情報処理学会 インタラクション 2018
IPSJ Interaction 2018

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プロジェクションマッピングを用いた三味線の構え方学習支援システムの提案
岩﨑 仁志1,a)

柴田 傑2,b)

概要：本研究では学習者の三味線の構え方を計測・評価し学習を支援するシステムを提案する．本システ
ムでは，モーションキャプチャで計測した棹の角度と，胴の角度を用いて熟練者の構え方と学習者の構え方の差を評価する．評価結果は，プロジェクションマッピングを用いることで学習者へ提示する．本シス
テムを評価実験した結果，棹の角度が 6 度から 8 度程度，胴の角度が 2 度から 6 度程度熟練者の構え方に近くなった．このことから，本システムが三味線の構え方の学習に対して有効であることがわかった．

1. はじめに本研究では，学習者の三味線の構え方を計測・評価し学習を支援するシステムを提案する．評価においては，理想三味線は日本に伝わる民俗芸能の一つであり，熟練者が的な構え方として熟練者の構え方との差を評価する．従来学習者を指導することによって現代に伝えられてきた．三研究のシステムでは HMD やモニタを用いて特徴を提示し味線は胴に棹が接続された構造で，胴から棹にかけて三本ているので，三味線本体の様子と同時に確認することが難の弦が張られた撥弦楽器である．三味線は撥を用いて弦をしい．そこで，提案システムでは，現実の物体に映像を投弾いて胴を打つことで演奏する．三味線演奏における撥の影するプロジェクションマッピングを用いることによっ

動かし方の技術を撥捌きと呼ぶ．撥捌きの技術の一つとして，学習者が自身の構え方を確認することを妨げずに情報て，三味線の胴に撥を振り下ろす動作 (ウチ) などがある．

を提示する．

三味線の学習においては，学習者は望んだ時に常に熟練者の指導を受けられるとは限らない．そのため，指導外の時間における自主学習が重要であり，効率的にする支援が必要である．

2. 構え方提示システム
2.1 構え方の評価手法
本研究では三味線の構え方は，モーションキャプチャ

桂は撥捌きを計測し，演奏動作の相違が生まれた背景を(MoCap) によって計測した三味線本体の角度によって評考察した [1]．小坂らは撥の動きを解析して，その結果を価する．評価には，棹が地面がどの程度立っているかを表3DCG にして学習者に提示する特徴表示システムを提案しす角度 (棹の角度) と，胴の面が地面からどの程度上に向いた [2]．柴田らは VR 環境と HMD を利用することで，撥捌ているかを表す角度（胴の角度）の二つの角度を用いる．

きの自主学習システムを開発した [3]．

図 1 に三味線の棹の角度と胴の角度を示す．棹の角度

従来研究によって撥捌きの特徴を解析し自主学習を支援(sr) は，棹と平行なベクトル (sv) と地面からの法線ベクするシステムができている．これに対して，本研究では特トル (nv) のなす角とする．棹の角度は式 1 によって求めに三味線演奏において重要な要素である三味線の構え方にられる．胴の角度 (dr) は，胴を平面としたときの垂直方着目する．三味線の構え方は，楽曲の奏法よりも先に習得

向のベクトル (dv) と nv のなす角とする．胴の角度は式 2

されなければいけない，三味線演奏における基礎的な技術を用いて求められる．

である．構え方の支援においては，理想的な構え方を維持できるように，常に理想の構え方からの差を提示する必要がある．
12a)b)

室蘭工業大学 工学研究科 情報電子工学系専攻
室蘭工業大学 しくみ情報系領域 知能情報学
17043009@mmm.muroran-it.ac.jp
shibata@csse.muroran-it.ac.jp© 2018 Information Processing Society of Japan

sv · nv)|sv||nv|
dv · nv
dr = 90 − acos()|dv||nv|
sr = 90 − acos(

(1)
(2)

あらかじめ計測された熟練者の演奏 [1] を解析した結果，棹の角度が 38 度，胴の角度が 18 度であった．そのため，
本システムでは学習者の棹の角度が 38 度から，胴の角度429

情報処理学会 インタラクション 2018IPSJ Interaction 2018

法線ベクトル(nv)

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棹の向き(sv)
MoCapセンサ
マウンタ

胴の向き(dv)
棹の角度(sr)

