【錶測】深談Bryton Cardio 60鐵人錶 (上)

小童
發表於2013/06/12
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這是一支外表簡潔但內在複雜的運動錶,雖然它只是手腕上的一支錶,卻可以帶來許多重要的運動功能訊息,小小的方圓帶給運動者大大的驚奇,這回我們一起了解這支精彩的國產錶…

廠商主打這是一支三鐵錶,不過我認定它是一支多功能的運動錶,總結測試Cardio-60的經驗,我認為它可以支援運動項目有:健走、跑步、騎車、室內運動、游泳、還有其它與強度與熱量消耗相關的有氧運動項目,為了支援這些運動功能,這支錶包含了以下重要的硬體連繫功能:感應距離、心跳、步頻與踏頻相關的硬體,為了節省篇幅,我利用下面的流程圖幫大家理解它的結構與功能,各位只要細心地看這張圖,就可以抓住Cardio-60的主要結構:


圖表一:Cardio-60的硬體連繫結構圖

上面這張圖只是硬體結構圖而已,這支錶最精采的部分在於Bryton利用這個結構,將最新的近十年來符合運動生理重要的訓練理論,都內建在手錶中,可以說這支錶完全對準最現代的有氧運動生理科學,它提供使用者與教練一個很好訓練工具,底下且聽我說明Bryton精心設計的功能:

  1. 基礎或核心概念依個人的生理條件,提供使用者最正確的運動強度。
    1. 建立個人化的資料:性別、年齡、身高、體重。
    2. 建立個人化的生理數據:除了上述資料外,還可以協助個人測試當前運動能力或生理反應的相關數據,例如無氧閾值(LTHR)、最大心跳(MHR)、休息時心跳等相關生理數據、甚至個人運動能力如三千、五千公尺等距離的測試。透過前面說的運動能力與運動生理兩項個人化數據,這支錶幫使用者設定最科學化的運動強度,唯有針對個人運動生理條件所設計的課程,才能達到最佳的訓練效果。
  2. 核心運算功能 (Data Engine)
    1. 重要的心率數據運算:利用內建Bryton測試完成重要數據的推算,這個數據包括無氧閾值與最大心跳率,後面我將以跑步為例介紹這個測試。在Bryton測試中,乳酸閾值的心跳率(LTHR)是一個最重要的測試,這個測試在十多年前,由Joe Friel和Dave Scott兩大教頭提出來推廣,成為鐵人界最流行的簡便測試方法,後來加州一所大學針對幾個方法進行研究性的比對,他們證明LTHR的確提供一個簡便且精準的測試,其測試研究報告請參考[1]
    2. 運動配速演算:除了Bryton內建測試運動能力的功能外,還可以由使用者把當前最佳成績輸入手錶中,然後利用這個成績精準的推算各種距離的配速或強度。
    3. 熱量消耗運算:除了性別、年齡、身高、體重外,將心跳值列為熱量消耗計算參數之一,使用熱量計算比一般錶更為精準,關於以心跳值為基礎的熱量計算,參考文章[2]很具代表性。

 


圖表二:Cardio-60連接幕面

Cardio-60連接電腦:利用廠商搭配的USB連接線,連上電腦後,就可以看到電腦幕面上出現如右圖的連接幕面,所有的運動資料管理就是透過這個使用者介面展開,非常容易就可以進入這支錶的世界。

以下暫時跳開這個連結,我們先從使用者的角度看看這支精彩的運動錶,然後結合現有的訓練理論,剖析如何運用這支錶進行訓練…剖析的順序大約如下:

  • 剖析跑步功能
  • 剖析單車錶功能
  • 解讀游泳功能
  • 三項鐵人測試
  • 鐵人聖經與Cardio-60
  • 天馬行空談Cardio-60

 

剖析跑步功能

跑步只是這支錶的重要功能之一,本單元將以跑步為例,和各位一起細細品嘗這支錶,下面這張表是跑步功能的相關重要功能,後面我從這張表展開,一一解析它的功能…


圖表三:Cardio-60主要的跑步功能表

在我的前文中,曾經探討過跑步成績的預測,有興趣的人請看下面這篇文章:「跑步計算器—總結篇

Cardio-60也有一個針對各種距離的跑步成績預測,在這裡,我再把那篇文章的例子拿出來,配合Cardio-60的內建預測功能,做一個比較,如下表:我假設某跑者的最佳五千公尺成績為21:30,把這個成績套進各個理論,從下表中可以看到各種距離 (包含10K/21K/42K) 的推算結果在各種方法間的差異。


