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技術 運動計測装置、情報処理装置及び運動計測方法

出願人 ソニー株式会社
発明者 瀬上雅博椛澤秀年山下功誠村越象松本智宏
出願日 2017年3月29日 (2年11ヶ月経過) 出願番号 2018-511958
公開日 2019年2月21日 (1年1ヶ月経過) 公開番号 WO2017-179423
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 角度算出回路 発振パターン 回転コマ 無認識 速度関連情報 エネルギーハー 振動発生素子 電圧制御フィルタ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題・解決手段

本技術の一形態に係る運動計測装置は、検出部と、制御部と、出力部とを具備する。上記検出部は、検出対象に取り付けられ、空間内で運動する上記検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を検出する。上記制御部は、上記速度関連情報に基づいて上記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する。上記出力部は、上記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する。

概要

背景

近年、スポーツ科学、人間科学等の分野において、人や物体運動解析する装置の開発が進められている。この種の装置としては、検出対象に取り付けられた加速度センサジャイロセンサ等の出力から運動を計測する慣性センサ式、検出対象に取り付けられた複数のマーカをカメラ撮影し、そのカメラ画像を処理して運動を計測する光学式等が知られている。

例えば特許文献1には、ゴルフクラブ等のスイングを検出するセンサ部の出力データに基づいてスイング特徴情報演算し、当該スイング特徴情報と基準スイング特徴情報とを比較して、その比較結果を表示部に表示し、あるいは音、音声メッセージ音楽等で出力するスイング解析装置が開示されている。

概要

本技術の一形態に係る運動計測装置は、検出部と、制御部と、出力部とを具備する。上記検出部は、検出対象に取り付けられ、空間内で運動する上記検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を検出する。上記制御部は、上記速度関連情報に基づいて上記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する。上記出力部は、上記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する。

目的

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、検出対象の運動姿勢軌道をより直感的に把握することができる運動計測装置、情報処理装置及び運動計測方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
- 件
牽制数
- 件

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請求項1

検出対象に取り付けられ、空間内で運動する前記検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を検出する検出部と、前記速度関連情報に基づいて前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する制御部と、前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を出力する出力部とを具備する運動計測装置

請求項2

請求項1に記載の運動計測装置であって、前記制御部は、第1の運動学的物理量と第2の運動学的物理量とを前記運動特徴量として抽出し、前記第1の運動学的物理量に対応する第1の計測信号を前記第2の運動学的物理量に対応する第2の計測信号で変調した変調信号を生成し、前記出力部は、前記変調信号に基づいて前記計測信号を生成する運動計測装置。

請求項3

請求項2に記載の運動計測装置であって、前記制御部は、前記運動特徴量を抽出する演算部と、前記変調信号を生成する変調部とを有する運動計測装置。

請求項4

請求項2に記載の運動計測装置であって、前記制御部は、前記検出対象の接線速度を前記第1の運動学的物理量として抽出する運動計測装置。

請求項5

請求項2に記載の運動計測装置であって、前記制御部は、前記検出対象の加速度法線加速度及び運動仰角の少なくとも1つを前記第2の運動学的物理量として抽出する運動計測装置。

請求項6

請求項1に記載の運動計測装置であって、前記出力部は、前記計測信号として音波を発生することが可能な発音素子を含む運動計測装置。

請求項7

請求項1に記載の運動計測装置であって、前記出力部は、前記計測信号として光を発生することが可能な発光素子を含む運動計測装置。

請求項8

請求項1に記載の運動計測装置であって、前記検出部は、前記3軸方向の加速度を検出する加速度センサユニットを含む運動計測装置。

請求項9

請求項8に記載の運動計測装置であって、前記検出部は、前記3軸まわりの角速度を検出する角速度センサユニットをさらに含む運動計測装置。

請求項10

空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成することが可能な出力部を制御するための制御信号を生成する制御部を具備する情報処理装置

請求項11

請求項10に記載の情報処理装置であって、前記速度関連情報を取得する検出部をさらに具備する情報処理装置。

請求項12

空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する制御部と、前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する出力部とを具備する情報処理装置。

請求項13

空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を取得し、前記速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する運動計測方法。

技術分野

0001

本技術は、例えばユーザの身体動作計測する運動計測装置情報処理装置及び運動計測方法に関する。

背景技術

0002

近年、スポーツ科学、人間科学等の分野において、人や物体運動解析する装置の開発が進められている。この種の装置としては、検出対象に取り付けられた加速度センサジャイロセンサ等の出力から運動を計測する慣性センサ式、検出対象に取り付けられた複数のマーカをカメラ撮影し、そのカメラ画像を処理して運動を計測する光学式等が知られている。

0003

例えば特許文献1には、ゴルフクラブ等のスイングを検出するセンサ部の出力データに基づいてスイング特徴情報演算し、当該スイング特徴情報と基準スイング特徴情報とを比較して、その比較結果を表示部に表示し、あるいは音、音声メッセージ音楽等で出力するスイング解析装置が開示されている。

先行技術

0004

特開2015−57193号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら特許文献1に記載のスイング解析装置においては、スイング開始から終了までの一連の動作の全体からスイング特徴情報を演算するものであるため、スイング動作過程時々刻々と変化するクラブ姿勢軌道良否直感的に把握することが困難である。

0006

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、検出対象の運動姿勢や軌道をより直感的に把握することができる運動計測装置、情報処理装置及び運動計測方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

本技術の一形態に係る運動計測装置は、検出部と、制御部と、出力部とを具備する。
上記検出部は、検出対象に取り付けられ、空間内で運動する上記検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を検出する。
上記制御部は、上記速度関連情報に基づいて上記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する。
上記出力部は、上記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する。

0008

上記運動計測装置において、出力部は、検出対象の運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成するように構成されているため、ユーザにとって検出対象の運動姿勢や軌道をより直感的に把握することができる。
ここで、知覚可能な計測信号としては、聴覚視覚触覚等によりユーザが識別可能な種々の信号を意味し、典型的には、音波、光、振動等が挙げられる。

0009

上記制御部は、第1の運動学的物理量と第2の運動学的物理量とを上記運動特徴量として抽出し、上記第1の運動学的物理量に対応する第1の計測信号を上記第2の運動学的物理量に対応する第2の計測信号で変調した変調信号を生成するように構成されてもよい。この場合、上記出力部は、上記変調信号に基づいて上記計測信号を生成する。
これにより、複数の運動学的物理量に基づく検出対象の動きをユーザに直感的に提示することができる。

0010

上記制御部は、上記運動特徴量を抽出する演算部と、上記変調信号を生成する変調部とを有してもよい。

0011

上記第1及び第2の運動学的物理量は特に限定されない。例えば、上記制御部は、上記検出対象の接線速度を上記第1の運動学的物理量として抽出するように構成されてもよい。また、上記制御部は、上記検出対象の加速度法線加速度及び運動仰角の少なくとも1つを上記第2の運動学的物理量として抽出するように構成されてもよい。

