(57)【要約】【課題】ユーザと仮想的な競技相手との相対的な位置関係に基づいて競技相手の音像を生成して再生することで、ユーザの運動に対するモチベーションを向上させる運動支援装置を提供する。【解決手段】競技相手の運動状態データを決定する運動状態データ決定部１４と、ユーザの運動状態データを計測する運動状態計測部１９と、競技相手の運動状態データに基づいて競技相手が発する運動音を生成する運同音合成部１５と、ユーザおよび競技相手の相対位置を繰り返し算出する相対位置算出部１６と、前記運動音および相対位置に基づいて競技相手の音像を生成する運動音像生成部１７と、競技相手の音像を再生する運動音像再生部１８とを含む。【選択図】図１
2010136864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一人の仮想的な競技相手の運動状態データを決定する手段と、
ユーザの運動状態データを計測する手段と、
競技相手の運動状態データに基づいて競技相手が発する運動音を生成する手段と、
ユーザおよび競技相手の相対位置を繰り返し算出する手段と、
前記運動音および相対位置に基づいて競技相手の音像を生成する手段と、
前記競技相手の音像を再生する手段とを具備したことを特徴とする運動支援装置。
【請求項２】
前記競技相手の運動状態データを決定する手段は、ユーザにより入力された定量値を競技相手の運動状態データとすることを特徴とする請求項１に記載の運動支援装置。
【請求項３】
前記競技相手の運動状態データを決定する手段は、
ユーザ自身の過去の運動状態データを記憶する手段と、
ユーザにより入力された競技データに基づいて、前記記憶手段から対応する運動状態データを選択する手段とを含み、
前記選択されたユーザ自身の過去の運動状態データを競技相手の運動状態データとすることを特徴とする請求項１に記載の運動支援装置。
【請求項４】
前記競技相手の運動状態データを決定する手段は、
他のユーザの過去の運動状態データを記憶するサーバへ、ユーザにより入力された競技データを含む要求メッセージを送信する手段と、
前記要求メッセージに対する応答メッセージを受信する手段とを具備し、
前記応答メッセージに登録されている他のユーザの過去の運動状態データを競技相手の運動状態データとすることを特徴とする請求項１に記載の運動支援装置。
【請求項５】
環境データを計測する手段をさらに具備し、
前記運動状態データを選択する手段は、ユーザにより入力された競技データおよび環境データに対応する運動状態データを選択することを特徴とする請求項３に記載の運動支援装置。
【請求項６】
環境データを計測する手段をさらに具備し、
前記要求メッセージを送信する手段は、ユーザにより入力された競技データおよび環境データを含む要求メッセージを送信することを特徴とする請求項４に記載の運動支援装置。
【請求項７】
ユーザの属性データを記憶する手段をさらに具備し、
前記要求メッセージを送信する手段は、ユーザにより入力された競技データ、環境データおよび属性データを含む要求メッセージを送信することを特徴とする請求項６に記載の運動支援装置。
【請求項８】
前記運動音を生成する手段は、仮想競技者の足音、呼吸音および擦過音の少なくとも一つを生成することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の運動支援装置。
【請求項９】
前記音像を生成する手段は、ユーザの頭部伝達関数(Head Related Transfer Function：HRTF)に競技相手の運動音を畳み込むことにより音像を生成することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の運動支援装置。
【請求項１０】
前記頭部伝達関数として、当該頭部伝達関数を模したフィルタを用いることを特徴とする請求項９に記載の運動支援装置。
【請求項１１】
前記頭部伝達関数は、多数のユーザの平均的な伝達特性に基づいて生成された汎用的な関数であることを特徴とする請求項９に記載の運動支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は運動支援装置に係り、特に、ユーザと仮想的な競技相手との相対的な位置関係に基づいて競技相手の音像を生成し、再生することで、ユーザの運動に対するモチベーションを向上・持続させる運動支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザの運動に対するモチベーションを向上させて持続性を促進するために、特許文献１，２には、GPSや無線基地局との通信によりユーザ位置を測位し、さらに各種のセンサを用いてユーザの物理的および生理的データを計測し、ランニングやウォーキングといった運動に伴う移動距離や運動時間、あるいはカロリー消費等の運動データを計測、管理する運動支援装置が提案されている。