圖表四:以5K@21:30為例,各種理論模型推算跑步成績的結果

從圖表四可以看到,Cardio-60和跑步世界用的都是Riegel公式推算跑步成績,Riegel公式如下:

上面公式中D1與T1是個人某項目的測試成績,根據D1與T1推算跑步距離D2的成績T2。

跑步世界 (Runner’s World) 的成績預測器 (Race Time Predictor) 也用這個公式幫跑者預測成績,並以這個預測器為核心幫跑有設計跑步課程,各位可自行進入瀏覽。

各位如果擁有Cardio-60/Cardio-40,可以嘗試買跑步世界的訓練課程,這支錶可以和跑步世界的課程搭配得非常好,所有的課程內容都可以輸入這支錶。

 

以下我們就開始談這支錶的測試與應用…GPS心跳運動錶有兩個重要的且和運動強度有關的核心功能:一個是反應生理狀態的 “心跳值”,另一個是反應身體操作強度的 “速度”。心跳值的部分,各廠商都做得很準了,沒甚麼好討論的;速度的部分完全要靠GPS感應來推算,這部份就需要靠廠商各顯神通了,底下我們來看看這支錶的GPS測距能力…

Cardio-60跑步距離測試:

在跑步過程中,最重要的數據是距離,速度則是由距離與時間換算後的結果。Cardio-60靠內建的GPS定位並計算距離,由於GPS大約有五公尺以上的隨機誤差,加上有時候GPS接收衛星訊號的敏感度不夠,工程師們必須使出渾身解數寫程式推算出跑者的軌跡,既然不是直接量測,而是推算的軌跡,必定有誤差。這個單元我們就來看看Cardio-60對距離的推算能力、或者循跡能力,測試方法如下:

  1. 把Cardio-60戴在手腕上,沿著400公尺第一跑道靠內側30公分處跑步,沿著這條30公分的路徑才是標準的400公尺距離,如下圖:

    圖表五:
    正確的400公尺測試法:沿著第一跑道內側跑,才是最接近400公尺的距離。
  2. 利用設定功能,在跑步項目中,把Cardio-60設定成每400公尺提示一次,並將GPS切換到 “正常模式” (省電模式在訊號比較差的環境,如市區或林蔭中等環境,會有比較大的誤差,但是計算距離與取樣頻率與正常模式一樣,都是四秒一個點)。
  3. 測試過程不能停頓 (消除啟動誤差),手中握六塊黏土,每當Cardio-60震動提示完成400公尺時,立刻在震動提示的位置丟一顆黏土做為標示。
  4. 連續跑七圈,共丟下六塊黏土在地上,記錄六塊黏土的位置,判讀GPS提示每圈400公尺的精確性,並同時比對總累計距離與跑道實際距離的誤差。
  5. 觀察重點:(這個測試方法同時考驗:啟動誤差、穩定度、循跡能力)
    1. ??在400公尺直道的穩定性:在晴朗的天候下,如果在直道上的軌跡不穩定,像醉漢走路一樣彎曲,代表這個GPS的可信度不高。
    2. 在彎道的循跡能力,最好不發散,並建議收斂在三條跑道內(三條跑道寬度=1.22 X 3=3.66公尺),剛好在GPS感應的極限與計算的能力範圍內,否則它的彎道運算能力不佳。
    3. 判讀黏土的落點,是否都在正確的400公尺位置上:理論上,六個黏土都要完全落在跑道起點上,但由於GPS的計算誤差,實際上六顆黏土會落在起點附近。
    4. 把Cardio-60的總距離讀出來,和實際七圈(2800公尺)比較誤差值。

圖表五:跑步案例解析(一)

 

跑步觀察案例解析(一):

觀察項目(1) 總誤差:這個測試跑了七圈 (2,800公尺),Cardio-60顯示是2,770公尺,誤差約30公尺,誤差率約 30/2800%= 1.07%,以此推算跑全馬的誤差可能為 (42km*1.07%=450公尺)。