0012

上記出力部の構成は特に限定されず、例えば発音素子あるいは発光素子を含んでもよい。この場合、上記計測信号として、上記運動特徴量に応じて音階や音色、音量等が変化する音波が、あるいは上記運動特徴量に応じて色や強度、発光パターン等が変化する光が、それぞれ上記計測信号として生成される。

0013

上記検出部の構成も特に限定されず、例えば上記3軸方向の加速度を検出する加速度センサユニットを含んでもよいし、これに加えて、上記3軸まわりの角速度を検出する角速度センサユニットを含んでもよい。

0014

本技術の一形態に係る情報処理装置は、制御部を具備する。
上記制御部は、空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、上記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、上記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成することが可能な出力部を制御するための制御信号を生成する。

0015

上記情報処理装置は、上記速度関連情報を取得する検出部をさらに具備してもよい。

0016

本技術の他の形態に係る情報処理装置は、制御部と、出力部とを具備する。
上記制御部は、空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、上記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する。
上記出力部は、上記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する。

0017

本技術の一形態に係る運動計測方法は、空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を取得することを含む。
上記速度関連情報に基づいて、上記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量が抽出される。
上記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号が生成される。

発明の効果

0018

以上のように、本技術によれば、検出対象の運動姿勢や軌道をより直感的に把握することができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

図面の簡単な説明

0019

本技術の一実施形態に係る運動計測装置の概略構成を示すブロック図である。
上記運動計測装置の適用例を説明する模式図である。
上記運動計測装置における検出部の構成を示す概略斜視図である。
上記運動計測装置のシステム構成図である。
上記運動計測装置の主要部分の基本構成を示すブロック図である。
上記運動計測装置における演算回路の構成の一例を示すブロック図である。
上記運動計測装置における演算回路の構成の一例を示すブロック図である。
上記運動計測装置における演算回路の構成の一例を示すブロック図である。
上記運動計測装置における演算回路の構成の一例を示すブロック図である。
法線加速度及び運動仰角の算出方法を説明する図である。
上記運動計測装置の作用を説明する概念図である。
上記運動計測装置における信号発生回路の構成の一例を示すブロック図である。
上記運動計測装置における信号発生回路の構成の一例を示すブロック図である。
上記運動計測システムの動作例を説明するフローチャートである。
上記運動計測装置の作用を説明する図である。
上記運動計測装置の一作用を説明する図である。
上記運動計測装置の一作用を説明する図である。
上記運動計測装置の一作用を説明する図である。
上記運動計測装置の一作用を説明する図である。
本技術の第2の実施形態に係る運動計測装置の構成を示すブロック図である。
上記運動計測システムの典型的な動作例を示すフローチャートである。
本技術の第3の実施形態に係る運動計測装置の構成を示すブロック図である。
本技術の第4の実施形態に係る運動計測装置の構成を示すブロック図である。
本技術の第5の実施形態に係る運動計測装置の構成を示すブロック図である。
本技術の第6の実施形態に係る運動計測装置の構成を示すブロック図である。
本技術の第7の実施形態に係る運動計測装置の構成を示すブロック図である。

実施例

0020

以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

0021

<第1の実施形態>
[装置概要
図1は、本技術の一実施形態に係る運動計測装置の概略構成を示すブロック図である。図2は、運動計測装置の適用例を説明する模式図である。

0022

本実施形態の運動計測装置1は、図1に示すように、検出部10と、制御部20と、出力部30とを有する。運動計測装置1は、空間内における検出対象の各種運動学的物理量を計測し、その計測結果に応じて異なる音や光等の知覚可能な信号を出力するように構成される。特に本実施形態の運動計測装置1は、検出部10と制御部20とを有するセンサデバイス1Aと、出力部30を有する端末装置1Bとにより構成される。

0023

センサデバイス1Aは、ユーザUの検出対象部位に装着可能に構成される。端末装置1Bは、センサデバイス1Aと無線有線通信可能に構成され、典型的には、スマートホン携帯電話ノート型PC(パーソナルコンピュータ)等の携帯情報端末で構成される。

0024

本実施形態では例えば図2に示すように、ピッチング練習をするユーザUのボールを持つ腕にセンサデバイス1Aが装着される。センサデバイス1Aは、ユーザUの運動開始投球開始)から運転終了(投球終了)までの運動学的物理量を所定時刻ごとに又は連続的に抽出して端末装置1Bへ送信するように構成される。端末装置1Bは、上記運動学的物理量から取得される腕の接線速度や法線加速度等の計測結果に対応する情報を、音や光等の知覚可能な計測信号SwとしてユーザUへ報知するように構成される。

0025

検出部10は、ユーザUに取り付け可能なバンドフック等の装着具を有する筐体(図示略)と、当該筐体の内部に収容されたセンサモジュール図3参照)とを備える。検出部10は、空間内で運動するユーザUの実空間座標(以下、グローバル座標系ともいう)の直交3軸(図2においてX、Y及びZ軸)方向における速度の時間変化に関連する速度関連情報Voを検出する。

0026

検出対象としてのユーザUには、ユーザ自身だけでなく、ユーザが使用する運動器具が含まれる。検出対象がユーザ自身である場合、より具体的には、センサデバイス1Aが取り付けられる身体の一部(例えば、腕や足、頭部、腰部等)が検出対象に相当する。センサデバイス1Aはユーザの身体に直接取り付けられる場合に限られず、衣服帽子グラブ手袋)、リストバンドベルト等、ユーザと一体となって運動する部位に取り付けられてもよい。
一方、運動器具としては、例えば、ユーザが手に持って使用するクラブやバットラケットバトン等の競技用器具等が挙げられる。

0027

図3は、検出部10の構成を示す概略斜視図である。

0028

検出部10は、ローカル座標系における直交3軸方向(図3においてx、y及びz軸)の加速度を検出する加速度センサユニット12を含む慣性センサモジュール11を有する。検出部10は、図3に示すように上記3軸まわりの角速度を検出する角速度センサユニット13をさらに含んでもよい。検出部10は、加速度センサユニット12及び角速度センサユニット13の出力を、検出対象の速度関連情報Voとして所定のサンプリング周期(例えば0.1〜1msec)で制御部20へ出力する。サンプリング周期を0.1msec以上とすることで、例えば200km/hで移動する検出対象に対して約1cmの距離分解能を得ることができる。また、サンプリング周期を1msec以下とすることで、ほとんどの一般的な使用に対して実用に供することができる。

0029

加速度センサユニット12は、x、y及びz軸方向の加速度(以下、ローカル座標系における加速度成分ともいう)をそれぞれ検出する加速度センサ12x,12y,12zを含む。加速度センサ12x〜12zとしては、ピエゾ抵抗型、圧電型静電容量型電磁誘導型等、どのようなタイプのセンサであってもよい。