【０００３】
特許文献３には、運動支援装置を携帯端末で実現し、ネットワーク上のサーバと連携させる技術が開示されている。
【０００４】
特許文献４には、比較対象として過去のユーザ自身や他のユーザの運動データ、あるいはその仮想的な運動の様子(経路上を移動するランナーを表現するアイコン、アニメーション等)を運動支援装置上のディスプレイに表示し、現在のユーザ自身と比較対象の運動状況とを視覚的に対比させる技術が開示されている。
【０００５】
特許文献４にはさらに、運動支援装置を携帯型音楽映像再生端末と組み合わせることにより、音楽や映像のコンテンツを視聴しながら運動を行うことに加え、ユーザの運動データとそれらコンテンツの再生方法とを連携させる技術が開示されている。例えば、ユーザの運動データや運動中の経路データに基づいて、最適なコンテンツを選択したり、再生中の音楽のビートを変化させたりする技術が開示されている。
【０００６】
さらに、サービス提供者が、予め設定された運動量の達成を目標とするようなキャンペーンを展開し、運動支援装置により計測され、サーバにアップデートされる運動データに基づいて、目標達成の認定証や賞品をユーザに提供する、といったサービスと結び付けた運動支援装置の利用形態も提案されている。
【特許文献１】特開２００２−２６９２８６号公報
【特許文献２】特開２００４−１６００５１号公報
【特許文献３】特開２００８−４８７５７号公報
【特許文献４】特開２００８−５２４５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、過去のユーザ自身や他のユーザの運動データを参照することだけでは、ユーザの運動に対するモチベーションを向上・持続させることは難しい。同様に、ユーザの運動データに基づき、提供する情報を加工したり音楽、映像コンテンツの再生方法を変化させたりすることも、ユーザの運動に対するモチベーションを向上・持続させるためには不十分である。
【０００８】
また、運動量に応じて提供される認定証や賞品は、多数のユーザ向けであるという性質上、ユーザの名誉を称えるのみであるものや安価なものであるため、十分にユーザのモチベーションを向上させることはできない。
【０００９】
過去のユーザ自身あるいは他のユーザの運動状況を比較対象とする場合でも、ディスプレイ上に表示された比較対象の運動データやアイコン、アニメーション等を見るだけでは比較対象との競争意識にリアリティが不足しており、やはり十分にユーザの運動に対するモチベーションを向上させることはできない。また、ディスプレイを見ながらの運動は危険でもある。
【００１０】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、ユーザの運動に対するモチベーションを十分かつ安全に向上・持続させることができる運動支援装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は、運動支援装置において以下のような手段を講じた点に特徴がある。
【００１２】
(1)少なくとも一人の仮想的な競技相手の運動状態データを決定する手段と、ユーザの運動状態データを計測する手段と、競技相手の運動状態データに基づいて競技相手が発する運動音を生成する手段と、ユーザおよび競技相手の相対位置を繰り返し算出する手段と、運動音および相対位置に基づいて競技相手の音像を生成する手段と、競技相手の音像を再生する手段とを含むことを特徴とする。
【００１３】
(2)競技相手の運動状態データを決定する手段は、ユーザにより入力された定量値を競技相手の運動状態データとすることを特徴とする。
【００１４】
(3)競技相手の運動状態データを決定する手段は、ユーザ自身の過去の運動状態データを記憶する手段と、ユーザにより入力された競技データに基づいて、前記記憶手段から対応する運動状態データを選択する手段とを含み、選択されたユーザ自身の過去の運動状態データを競技相手の運動状態データとすることを特徴とする。
【００１５】
(4)競技相手の運動状態データを決定する手段は、他のユーザの過去の運動状態データを記憶するサーバへ、ユーザにより入力された競技データを含む要求メッセージを送信する手段と、要求メッセージに対する応答メッセージを受信する手段とを具備し、応答メッセージに登録されている他のユーザの過去の運動状態データを競技相手の運動状態データとすることを特徴とする。
