dati utili), risentono del fototipo al quale appartiene la persona (quantità di melanina presente nella pelle), soffrono della po­sizione in cui effettuano la mi­surazione (la presenza di ossa, tendini, legamenti e cartilagini influisce sulla qualità dei dati rilevati in funzione del tipo di luce che si utilizza) e risentono delle caratteristiche individuali di perfusione, ovvero le carat­teristiche di vascolarizzazione attraverso i capillari.

La scelta della frequenza lu­minosa da utilizzare è molto importante: lunghezze d’onda brevi (luce blu) hanno una bassa penetrazione nei tessuti, mentre lunghezze d’onda più lunghe (luce rossa e infrarossa) arrivano agli strati più profondi dei tes­suti. Nel mezzo troviamo la luce verde che rispetto alle altre risen­te meno del movimento. Questo è il motivo per il quale la mag­gior parte dei sensori cardio da polso utilizzano emettitori a luce verde, spesso accoppiati anche ad emettitori a luce infrarossa. Altri sensori utili per profilare in mo­do approfondito l’attività fisica sono il Gps e quelli ABC (altime­tro, barometro e contapassi, ovvero la bussola). 11 primo permette di registrare le coordinate Gps che possono essere utilizzate per co­struire una vera e propria traccia dell’attività fìsica sovrapponen­dole a una mappa cartografica (la soluzione più diffusa è quel­la che combina i dati Gps con i dati di Google Maps). I sensori ABC permettono di registrare dati importanti per calcolare l’elevazione relativa e quella assoluta e la direzione rispetto al nord magnetico. L’elevazione relativa è, in soldoni, la diffe­renza di quota tra due momenti distinti di rilevazione; grazie a questi dati è quindi possibile ottenere un profilo altimetrico della propria attività. L’altimetro utilizza le informazioni di pres­sione restituite dal barometro: la pressione atmosferica cambia al variare della quota e proprio queste variazioni permettono di stabilire di quanti metri si è saliti oppure scesi. Per molti sportivi, un esempio lampante è quello di chi pratica alpinismo, la quota relativa non è un dato sufficiente. Gli sportwatch, quindi, offrono generalmente anche la possibilità di visualizzare la quota assoluta. In realtà a livello hardware non cambia nulla, mentre all’uten­te viene fornita la possibilità di impostare una quota conosciuta o di utilizzare quella fornita dal Gps per accoppiare la pressione atmosferica a quella rilevata e ottenere così non solo l’eleva­zione relativa, ma anche la quota assoluta sulla base dei dati di partenza. L’altimetro barometri­co, infatti, deve essere tarato per­ché a parità di quota la pressione atmosferica cambia in funzioni delle condizioni meteo.

Sistema Operativo

Con un po’ di ironia potremmo dire che gli orologi meccanici hanno fatto il loro tempo, anche se per diletto o passione sono an­cora molte le persone affezionate a questo tipo di oggetto. Al posto di precisissimi meccanismi e in­granaggi, i moderni dispositivi da polso sono un concentrato di tecnologia: nel ridottissimo spa­zio della cassa troviamo – sotto al display – un processore, chip accessori, una batteria, una rete di sensori e di antenne. Per far funzionare tutto ciò è necessa­rio un sistema operativo, un po’ come avviene sugli smartphone.

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A tal proposito anche in questo caso ogni produttore ha deciso di seguire una propria strada, un po’ per la mancanza di uno standard in questa fase di rapida crescita e un po’ per trattenere in casa i frutti degli investimenti in ricerca e sviluppo. Ecco alcuni esempi: il Watch di Apple utiliz­za WatchOS, il Samsung utilizza il sistema operativo Tizen, Fitbit ha sviluppato il proprio FitbitOS, mentre altri produttori co­me Asus, Fossil, Huawei, LG, Motorola e Sony si affidano al sistema operativo Android Wear sviluppato da Google.

Se siete curiosi, guardate la recensione che ho fatto dello sportwatch Garmin Vivoactive 3

Applicazioni

I wearable più evoluti permet­tono di installare app e widget sviluppati ad hoc per sfruttare i sensori e i dati rilevati. Le app possono offrire accesso ad alcu­ne applicazioni installate sullo smartphone, permettere di vi­sualizzare le informazioni in un formato diverso sul display, oppure permettere l’accesso a servizi online attraverso la con­nessione dello smartphone o la connessione diretta alla rete cellulare.

Per poter installare le app biso­gna passare per appositi store online messi a disposizione dal produttore del dispositivo o legati al sistema operativo uti­lizzato. In alcuni casi è possi­bile eseguire l’installazione sia attraverso la connessione Blueto- oth tra dispositivo e smartphone sia col legando il dispositivo da polso a un computer.

App e servizi sono il terreno di gioco ideale per gli smartwatch, mentre gli sportwatch sono uno strumento per veri sportivi.

Compatibilità con lo smartphone

Come abbiamo detto gli indossa­gli da polso sono legati in modo più o meno profondo a un’app che opera sullo smartphone. È quindi naturale chiedersi se esiste un limite di compatibilità tra il dispositivo da polso e lo smartphone.

Attualmente l’unico dispositi­vo che impone un vincolo tra la marca dello smartwatch e quella dello smartphone è il Watch di Apple che può essere abbinato solo a un iPhone (niente iPad e niente Mac). Anche il Gear S3 di Samsung, infatti, ora può essere utilizzato con tutti i dispositivi che montano un sistema opera­tivo Android, a differenza del precedente modello che poteva essere abbinato solo a un termi­nale Galaxy sempre di Samsung. Gli altri dispositivi indossabili possono essere utilizzati con qualunque smartphone dota­to di connessione Bluetooth in quanto le app di accoppiamen­to sono disponibili sia sull’App Store di Apple che sul PlayStore di Google.