0030

角速度センサユニット13は、x、y及びz軸まわりの角速度(以下、ローカル座標系における角速度成分ともいう)をそれぞれ検出する角速度センサ13x,13y,13zを有する。角速度センサ13x〜13zには、典型的には振動型ジャイロセンサが用いられるが、これ以外にも、回転コマジャイロセンサ、レーザリングジャイロセンサ、ガスレートジャイロセンサ等が用いられてもよい。

0031

なお図示の例では、各軸の加速度センサ12x〜12z及び角速度センサ13x〜13zが個別に構成されているが、これに限らず、加速度センサ12及び角速度センサ13は、2軸方向又は3軸方向の加速度あるいは角速度を同時に検出できる単一のセンサをそれぞれ含んでもよい。

0032

回路基板14は、加速度センサユニット12及び角速度センサユニット13を共通に支持する。これに限られず、回路基板14は、センサユニット12,13毎に異なる基板で構成されてもよい。また回路基板14には図示せずとも、センサユニット12,13を駆動する駆動回路やこれらセンサユニット12,13の出力を処理する信号処理回路が搭載されてもよい。

0033

信号処理回路としては、加速度センサユニット12から速度情報を得るための積分回路、角速度センサユニット13から角度情報回転角成分)を得るための角度算出回路重力成分を除去するためのフィルタ回路、xyz座標系XYZ座標系に変換する座標変換回路、これらの回路を制御するコントローラ等が挙げられる。なおこれらの信号処理回路の一部又は全部は、制御部20に設けられてもよい。

0034

制御部20は、検出部10から出力される速度関連情報Voに基づいて、ユーザUの1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する。

0035

運動学的物理量とは、典型的には、速度や角速度、又はこれらの時間微分値(加速度、角加速度等)あるいはこれらの時間積分値(距離、角度等)等の物理量を意味する。また、これら物理量から算出される各種の物理量(接線速度、接線加速度、法線加速度、運動仰角等)が含まれる。

0036

制御部20は、検出部10から出力される速度関連情報Voから、1又は複数の運動学的物理量を演算し、その演算結果に応じて出力部30を制御するための制御信号S0を生成する情報処理装置として構成される。制御信号S0は、時々刻々と変化する運動特徴量に応じて時間変化する信号である。制御信号S0は、単一の運動学的物理量(例えば接線速度)の大きさに応じて変化する信号であってもよいし、当該運動学的物理量を他の運動学的物理量(例えば法線加速度、仰角等)で周波数や強度、波形等が変調された信号であってもよい。制御部20において生成された制御信号S0は、出力部30へ送信される。

0037

出力部30は、制御信号S0に基づき、ユーザUの運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号Swを出力するように構成される。すなわち計測信号Swは、聴覚、視覚、触覚等によりユーザが識別可能な種々の信号であり、典型的には、可聴域の音波、可視光、振動、あるいはこれら2つ以上の組み合わせ等が挙げられる。このような計測信号Swを出力するため、出力部30は、スピーカブザー等の発音素子やLED(Light Emitting Diode)等の発光素子、あるいは振動モータ等の振動発生素子等を含む。

0038

制御部20において生成される制御信号S0は、時々刻々と変化する運動特徴量に応じて計測信号Swを変化させるように出力部30の駆動を制御する。具体的に、出力部30は、計測信号Swが音波の場合、運動特徴量に応じて音階や音色、音量等を変化させ、計測信号Swが光の場合、運動特徴量に応じて色(波長)や強度、発光パターン等を変化させる。さらに計測信号Swが振動の場合、出力部30は、運動特徴量に応じて大きさや方向、発振パターン等を変化させる。

0039

典型的には、ユーザUの運動開始から運動終了までの一連の動作の過程で運動特徴量は時々刻々と変化する。このため、出力部30において出力される計測信号Swは一定ではなく、連続的あるいは間欠的にその出力態様が変化する。したがってユーザUは、この計測信号Swを知覚することで、例えば図2に示すピッチング練習において、腕を振る速度や振り方(ピッチングフォーム)の変化等をより直感的に把握することが可能となる。

0040

以下、本実施形態に係る運動計測装置1の詳細について説明する。

0041

[基本構成]
図4は、運動計測装置1のシステム構成図であり、図5はその主要部分の基本構成を示すブロック図である。運動計測装置1は、センサデバイス1Aと端末装置1Bとを含む計測システムを構成する。

0042

(センサデバイス)
センサデバイス1Aは、検出部10と、制御部20と、送受信部101と、内部電源102と、メモリ103と、電源スイッチ(図示略)を有する。

0043

検出部10は、加速度センサユニット12及び角速度センサユニット13が搭載された慣性センサモジュール11を有する(図3参照)。検出部10は、ユーザU(センサデバイス1A)の速度関連情報Voとして、所定のサンプリング周期で取得したローカル座標系における加速度成分及び角速度成分を制御部20へ逐次出力する。

0044

制御部20は、CPU(Central Processing Unit)や内部メモリを有するコンピュータ等の演算装置で構成され、センサデバイス1Aの動作を制御する。制御部20は、アナログ回路で構成されてもよい。制御部20は、主として、速度関連情報Voに基づいて、ユーザU(センサデバイス1A)の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、その運動特徴量に応じた制御信号S0を生成する。

0045

送受信部101は、例えば通信回路及びアンテナを含み、端末装置1B(送受信部404)との通信のためのインタフェースを構成する。送受信部101は、制御部20において生成された制御信号S0を含む出力信号を端末装置1Bへ送信することが可能に構成される。また送受信部101は、端末装置1Bから送信される制御部20の設定情報等を受信することが可能に構成される。

0046

送受信部101と送受信部201との間で行われる通信は、無線でもよく有線であってもよい。無線の通信は、電磁波(赤外線を含む)を利用した通信や、電界を利用した通信でもよい。具体的な方式としては、「Wi-Fi(登録商標)」、「Zigbee(登録商標)」、「Bluetooth(登録商標)」、「Bluetooth Low Energy」、「ANT(登録商標)」、「ANT+(登録商標)」、「EnOcean(登録商標)」などの数百MHz(メガヘルツ)から数GHz(ギガヘルツ)帯を利用する通信方式を例示することができる。NFC(Near Field Communication)等の近接無線通信でもよい。

0047

内部電源102は、センサデバイス1Aの駆動に必要な電力を供給する。内部電源102には、一次電池二次電池等の蓄電素子が用いられてもよいし、振動発電太陽発電等の発電素子、無給電手段をも含むエネルギーハースティング技術が用いられてもよい。特に本実施形態では、動きのある検出対象を測定対象とするものであるから、内部電源102として振動発電デバイス等の環境発電デバイスが好適である。

0048

メモリ104は、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を有し、速度関連情報Voから制御信号S0を生成するためのプログラム等の制御部20によるセンサデバイス1Aの制御を実行するためのプログラム、各種パラメータあるいはデータを記憶する。