【００１６】
(5)環境データを計測する手段をさらに具備し、競技相手の運動状態データを決定する手段は、ユーザにより入力された競技データおよび環境データに基づいて運動状態データを決定することを特徴とする。
【００１７】
(6)ユーザの属性データを記憶する手段をさらに具備し、競技相手の運動状態データを決定する手段は、ユーザにより入力された競技データ、環境データおよびユーザの属性データに基づいて運動状態データを決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
【００１９】
(1)ユーザと競技相手との相対的な位置関係および競技相手の運動状態データに基づいて、競技相手の音像が生成・再生されるので、音響的にリアリティのある競技環境を構築でき、その結果、ユーザの競争意識を高めて運動に対するモチベーションを向上・継続させることができる。
【００２０】
(2)ユーザにより入力された定量値を競技相手の運動状態データとして設定できるので、定量値を任意に設定することにより科学的なトレーニングが可能になる。
【００２１】
(3)ユーザ自身の過去の運動状態データを競技相手の運動状態データとして設定できるので、競技能力の向上や変化を体感できるようになる。
【００２２】
(4)他のユーザの過去の運動状態データを競技相手の運動状態データとして設定できるので、未知のユーザとの仮想的な競技が可能になる。
【００２３】
(5)ユーザにより入力された競技データおよび環境データに基づいて運動状態データを決定すれば、同一環境下での競争を模擬できる。
【００２４】
(6)ユーザにより入力された競技データ、環境データおよび属性データに基づいて運動状態データを決定すれば、同一環境下で体力的に同等の競技相手との競争を模擬できる。
【００２５】
(7)複数の競技相手を設定できるので臨場感のある運動環境を模擬でき、ユーザの運動に対するモチベーションをさらに向上・継続させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係る運動支援装置１の構成を示した機能ブロック図であり、ここでは、本発明の説明に不要な構成は図示が省略されている。
【００２７】
本発明の運動支援装置１は、ユーザの腕や脚に装着して用いることができ、運動支援装置単体としてのみならず、携帯電話のような小型の端末装置に実装することもできる。ここでは、マラソン、競歩、ウォーキングあるいはジョギングといった自走運動の支援を例にして説明するが、自転車やスケートなどの他の競技の運動支援にも同様に適用できる。
【００２８】
入力操作部１１からは、競技種目、競技経路および競技相手などが競技データとして入力される。環境データ計測部１２は、気温、湿度、気圧、風向、風速あるいは標高などの環境データを計測する。属性データ記憶部１３には、ユーザの性別や年齢などが属性データとして記憶されている。前記「競技データ」、「環境データ」および「属性データ」は、仮想的な競技相手の運動状態データ（走行速度など）を決定する際のパラメータとして利用されるので、これ以後、これら３つのデータの総称として『運動状態データ選択パラメータ』または単に『選択パラメータ』と表現する場合もある。
【００２９】
運動状態データ決定部１４は、運動状態データ選択部１４ａ、運動状態データ設定部１４ｂ、運動状態データ取得部１４ｃおよび運動状態データメモリ１４ｄを含み、仮想的な競争相手の運動状態データを決定する。本実施形態における運動状態データには、走行速度、走行ピッチ、脈拍数および呼吸数などが含まれる。
【００３０】
運動状態データ選択部１４ａは、前記競技相手としてユーザ自身が指定されたときに、前記競技データおよび環境データと同一または同等の条件下でユーザ自身が以前に運動した際に得られた運動状態データを前記メモリ１４ｄから検索し、これを今回の仮想的な競技相手の運動状態データとする。
【００３１】
運動状態データ設定部１４ｂは、前記競技相手として走行速度や走行ピッチが定量値で指定されたときに、当該走行速度や走行ピッチを今回の仮想的な競技相手の運動状態データとする。
【００３２】
運動状態データ取得部１４ｃは、前記競技相手として他のユーザが指定されたときに、前記選択パラメータを含む運動状態データの取得要求メッセージを送受信部２１から運動状態データ管理サーバ２へ送信する。運動状態データ管理サーバ２は、前記取得要求メッセージに登録されている選択パラメータと同一または同等の条件下で他のユーザが運動した際に得られた運動状態データを検索し、これを取得応答メッセージに登録して運動状態データ取得部１４ｃへ返信する。運動状態データ取得部１４ｃは、取得した運動状態データを今回の仮想的な競技相手の運動状態データとする。