觀察項目(2) 循跡能力:在某種跑步速度下,從直道與彎道軌跡,可以判斷GPS的循跡能力,這個案例中,在直道中看不到亂飄的訊號,代表在直道中很穩定;在彎道中也都收斂在三條跑道 (三條跑道寬度為1.22X3= 3.66公尺)的範圍內,代表它在彎道中的循跡運算已經可以控制在GPS的運算極限內。除了山路外,在大部份的路跑賽中,很少會看到比400公尺跑道還嚴格的彎道,所以這支GPS應付大部分的路況綽綽有餘。

觀察項目(3) 每四百公尺的穩定性:GPS總距離準,不一定代表這支GPS很準,如果第一圈GPS顯示350公尺,第二圈顯示450公尺,雖然兩圈剛好是800公尺,但是兩圈的測試差異達100公尺,這種是不合格的GPS。合格的GPS除了總距離要精準外,分段距離也要具有一致性,在這次測試中,我利用GPS的400公尺分段提示,配合黏土塊標示,測試Cardio-60每400公尺的穩定度,結果顯示,前五塊黏土都落在五公尺的範圍內,只有一塊漂出去;這代表我的前六圈中,GPS的400公尺分段誤差在五公尺以內,這算是很穩定的計算能力。

以這個測試案例,相對於起點,六塊黏土落點所標示的總誤差值計算如下 (其中第一點含啟動誤差估計值)

總誤差值=-10 -1.3-0.7-0.6-0.4-15.2=-28.2 (總誤差約等於 -30公尺)

GPS顯示讀值=實際跑道長+總誤差值=2,800-30=2,770公尺

總結這趟測試案例:不論直道或彎道,各圈軌跡穩定漂亮,誤差值也在1%左右,如果在這個跑道上跑一個馬拉松,總誤差大約400多公尺,算是蠻能接受的誤差。

 

跑步觀察案例解析(二):

我把最近幾次的測試都列出來,如下表,雖然1,600公尺那次測試誤差比率較高,但是把所有的距離與誤差加在一起,它的總誤差率為 =(14728-14800)/14800=-0.5%

上面的總距離誤差代表,我在跑道上總共跑了14.8km,Cardio-60與實際距離的誤差為-72公尺 (14728-14800=-72)。如果我把啟動誤差也加回來,這支Cardio-60在14.8km的誤差絕對不到50公尺,這算是很小的誤差。熟悉統計的人應該可以理解我的目的,在統計與量測意義上,以上兩個測試案例中,我不只觀察總誤差,我還分段觀察每一圈400公尺的穩定性,大致上說來,雖然GPS的讀值在每圈400公尺有時高有時低,但是它的總誤差量只有-0.5%。

以上測試結論告訴我:在平路且過彎不太多的路徑中,Cardio-60還蠻準的,類似金石馬、富邦馬或高雄馬/星光馬這種都會平路馬,我們可以信賴Cardio-60的距離/速度顯示結果。

GPS本來就會有誤差,我們使用者在日常練習中,必須練習觀察誤差率,測過幾回合後,您就會熟悉誤差範圍,這支錶才會成為您的忠實運動夥伴。在無數次反覆2,800公尺的跑道測試中,偶而Cardio-60的誤差會跑到2%左右,絕大部分都可以守在<1%的範圍內,這樣的誤差範圍蠻不錯的。未來,我會設計一個比這回還精采的測試法,大家等著瞧!

 

看完Cardio-60的路徑測試的可信度後,我們再來看看這支錶最重要、也是最與眾不同的核心設定,這個核心設定包含兩個重要的項目:心跳設定與3千/5千公尺成績設定,多了這兩個項目的設定,讓這支錶的訓練功能顯得非常科學化,以下我將解開這支錶的重要核心…