0049

(端末装置)
端末装置1Bは、典型的には携帯情報端末で構成され、CPU401と、メモリ402と、内部電源403と、送受信部404と、カメラ405と、位置情報取得部(GPS(Global Positioning System)装置)406と、表示部407と、スピーカ408と、発光部409と、振動発生部410とを有する。

0050

CPU401は、端末装置1Bの全体の動作を制御する。メモリ402は、ROM及びRAM等を有し、CPU401による端末装置1Bの制御を実行するためのプログラムや各種パラメータあるいはデータを記憶する。内部電源403は、端末装置1Bの駆動に必要な電力を供給するためのもので、典型的には、充放電可能な二次電池で構成される。

0051

送受信部404は、送受信部101と通信可能な通信回路及びアンテナを含む。送受信部404はさらに、無線LAN移動通信用の3Gや4GのネットワークNを用いて、他の携帯情報端末やサーバ等と通信可能に構成される。

0052

表示部407は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)やOLED(Organic Light Emitting Diode)で構成され、各種メニューやアプリケーションGUI(Graphic User Interface)等を表示する。典型的には、表示部407は、タッチセンサを有し、ユーザのタッチ操作により、CPU401及び送受信部404を介してセンサデバイス1Aへ所定の設定情報を入力することが可能に構成される。

0053

出力部30は、送受信部404を介して受信したセンサデバイス1Aからの制御信号S0に基づいて駆動され、ユーザUに知覚可能な計測信号Swを生成する。出力部30は、端末装置1Bに内蔵されているスピーカ408、発光部409、振動発生部410等の少なくとも1つで構成されてもよい。

0054

本実施形態において出力部30は、スピーカで構成される。出力部30は、スピーカ408で構成されてもよいし、スピーカ408とは別のスピーカで構成されてもよい。以下の説明では、出力部30がスピーカ408とは別のスピーカで構成される場合を例に挙げて説明する。

0055

[制御部の基本構成]
続いて、センサデバイス1Aにおける制御部20の詳細について説明する。図5は、制御部20の基本構成を示すブロック図である。

0056

制御部20は、図5に示すように、特徴量抽出部21と、運動認識部22とを有する。

0057

特徴量抽出部21は、速度関連情報Voに基づいて、ユーザU(センサデバイス1A)の所定の運動学的物理量を算出することで運動特徴量を抽出し、その運動特徴量に応じた制御信号S0を生成する。
運動認識部22は、上記所定の運動学的物理量に基づいて、特定の運動パターンの有無等を抽出し、その出力を端末装置1Bへ送信して表示部407やメモリ402にその計測結果を表示あるいは記録するためのものである。なお運動認識部22の実装は任意であり、仕様等に応じて省略されてもよい。

0058

特徴量抽出部21は、演算回路211と、信号発生回路212とを有する。

0059

(演算回路)
演算回路211は、速度関連情報Voに基づいて、1又は複数の運動特徴量を抽出する演算部として構成される。演算回路211は、所定の運動特徴量として、接線速度(vt)、接線加速度(at)、法線加速度(an)、仰角(Vθ)等の複数の運動特徴量を算出する。

0060

(演算回路の構成例1)
図6は、演算回路211の一構成例を示す運動計測システム101のブロック図である。

0061

演算回路211は、積分器113と、絶対値算出回路114とを有する。本構成例においては、速度関連情報Voとして、加速度センサユニット12の出力信号が用いられる。

0062

積分器113は、ローカル座標系の加速度成分(ax、ay、az)を各軸について時間積分することで、速度成分(vX、vY、vZ)を抽出する。絶対値算出回路114は、速度成分(vX、vY、vZ)の絶対値(√(vx2+vy2+vz2))を算出することで、接線速度(vt)を求める。算出された接線速度(vt)は、第1の計測信号S1として信号発生回路212へ出力される。

0063

上記の例では、積分器113に入力される加速度センサユニット12の出力としてローカル成分における加速度成分(ax、ay、az)が用いられるが、当該加速度成分(ax、ay、az)をグローバル成分の加速度成分(aX、aY、aZ)とみなして絶対値(√(vX2+vY2+vZ2))を算出してもよい。あるいは、例えばユーザUの運動開始時における各軸の加速度成分を参照することで、グローバル座標系における加速度成分が抽出されてもよい。

0064

出力部30は、発音素子31と、駆動回路32とを有する。駆動回路32は、制御信号S0に基づいて発音素子31を駆動し、発音素子31から計測信号Swとしての音波を発生させる。発振素子31としては振動板等、駆動回路32としてはボイスコイルモータVCM)等が挙げられる。

0065

(演算回路の構成例2)
図7は、演算回路211の他の構成例を示す運動計測システム102のブロック図である。なお図7において図6と対応する部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。

0066

演算回路211は、角度計算回路111と、座標回転回路112とをさらに有する。本構成例においては、速度関連情報Voとして、加速度センサユニット12と角速度センサユニット13の出力信号が用いられる。

0067

角度計算回路111は、角速度センサユニット13から出力されるローカル座標系における角速度成分(ωx、ωy、ωz)から回転角成分(θx、θy、θz)を算出し、これを座標回転回路112に出力する。座標回転回路112は、上記回転角成分(θx、θy、θz)に基づいて加速度センサユニット12から出力されるローカル座標系における加速度成分(ax、ay、az)をグローバル座標系における加速度成分(aX、aY、aZ)を算出する。積分器113は、グローバル座標系における加速度成分(aX、aY、aZ)を各軸について時間積分して速度成分(vX、vY、vZ)を抽出する。絶対値算出回路114は、速度成分(vX、vY、vZ)の絶対値(√(vX2+vY2+vZ2))を算出することで、接線速度(vt)を求める。

0068

角度計算回路111においては、慣性航法の分野において一般的に用いられる姿勢計算手法が採用される。座標回転回路112は、角度計算回路111において算出された回転角成分に基づき、ローカル座標系における加速度成分(ax、ay、az)をグローバル座標系における加速度成分(aX、aY、aZ)に変換する。本構成例によれば、各軸まわりの回転成分補償して各軸の速度成分(vX、vY、vZ)が算出されるため、接線速度(vt)をより高精度に算出することができる。

0069

(演算回路の構成例3)
図8は、演算回路211の他の構成例を示す運動計測システム103のブロック図である。なお図8において図6と対応する部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。

0070

演算回路211は、接線方向算出回路115と、法線方向加速度絶対値算出回路116とをさらに有する。法線方向算出回路115は、積分器113から出力される各軸の速度成分(vX、vY、vZ)に基づいて、ユーザU(センサデバイス1A)の接線方向(グローバル座標系における接線速度ベクトル)を算出する。法線方向加速度絶対値算出回路116は、積分器113から出力される各軸の速度成分(vX、vY、vZ)と、接線方向算出回路115から出力される接線速度ベクトル(速度vec)とに基づいて、接線速度ベクトルに直交する法線加速度(an)を算出する。