【００３３】
運動音合成部１５は、仮想的な競技者の運動状態データに基づいて、その足音、呼吸音あるいはウエアの擦過音などを合成して運動音を生成する。例えば、複数の基準速度における足音、呼吸音および擦過音などを基準音として予め記憶しておき、基準速度以外の速度における運動音は、各基準速度における基準音の補完処理で求めることができる。
【００３４】
前記基準音としては、ユーザが自身の足音や呼吸音などを予め録音したものを用いても良い。あるいは各ユーザが自身の足音や呼吸音などを予め録音して運動状態データ管理サーバ２へ基準音としてアップロードし、運動状態データ管理サーバ２では、各ユーザの基準音をその運動データと対応付けて記憶し、運動データをダウンロードするユーザに対して、その運動音の基準音として提供するようにしても良い。
【００３５】
運動状態計測部１９は、運動中のユーザの走行速度、走行ピッチ、脈拍数および呼吸数などを周期的に計測し、これらを運動状態データとして出力する。相対位置算出部１６は、前記運動状態データ決定部１４から出力される仮想的な競技相手の運動状態データに基づいて当該競技相手の現在位置を推定し、さらに前記運動状態計測部１９から出力されるユーザの運動状態データに基づいて当該ユーザの現在位置を推定し、各現在位置の推定結果に基づいて両者の相対的な位置関係を算出する。なお、ユーザの現在位置はGPS２２を用いて計測しても良い。
【００３６】
運動音像生成部１７は、ユーザの頭部伝達関数(Head Related Transfer Function：HRTF)に競技相手の運動音を畳み込むことにより競技相手の運動音像を生成する。例えば、競技相手がユーザの３メートル後方を方位角が１°だけ左にずれた位置を走っていれば、当該位置から仮想競技者の足音、呼吸音およびウエアの擦過音が聞こえるような運動音像が生成される。
【００３７】
ヘッドホン受聴の場合、一般に音像は頭の中に定位(頭内定位)するが、頭部伝達関数(HRTF)を用いることで頭外のあらゆる方位に音像を定位させることができる。HRTFは、耳、頭、肩までを含めた人体によって生じる音の変化を伝達関数として表現したものであり、音源信号（ここでは、競技相手の運動音）をHRTFと畳み込むことで所望の仮想音像を生成できる。なお、HRTFはユーザごとに導出することが望ましいが、その測定には多大な労力を要するので、HRTFを模したフィルタを利用したり、あるいは多数のサンプルの平均的な伝達特性に基づいて生成された汎用的なHRTFとするなどして、ユーザ自身のHRTFを近似するような方法で音像を求めても定位の精度が大きく低下することは無い。
【００３８】
運動音像再生部１８は、前記運動音像を増幅してヘッドフォン３から出力する。運動状態データ蓄積部２０には、前記運動状態計測部１９で出力された運動状態データが時系列で蓄積される。この蓄積データは、運動終了後に運動状態データ決定部１４の運動状態メモリ１４ｄに前記選択パラメータと共に蓄積され、さらには前記選択パラメータと共に前記運動状態データ管理サーバ２へアップロードされ、他のユーザが競技相手の運動状態データとして利用できるようにする。
【００３９】
図２は、前記運動状態データ管理サーバ２の内容を模式的に表現した図であり、多数のユーザによりアップロードされた大量の運動状態データが、競技データ、環境データおよび属性データと対応付けられて記憶されている。
【００４０】
競技種目が４００M走、８００M走あるいは１６００M走などのトラック競技であれば、速度や加速度などの運動状態データが、運動時の記憶、湿度あるいは標高といった環境データおよび競技者の年齢や性別といった属性データごとに時系列で登録されている。また、競技種目がマラソンや競歩などのロード競技、あるいはジョギングやウォーキングであれば、走行経路も登録される。
【００４１】
図３は、前記運動状態データメモリ１４ｄの内容を模式的に表現した図であり、ユーザの過去の運動状態データが、競技データおよび環境データと対応付けられて同様に記憶されている。
【００４２】
図４は、本実施形態の動作を示したフローチャートである。ステップＳ１では、装置のディスプレイに競技データの入力画面が表示され、ユーザが入力操作部１１から競技データを入力するとステップＳ２へ進む。本実施形態では、競技データとして競技種目や仮想的な競技相手などが入力され、さらに競技種目がトラック競技以外の競歩やマラソンといったロード競技であれば、競技データとして走行経路も入力される。