  1. 3千/5千公尺成績設定:全力衝刺三千或五千公尺個人成績後,Cardio-60自動將這項記錄列入手錶中,再利用Riegel公式計算跑者各種距離的速度,這些數據將協助跑者設計訓練課程的依據。
  2. MHR (最大心跳率):大部分心跳錶的最大心跳率(MHR)計算都是用公式  “MHR=220-年齡” 推算,這種算法會有誤差;真正要得到個人的MHR,還是要進入賽道實際測試,這支錶提供MHR自動測試功能,只要依照它的顯示進行測試,就可以得到個人的MHR。
  3. LTHR (Bryton 測試):在跑步或騎車的領域中,它的真正名稱是 “30min TT”,這是專為測試個人乳酸閾值而設計的簡易方法,在參考文章[1]中,作者以不同血液生化值和幾種跑道測試,證明30min TT是一個最簡便且信賴度很高的方法。
    我先介紹這個測試的理論依據:當我們逐漸增加跑步速度時,身體的運動生理會逐漸從有氧轉到無氧,在有氧的極限下的心跳值,就是無氧閾值 (LTHR),這時候血液中的乳酸值大約是4 mmol/L,一般人在這個強度下運動,可以持續30~60min左右;但是一般人無法精準操作在這個值,於是專家們就設計30min TT,操作方式是用個人
    最大平均速度穩定的持續跑30min,並計算後20min的平均心跳,這個心跳值就是LTHR

三項鐵人兩個重要的教練Joe Friel和Dave Scott都曾在Inside Triathlon推薦30min TT,近來Joe Friel更是把這個測試法寫入中文第二版的 “鐵人三項聖經”,有這本書的人請看第四章 “強度”,他的書中心跳統計表中的5a就是LTHR。

底下我直接切入Bryton測試如何測試LTHR (乳酸閾值),如下圖,在熱身準備完成後,進入Cardio-60中的Bryton 測試,直接啟動執行,整個過程需要50分鐘,第一個十分鐘是熱身期,以舒適的速度輕快跑,第二個十分鐘進入乳酸閥值的配速跑,然後用同樣的速度進入最後持續20min的心跳測試,整個測試在第四十分鐘結束,然後緩跑10min,跑完後,將數據儲存在手錶中,手錶同時會閃出LTHR=181,這個數據會被存入手錶的設定中,成為後續跑步訓練中的重要參考依據。

上面這張圖中33~40min中間,雖然我維持了心跳 (紅色線),但速度與步頻掉下來了 (藍線),據聖經的講法是:在這個強度下,我的有氧耐力不足;根據聖經的建議,這次算是不完美的Bryton測試,我的最近Conconi Test的結果是176/177左右,所以我猜下次測試時,心跳控制在175~179,就可以測出更漂亮的結果,詳情請看聖經的第四章圖4.4和圖4.5。我覺得Bryton測試很準,也很好玩,第一次測試的人,需要跑個兩三回才能得到漂亮的結果。等將來有空時,再針對這個項目寫一篇更深入的文章。

討論完Cardio-60兩個科學核心 (心跳與強度) 後,我要利用這個核心功能,配合網站的功能,示範兩個課表:Yasso800、初學者走跑課程:

1. Yasso800:Yasso是馬拉松訓練中常用的一個訓練範例,所以在這裡我特別用Yasso800為例,用Bryton Cardio-60寫一個訓練程式;關於Yasso800的操作原理與過程,請參考我的前文 “Yasso 800s”。

Yasso800的操作方式是用五千公尺的配速,跑800公尺,中間再以一半的速度跑400公尺緩衝,總共循環6~10趟,這是最大攝氧量訓練的方法之一,這種方式和一般的間歇訓練類似,下面是一個七趟的Yasso800範例:

  1. 第一階段用輕鬆跑 (Easy Run) 熱身10分鐘。
  2. 第二階段拉高速度用乳酸閾值 (LTHR or Tempo Run) 跑5分鐘,讓身體進入充分準備狀態。
  3. 進入Yasso800主課程,用五千的配速跑800公尺。
  4. 再跑400公尺慢速度,速度大約是第3步驟的一半。
  5. 用輕鬆跑消耗100大卡的熱量。

?在Yasso800這個課程,我示範了Cardio-60幾個重要的設定方式,這些設定包括:時間長短設定配合不同配速 (步驟1與步驟2)、某特定距離配合不同配速 (步驟3與步驟4)、最後再用某種配速消耗掉100kcal熱量 (步驟5)。這麼具有彈性的設定,提供教練與選手一個很大的彈性空間設計課程。

2. 走跑課程:下面這個課表適合初學者,它的核心包含兩趟 (第二/第三步驟) 循環。

  1. 2x(快走 30大卡 + 輕鬆跑 40大卡)
  2. 配合前後的熱身與收操,總共消耗182大卡。