0071

本例における運動計測システム103は、第2の計測信号として法線加速度(an)を算出し、この第2の計測信号S2aで第1の計測信号S1(接線速度(vt))を変調した制御信号S0を生成するべく、算出した法線加速度(an)を信号発生回路212に入力する。これにより、法線加速度(an)の大きさに応じた計測信号Swを発生させることができる。

0072

(演算回路の構成例4)
図9は、演算回路211の他の構成例を示す運動計測システム104のブロック図である。なお図9において図8と対応する部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。

0073

演算回路211は、運動仰角算出回路117をさらに有する。運動仰角算出回路117は、接線方向算出回路115から出力される接線速度ベクトルに基づいて、運動仰角(φ)を算出する。

0074

本例における運動計測システム104は、第2の計測信号S2a,S2bとして法線加速度(an)及び運動仰角(φ)を算出し、これら第2の計測信号S2a,S2bで第1の計測信号S1(接線速度(vt))を変調した制御信号S0を生成するべく、算出した法線加速度(an)及び運動仰角(φ)を信号発生回路212に入力する。これにより、法線加速度(an)及び運動仰角(φ)の大きさに応じた計測信号Swを発生させることができる。

0075

なお構成例3,4において、積分器113に入力される速度関連情報Vo(加速度成分(aX、aY、aZ))としては、構成例2のように加速度センサユニット12及び角速度センサユニット13の双方から取得される(図7)。なおこれに限られず、構成例1のように加速度センサユニット12のみから速度関連情報Voが取得されてもよい(図6)。

0076

図10は、法線加速度(an)及び運動仰角(φ)の算出方法を説明する図である。
グローバル座標系での任意の時刻における軌道上のセンサデバイス1Aの接線速度ベクトル、接線加速度ベクトル及び法線加速度ベクトルは、それぞれ図10のように示される。
法線加速度ベクトルは、加速度ベクトルの接線速度ベクトルと直交する成分(法線面に平行な成分)であり、運動仰角は、接線速度ベクトルとXY平面とのなす角から求めることができる。

0077

すなわち図10に示すように、法線加速度ベクトルは、加速度ベクトルと軌道方向単位ベクトルから求めることができ((2)式参照)、軌道方向単位ベクトル及び運動仰角(φ)は、グローバル座標系における速度成分(vX、vY、vZ)から求めることができる((1)及び(3)式参照)。法線加速度(an)は、法線加速度ベクトルの絶対値をとることで算出される。なお、法線加速度(an)及び運動仰角(φ)は、上記以外の方法で算出されてもよい。

0078

図11A,Bは、構成例3,4の作用の一例を説明する模式図である。図11Aにおいて点線及び実線で示すセンサデバイス1Aの運動軌跡において、接線速度(vt)のみを参照して音を変調する構成例2は両者で同じ音の計測信号Swを出力する場合があるが、法線加速度(an)をも参照して音を変調することで、両者の区別が可能となる。
また、接線速度(vt)、法線加速度(an)及び運動仰角(φ)を参照する構成例4によれば、より多彩な計測が可能となる。例えば図11Bにおいて点線及び実線で示すセンサデバイス1Aの運動軌跡において、構成例3は両者で同じ音の計測信号Swを出力する場合があるが、構成例4によれば、両者で異なる音の計測信号Swを出力することができる。

0079

(信号発生回路)

0080

信号発生回路212は、演算回路211において算出された運動学的物理量に基づき、出力部30を駆動して計測信号Swを発生させるための制御信号S0を生成する。本実施形態において出力部30は、計測信号Swとして音波を発生するスピーカで構成されるため、信号発生回路212は、例えば電圧制御発振器(VCO:Voltage Control Oscillator)等の音声信号発生回路を含むアナログシンセサイザに準じた構成とすることができる。

0081

信号発生回路212は、上記複数の運動学的物理量から選択された1の運動学的物理量(第1の運動学的物理量)に対応する第1の計測信号(S1)と、他の任意の1又は複数の運動学的物理量(第2の運動学的物理量)に対応する第2の計測信号(S2)とを生成する。そして信号発生回路212は、第1の計測信号(S1)を第2の計測信号(S2)で変調した変調信号を制御信号S0として生成する変調部として構成される。第2の計測信号S2は、第1の計測信号S1に関係づけられた発振周波数や音階、音色等を変調するように構成される。
典型的には、第1の計測信号S1(接線速度)が大きいほど高い音階の音声信号が出力され、第2の計測信号S2(法線加速度、仰角等)が大きいほど、ビブラート等の変調成分が強くかかるように構成される。

0082

本実施形態では、上述のように、第1の運動学的特徴量としてセンサの接線速度(vt)が参照され、第2の運動学的物理量としてセンサの法線加速度(an)、あるいは、センサの法線加速度(an)及び仰角(Vθ)が参照される。したがって、例えば、センサデバイス1Aの運動が直線的な動きである場合には、第1の計測信号S1を基本とする制御信号S0が生成される。一方、センサデバイス1Aの運動が円運動楕円運動等の曲線的な動きを伴う場合には、第1の計測信号S1が第2の計測信号S2で変調された制御信号S0が生成される(図11A,B参照)。

0083

なお信号発生回路212は制御部20に設けられる例に限られず、後述するように出力部30に設けられてもよい。

0084

(信号発生回路の構成例1)
図12は、信号発生回路212の一構成例を示す運動計測システム105のブロック図である。

0085

信号発生回路212は、加算器121と、電圧制御発振部(VCO:Voltage-Controlled Oscillator)122と、電圧制御フィルタ(VCF:Voltage-Controlled Filter)123と、電圧制御アンプ(VCA:Voltage-Controlled Amplifier)124と、演算部125とを有する。

0086

加算器121は、絶対値算出回路114(図6図7参照)から出力される第1の計測信号S1(接線速度(vt)に対応する信号)と、法線方向加速度絶対値算出回路116(図8図9参照)から出力される第2の計測信号S2a(法線加速度(an)に対応する信号)とを加算することで、第2の計測信号S2aによって第1の計測信号S1を変調する。電圧制御発振部122は、加算器121の出力に基づいて発振する。電圧制御フィルタ123は、電圧制御発振器122の出力(例えば音色)を、第2の計測信号S2b(運動仰角(φ)に対応する信号)で変調する。電圧制御アンプ124は、電圧制御フィルタ123の出力を演算部125の出力(第1及び第2の計測信号S1,S2a,S2bに基づいて生成される信号)によって変調し、制御信号S0を生成する。演算部125は、動きのパターン利用環境等に応じて最適化された音量に制御信号S0を調整するための電圧信号を電圧制御アンプ123へ出力する。

0087

(信号発生回路の構成例2)
図13は、信号発生回路212の他の構成例を示す運動計測システム106のブロック図である。なお図13において図12と対応する部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。