【００４３】
ステップＳ２では、環境データとして気温、湿度、風速および気圧などが適宜に計測される。ステップＳ３では、前記競技データとして入力された競技相手が「自身」、「他のユーザ」、「定量値」のいずれであるかが判定される。「自身」とは、ユーザ自身の過去の運動状態データであり、運動状態データメモリ１４ｄに登録されている。「他のユーザ」とは、他のユーザの過去の運動状態データであり、前記運動状態データ管理サーバ２に登録されている。「定量値」とは、定量的な速度やピッチであり、前記入力操作部１１から入力される。
【００４４】
前記ステップＳ３において、競技相手が「ユーザ自身」と判定されるとステップＳ４へ進み、前記運動状態データ選択部１４ａにより、前記競技データおよび環境データに基づいてユーザ自身の過去の運動状態データの一つが前記運動状態データメモリ１４ｄから選択される。すなわち、競技データが一致し、かつ環境データが一致あるいは類似する過去の運動状態データが選択される。ステップＳ８では、前記選択された運動状態データが今回の競技相手の運動状態データとして設定される。
【００４５】
また、競技相手が「他のユーザ」と判定されるとステップＳ５へ進み、前記「競技データ」、「環境データ」および「属性データ」を選択パラメータとして含む要求メッセージが、前記運動状態データ取得部１４ｃにより生成され、ステップＳ６において運動状態データ管理サーバ２へ送信される。ステップＳ７で運動状態データ管理サーバ２から応答メッセージを受信（ダウンロード）するとステップＳ８へ進み、当該応答メッセージに登録されている他のユーザの運動状態データが、今回の競技相手の運動状態データとして設定される。
【００４６】
なお、競技相手が「定量値」と判定されるとステップＳ８へ進み、前記ステップＳ１で入力された走行速度や走行ピッチ等が、前記運動状態データ設定部１４ｂにより今回の競技相手の運動状態データとして設定される。なお、複数の競技相手を設定するのであれば、ステップＳ３へ戻って上記の各処理が繰り返される。
【００４７】
ステップＳ９において、運動の開始が検知されるとステップＳ１０へ進み、前記運動状態計測部１９により、ユーザの運動状態データの計測が開始される。ステップＳ１１では、前記運動音生成部１５において各競技相手の運動音が前記設定された運動状態データに基づいて生成される。ステップＳ１２では、前記相対位置算出部１６において、ユーザの現在位置および仮想的な競技相手の現在位置が、ぞれぞれの運動状態データに基づいて推定され、これらの推定結果に基づいて、両者の相対的な位置関係が算出される。ステップＳ１３では、前記相対的な位置関係および運動音をパラメータとしたHRTFの畳み込み演算により、仮想的な競技相手の運動音像が生成され、ステップＳ１４でヘッドフォン３から出力される。
【００４８】
ステップＳ１５では運動が終了したか否かが判定され、運動が継続されている間はステップＳ１１へ戻って上記の各処理が繰り返される。これに対して、ステップＳ１５で運動の終了が検知されるとステップＳ１６へ進み、ユーザの運動状態データ計測が終了される。ステップＳ１７では、前記運動状態データ蓄積部２０に時系列で蓄積されたユーザの運動状態データの計測結果が、前記「競技データ」、「環境データ」および「属性データ」の選択パラメータと共に運動状態データ管理サーバ２へアップロードされ、さらに、「競技データ」および「環境データ」の選択パラメータと共に運動状態データメモリ１４ｄに記憶される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る運動支援装置の構成を示した機能ブロック図である。
【図２】運動状態データ管理サーバの記憶内容を模式的に表現した図である。
【図３】運動状態データメモリの記憶内容を模式的に表現した図である。
【図４】本実施形態の動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１…運動支援装置，２…運動状態データ管理サーバ，３…ヘッドフォン，１１…入力操作部，１２…環境データ計測部，１３…属性データ記憶部，１４…運動状態データ決定部，１５…運動音合成部，１６…相対位置算出部，１７…運動音像生成部，１８…運動音像再生部，１９…運動状態計測部，２０…運動状態データ蓄積部，２１…送受信部，２２…GPS
【図１】
2010136864.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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