0088

信号発生回路212は、LFO(Low Frequency Oscillator)126a〜126cをさらに有する。LFO126aは、加算器121における第2の計測信号S2aの入力段に設けられ、法線加速度(an)に基づいて、例えば「ビブラート」の周波数または強度を変調する。LFO126bは、電圧制御フィルタ123における第2の計測信号S2bの入力段に設けられ、運動仰角(φ)に基づいて、例えば「ワウ」の周波数または強度を変調する。LFO126cは、電圧制御アンプ124における演算回路125の入力段に設けられ、動きのパターン、利用環境等に基づいて、例えば「トレモロ」の周波数または強度を変調する。

0089

信号発生回路212は、上述の例に限られず、例えば上記の構成に代えて又は加えて、ノイズやプログラム済の音声データを重畳したり、EG(Envelop Generator)を追加したり、エフェクタを追加したりする回路が用いられてもよい。

0090

[運動計測システムの動作]
続いて、以上のように構成される運動計測システム1の典型的な動作について説明する。図14は、運動計測システム1の動作例を説明するフローチャートである。ここでは、図7及び図9を参照して説明した運動計測システム102,104を例に挙げて説明する。

0091

電源投入等によりシステムが起動すると、センサデバイス1Aは、加速度センサユニット12及び角速度センサユニット13によってセンサデバイス1Aのローカル座標系における加速度成分(ax、ay、az)及び角速度成分(ωx、ωy、ωz)を検出する(ステップ101)。検出された加速度成分及び角速度成分は、速度関連情報Voとして制御部20の特徴量抽出部21(演算部211)へ出力される。

0092

特徴量抽出部21(演算部211)へ供給された速度関連情報Voは、角度計算回路111によって回転角が検出され(ステップ102)、さらに座標回転回路112によってローカル座標系における加速度成分(ax、ay、az)がグローバル座標系における加速度成分(aX、aY、aZ)に座標変換される(ステップ103)。

0093

続いて特徴量抽出部21(演算部211)は、加速度成分(aX、aY、aZ)を積分器113にかけてグローバル座標系における速度成分(vX、vY、vZ)を算出し、運動特徴量を抽出する(ステップ106)。このとき、各軸の加速度成分(aX、aY、aZ)の絶対値が所定値εより大きいか否かを判定し、所定値ε以下の場合には積分器113をリセットしてから運動特徴量を抽出する(ステップ104〜106)。所定値εは、加速度センサ、角速度センサ、アナログ回路等の誤差(ノイズ、オフセット)により決まる測定限界に基づいて設定される。これにより、加速度の絶対値が所定位置ε以下の場合において、積分誤差の影響を抑えた高精度な運動特徴量の抽出が可能となる。この処理は、座標軸毎に独立して実行してもよいし、座標軸毎の値の二乗の総和の平方根(√(aX2+aY2+aZ2))から求めた、3次元空間における加速度の絶対値を元に判定してもよい。

0094

演算部211は、絶対値算出回路114により第1の運動学的物理量としてセンサデバイス1Aの接線速度(vt)を含む運動特徴量を抽出し、これに対応する第1の計測信号S1を信号発生回路212へ出力する。信号発生回路212は、第1の計測信号S1に応じた音声信号(制御信号S0)を生成し、これを出力部30へ出力して計測信号Swを発生させる(ステップ107,108、図9)。

0095

演算部211はさらに、第2の運動学的物理量としてセンサデバイス1Aの法線加速度(an)及び運動仰角(φ)を算出し、これらに対応する第2の計測信号S2a,S2bを信号発生回路212へ出力する。信号発生回路212は、第2の計測信号S2a,S2bに応じて第1の計測信号S1を変調し、変調された制御信号S0を出力部30へ出力する。これにより、接線速度(vt)に対応付けられた音波の周波数、音色、強度等が、法線加速度(an)及び運動仰角(φ)に応じて変調される(ステップ107,108、図9)。

0096

特徴量抽出部21において抽出された各種の運動学的物理量は、必要に応じて、運動認識部22における特定の運動パターンの有無の抽出等に参照され、あるいは、端末装置1Bの表示部407に所定の形態で表示され、メモリ402に記録される(図5参照)。表示部407における表示形態としては、例えば、所定の運動学的物理量の時間変化を表す波形やログの表示が挙げられ、メモリ402には上記ログが取り込まれる。表示部407に表示され、あるいはメモリ402に記録される運動学的物理量は、接線速度、法線加速度、運動仰角に限られず、角速度、接線加速度、水平加速度、鉛直加速度、水平速度、鉛直速度等の各種データが含まれてもよい。また、運動認識部22において特定の運動パターンの存在が認められた場合には、端末装置1Bのスピーカ408を介してアラームアラート等の効果音を発するように構成されてもよい。

0097

上記処理は、システムが停止するまで上記所定のサンプリング周期で繰り返し実行される(ステップ109)。

0098

以上のように本実施形態によれば、ユーザUに取り付けられたセンサデバイス1Aの動きがユーザUに知覚可能な音声信号として出力されるため、ユーザUにとって検出対象の運動姿勢や軌道をより直感的に把握することができる。

0099

例えば図2に示すピッチング練習において、センサデバイス1Aが取り付けられる腕の接線速度が大きくなるほど高い音階の音が動作後に又は動作中に出力されることで、当該音によってユーザが自身の投球スピード(腕を振る速度)をリアルタイムで把握することができる。また、出力される音の違いによって、練習仲間や指導者等の他者による動作との比較等を直感的に行うことができる。さらに、目標とする接線速度に到達したかどうかの判定やユーザ自身の調子投球フォームの確認等が容易に行えるようになる。

0100

以下、図15図19を参照して、ピッチング練習するユーザUの腕に取り付けられたセンサデバイス1Aにおいて計測される各種物理量の時間変化について説明する。
なお説明を容易にするため、運動の軌道、速度、加速度、座標系は同一平面(XZ平面)上にあるものとし、運動は軌道半径(r)1mの円運動、運動開始から運動終了までの一連の動作時間図15におけるセンサデバイス1AのA位置からB位置までの移動時間)は1秒とする。

0101

図16Aに、図15の(4)式で算出される接線速度(vt)を示す。接線速度(vt)は、センサデバイス1Aの移動方向の速度に相当する。接線速度(vt)と移動距離(L)、角速度(ω)、接線加速度(at)及び法線加速度(an)との関係は、同図の(5)〜(8)式で表される。図16B,Cに、(6)〜(8)式で算出された角速度(ω)、接線加速度(at)及び法線加速度(an)をそれぞれ示す。角速度(ω)は、図15に示す反時計まわりを正とした。

0102

図17A,Bは、それぞれ、センサデバイス1Aで取得される速度関連情報Voから算出される水平・鉛直加速度(aX、aZ)及び水平・鉛直速度(vX、vZ)の時間変化の一例を示している。
水平加速度(aX)及び鉛直加速度(aZ)は、図16B,Cの角速度(ω)、接線加速度(at)及び法線加速度(an)から算出されたグローバル座標系における水平方向及び鉛直方向の加速度である。水平速度(vX)及び鉛直速度(vZ)は、図17Aの水平加速度(aX)及び鉛直加速度(aZ)をそれぞれ時間積分して得られた、グローバル座標系における水平方向及び鉛直方向の速度である。

0103

図17Cは、図17Bの水平速度(vX)及び鉛直速度(vZ)から求められた接線速度の計測値(vt, meas)である。水平速度(vX)及び鉛直速度(vZ)のベクトル和の絶対値測定が正しければ、接線速度の計測値(vt, meas)は、図16Aに示した接線速度(vt)と一致することになる。

0104

図18Aは、図17A,Bの水平加速度(aX)、鉛直加速度(aZ)、水平速度(vX)及び鉛直速度(vZ)から得られる法線加速度の計測値(an, meas)であり、図16Cに示した法線加速度(an)に相当する。

0105

図18Bは、接線速度の計測値(vt, meas)に法線加速度の計測値(an, meas)を加算する様子を示すVCO(信号発生回路212における電圧制御発振器122に相当)の入力成分波形を示している。ここでは、10Hzの正弦波を法線加速度の計測値(an, meas)で振幅変調してスケーリングしたときの様子を示している。

0106

図18Cは、図18BにおけるVCOの周波数(fvco)の時間変化を示している。法線加速度の大きさによってビブラートが強くかかる様子がわかる。図19は、VCOの入出力特性の一例を示している。fvco=440Hz×2VCO入力/5の関係にある。例えば、静止時のfvcoを440Hz、目標とする接線速度の到達時のfvcoを880Hzとすると、目標到達時にちょうどオクターブ高い音が出ることになる。

0107

<第2の実施形態>
図20は、本技術の第2の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

0108

同図に示すように本実施形態の運動計測システム2は、第1の音声信号発生251と、第2の音声信号発生回路252と、運動有無認識回路253と、切替回路254とを有する点で、第1の実施形態と異なる。

0109

第1の音声信号発生回路251は、第1の実施形態において説明した信号発生回路212に相当する。第2の音声信号発生回路252は、第1の信号発生回路251から出力される信号とは異なる信号、例えばホワイトノイズ等の周波数、強度等が一定の音声信号を発生させる。

0110

運動有無認識回路253は、演算部211から出力される第1の計測信号S1(接線速度(vt))に基づいて、センサデバイス1Aの運動の有無を判定する回路であり、接線速度(vt)の大きさが所定値を超える場合は運動中、所定値以下の場合は静止していると判定する。切替回路254は、運動有無認識回路253によって制御され、センサデバイス1Aが運動中(運動あり)の場合は第1の音声信号発生回路251の出力を出力部30へ送信し、センサデバイス1Aが静止中(運動なし)の場合は第2の音声信号発生回路252の出力を出力部30へ送信する。

0111

図21は、運動計測システム2の典型的な動作例を示すフローチャートである。なお、図14と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

0112

本実施形態の運動計測システム2は、演算部211において抽出された運動特徴量(接線速度(vt))の絶対値が所定値ηより大きいか否かを判定する(ステップ106a)。そして、運動特徴量の絶対値が所定値ηより大きい場合は第1の音声信号発生回路251の出力が出力部30へ送信され、所定値η以下の場合は、第1の音声信号発生回路251の出力に代わって第2の音声信号発生回路252の出力が出力部30へ送信される(ステップ107,107a)。

0113

所定値ηの値は特に限定されず、典型的には、運動の有無を判定できる適宜の値に設定される。これに限られず、所定値ηは、運動の程度を識別できる適宜の大きさに設定されてもよい。

0114

本実施形態においても上述の第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。特に本実施形態によれば、着目する特徴的運動の有無又はその程度に基づいて音声信号が切り替わるように構成されているため、ユーザUの静止時や計測すべき所定の一連の動作に入る前の状態での無意味な音声信号の発生を阻止することができる。

0115

なお、第2の音声信号発生回路252は、ホワイトノイズ等の音声信号を発生する代わりに、無音の信号を発生するように構成されてもよい。第2の音声信号発生回路252の設置を省略して、単に第1の音声信号発生回路251の出力の有無を切り替えるように構成することもできる。

0116

<第3の実施形態>
図22は、本技術の第3の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

0117

本実施形態の運動計測システム3は、信号発生回路212が出力部30に設けられている点で、第1の実施形態と異なる。本実施形態では、演算回路211において生成された第1及び第2の計測信号S1,S2(S2a,S2b)が出力部30に出力され、出力部30の信号発生回路212においてこれら計測信号に基づく制御信号S0が生成される。このような構成においても第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

0118

特に本実施形態によれば、信号発生回路212が出力部30に設けられているため、制御部20における演算負荷が軽減される。これによりセンサデバイス1Aの構築コストを抑えることができる。また、端末装置1BのCPU401(図4参照)を用いることで、演算負荷の大きい信号発生処理をより高速で行うことが可能となり、拡張性の高い音声信号をリアルタイムで提示することができるようになる。

0119

<第4の実施形態>
図23は、本技術の第4の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

0120

本実施形態の運動計測システム4は、検出部10と制御部20と出力部30とがそれぞれ相互に無線等により通信可能に別個機器で構成されている点で、第1の実施形態と異なる。このような構成においても第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

0121

特に本実施形態によれば、検出部10をユーザUの検出部位(例えば腕)に取り付け、制御部20を検出部位とは別の部位(例えば腰部)に取り付ける等の使用形態が採用可能である。これにより、検出部10の筐体の小型化を図れるとともに、制御部20の機械的耐久性設計仕様緩和を図ることが可能となる。

0122

<第5の実施形態>
図24は、本技術の第5の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

0123

本実施形態の運動計測システム5は、制御部20が出力部30とともに端末装置1Bに収容されている点で、第1の実施形態と異なる。この場合、制御部20は、検出部10との間で無線等により相互に通信可能に構成される。このような構成においても第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

0124

特に本実施形態によれば、検出部10のみがユーザU等の検出対象に取り付けられるため、第4の実施形態と同様に、検出部10の筐体の小型化を図れるとともに、制御部20の機械的耐久性の設計仕様の緩和を図ることが可能となる。

0125

<第6の実施形態>
図25は、本技術の第6の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

0126

本実施形態の運動計測システム6は、検出部10と制御部20が出力部30とが共通の筐体に収容された単一機器で構成されている点で、第1の実施形態と異なる。このような構成においても第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

0127

特に本実施形態によれば、単一の機器で、運動の計測からその計測結果の出力を行うことができるため、より手軽に運動計測を行うことができる。また、当該機器の運動に応じた音声信号が出力されるため、当該機器自体を楽器として構成することも可能となる。

0128

<第7の実施形態>
図26は、本技術の第7の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

0129

本実施形態の運動計測システム7は、信号発生回路212の構成が上述の第1の実施形態と異なる。なお、検出部10、演算回路211及び出力部30の図示は省略している。

0130

本実施形態における信号発生回路212は、電圧制御フィルタ(VCF)271と、電圧制御アンプ(VCA)272と、演算部273a,273bとを有する。

0131

電圧制御フィルタ271には、外部音源信号Saと演算部273aの出力とが入力される。外部音源信号Saとしては、例えば、楽器から出力される音声信号、マイク等で検出した音声信号、その他音源から取得した音声信号が挙げられる。演算部273a,273bにはそれぞれ第1及び第2の計測信号S1,S2a,S2bが入力され、これらに基づいて算出される出力信号を電圧制御フィルタ271及び電圧制御アンプ272へ出力することで、外部音源信号Saを変調する。電圧制御アンプ272は、電圧制御フィルタ271の出力信号を演算部273bの出力で変調し、制御信号S0を出力する。

0132

以下、本実施形態の運動計測システム7の動作例を説明する。

0133

(動作例1)
本実施形態の運動計測システム7は、例えば楽器の演奏者の身体の運動の計測に用いられる。この場合、外部音源信号Saには楽器から出力される音声信号が用いられる。検出部10は演奏者の身体の任意の部位に取り付けられ、出力部30は楽器と一体的にあるいは別機器として構成される。

0134

運動計測システム7は、外部音源信号Saを基音として、身体の運動特徴量(接線速度、法線加速度、仰角等)の計測結果に応じて音色や音量が変化するように各演算部273a,273bの演算式が最適化される。一般に楽器演奏時では、楽器に触れていない身体部位も運動する。そこで当該運動特徴量に応じて発生する音を楽器音に重畳させることで、楽器単独では生成できない音を発生させる。これにより表現の幅が広がるとともに、楽器音に拡張性を付与することができる。

0135

(動作例2)
本実施形態の運動計測システム7においては、例えば楽器練習に付随した使用が可能である。この場合、外部音源信号Saには楽器の演奏音をマイクで拾った信号が用いられる。検出部10は演奏者の身体の一部、例えば手指、腕等に取り付けられる。また、運動計測システム7は、演算部273a,273bへ許容運動誤差を調整する第3の信号S3が入力可能に構成される(図26)。

0136

運動計測システム7は、楽器演奏するユーザの手指等の運動を計測し、その運動特徴量を許容運動誤差値と比較して許容範囲を逸脱してなければ楽器音に相当する適切な音を出力し、逸脱していれば演奏者にそれとわかる程度に音色や音量に変化を加えた音を出力する。これにより、演奏に適した手指の運動を直感的に理解できるようになる。第3の信号S3はパラメータ調整等によってユーザが任意に設定可能に構成されてもよい。

0137

その他、会話演説において、ジェスチャの運動特徴量に応じて音色や音量を変化させることが可能に構成されてもよい。これにより聞き手に対する印象を強くすることができる。さらに楽器演奏等においては繰り返し動作が多いことから、例えば動作例1,2において測定された運動特徴量をリアルタイムで用いるだけでなく、過去の運動特徴量データから演奏のクセ等をモデリングし、その定量的評価に基づいて音色や音量変化を与えてもよい。

0138

以上、本技術の実施形態について説明したが、本技術は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、種々変更を加え得ることは勿論である。

0139

例えば以上の実施形態では、主として、ユーザのピッチング練習に適用される運動計測システムを例に挙げて説明したが、勿論これに限られず、ゴルフクラブやバット等の運動器具を用いた練習にも適用可能である。この場合、検出部はユーザに取り付けられてもよいし、運動器具に取り付けられてもよい。また、ダンス舞踊等の稽古、ジェスチャを利用したコミュニケーション動物生態調査等にも本技術は適用可能である。

0140

また、端末装置1Bからセンサデバイス1Aの設定が変更可能に構成されてもよい。この場合、例えば、端末装置1Bから抽出すべき運動学的部物理量の種類を選択したり、第2の計測信号S2a,S2bによる変調機能を無効としたりしてもよい。

0141

さらに以上の実施形態では、主として、計測信号Swを音声信号として出力する例を説明したが、勿論これに限られず、光や振動等の他の信号を出力したり、音、光(照明)、振動等の信号を組み合わせて出力したりしてもよい。例えば、音で動きを表し、照明で姿勢や軌道を表すなど多彩な表現が適用可能である。

0142

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)検出対象に取り付けられ、空間内で運動する前記検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を検出する検出部と、
前記速度関連情報に基づいて前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する制御部と、
前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を出力する出力部と
を具備する運動計測装置。
(2)上記(1)に記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、第1の運動学的物理量と第2の運動学的物理量とを前記運動特徴量として抽出し、前記第1の運動学的物理量に対応する第1の計測信号を前記第2の運動学的物理量に対応する第2の計測信号で変調した変調信号を生成し、
前記出力部は、前記変調信号に基づいて前記計測信号を生成する
運動計測装置。
(3)上記(2)に記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、前記運動特徴量を抽出する演算部と、前記変調信号を生成する変調部とを有する
運動計測装置。
(4)上記(2)又は(3)に記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、前記検出対象の接線速度を前記第1の運動学的物理量として抽出する
運動計測装置。
(5)上記(2)〜(4)のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、前記検出対象の加速度、法線加速度及び運動仰角の少なくとも1つを前記第2の運動学的物理量として抽出する
運動計測装置。
(6)上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記出力部は、前記計測信号として音波を発生することが可能な発音素子を含む
運動計測装置。
(7)上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記出力部は、前記計測信号として光を発生することが可能な発光素子を含む
運動計測装置。
(8)上記(1)〜(7)のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記検出部は、前記3軸方向の加速度を検出する加速度センサユニットを含む
運動計測装置。
(9)上記(8)に記載の運動計測装置であって、
前記検出部は、前記3軸まわりの角速度を検出する角速度センサユニットをさらに含む
運動計測装置。
(10) 空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成することが可能な出力部を制御するための制御信号を生成する制御部
を具備する情報処理装置。
(11)上記(10)に記載の情報処理装置であって、
前記速度関連情報を取得する検出部をさらに具備する
情報処理装置。
(12) 空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する制御部と、
前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する出力部と
を具備する情報処理装置。
(13) 空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を取得し、
前記速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、
前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する
運動計測方法。

0143

1〜7、101〜106…運動計測装置(運動計測システム)
1A…センサデバイス
1B…端末装置
10…検出部
12…加速度センサユニット
13…角速度センサユニット
20…制御部
21…特徴量抽出部
30…出力部
211…演算回路
212…信号発生回路
S0…制御信号
S1…第1の計測信号
S2a,S2b…第2の計測信号
Sw…計測信号
Vo…速度関連情報

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