プロジェクタマウンタ

三味線取り付け部

胴の角度(dr)
図 3 三味線固定用冶具
図 1

三味線の棹の角度と胴の角度

プロジェクタコンピュータ
MoCap

可視化

コンピュータ
構え方の評価プロジェクタ

三味線の角度
(構え方)
提示

MoCap
三味線
三味線
MoCapセンサマウンタ

図 2

提案システムのハードウェア

図 4

提案システムの構成図

ルタイムに上下に動く．同図 (b) の青い球は学習者の胴の角度に対応しており，リアルタイムに上下に動く．同図 (c)が 18 度から，どの程度離れているかを評価して提示する．の赤い球は 38 度となる棹の角度を表している．同図 (d)の緑の球は 18 度となる胴の角度を表している．

2.2 システムのハードウェア

学習者は (a) の赤い球と (c) の赤い球が重なるように棹

本システムのハードウェアを図 2 に示す．本システムはの角度を修正し，(b) の青い球と (d) の緑の球が重なるよ

三味線，モーションキャプチャ (MoCap)，プロジェクタ，うに胴の角度を修正する．学習者は棹の角度と胴の角度をコンピュータによって構成される．コンピュータは USB修正し続けることで，熟練者の構え方を学習する．

で MoCap，HDMI でプロジェクタと接続される．MoCap

同図 (i) では棹の角度，胴の角度共に熟練者の角度からのセンサおよびプロジェクタは三味線に専用の冶具を用離れているため，(a) の球と (c) の球，(b) の球と (d) の球いて固定される．図 3 に固定に用いる専用の冶具を示す．

がそれぞれ離れて提示されている．同図 (ii) に学習者の構

MoCap センサとプロジェクタは，3D プリンタで作成したえ方が，熟練者の構え方に近い状態での提示を示す．(ii)

マウンタによって，冶具に取り付けられる．冶具は 3D プ

では (a) の球と (c) の球および (b) の球と (d) の球がそれリンタで作成した三味線取り付け部によって，三味線の棹ぞれ重なって提示されている．の付け根の部分に固定される．冶具は三味線の胴に映像が映るようプロジェクタを校正して固定する．
本システムの構成図を図 4 に示す．MoCap は三味線の3. 評価実験
3.1 実験手順

構え方を三味線本体の角度として計測する．コンピュータ

本システムが三味線の構え方の学習に有効であることをは三味線の角度を評価して可視化する．プロジェクタはシ検証するために評価実験した．実験ではコンピュータとしステムによって可視化された構え方を三味線本体に投影すてモバイルワークステーション (DELL/PresicionM3800)，

ることで，学習者に提示する．

MoCap として磁気式 MoCap である Polhemous 社の G4，プロジェクタとしてレーザープロジェクタである united

2.3 構え方の提示

object 社製の Smart Beam Laser を利用した．

図 5 に本システムによる構え方の提示の様子を示す．同三味線の演奏経験のない 20 代の男女 2 名に対して三味

図 (a) の赤い球は学習者の棹の角度に対応しており，リア線の構え方を評価した．表 1 に計測の手順を示す．pre は© 2018 Information Processing Society of Japan430

情報処理学会 インタラクション 2018
IPSJ Interaction 2018(b)学習者の胴の角度(a)学習者の棹の角度

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え方の修正ができているためであると考えられる．

棹の角度が38度から離れている状態

post では被験者 A が 31.8 であり，熟練者の構え方に比べて約 6 度低かった．熟練者 B の棹の角度が 34.6 であり，熟練者の構え方に比べて約 3 度低かった．pre と比較して，胴の角度が18度から離れている状態

6 度から 8 度程度熟練者の角度に近くなった．このことか
ら，構え方の差の提示がない状態であっても修正した姿勢が維持できていると考えられる．

(d)熟練者の胴の角度

胴の角度は，pre では被験者 A が 4.9，被験者 B が 13.5，(c)熟練者の棹の角度

assit では被験者 A が 16.8，被験者 B が 18.6，post では被(i)熟練者の構え方から離れている状態

験者 A が 7.1，熟練者 B が 19.0 となった．2 度から 6 度程度熟練者の構え方に近くなり，棹の角度と同様の傾向があることが分かった．
棹の角度が38度に近い状態

本システムでの練習後に学習者が熟練者に近い構え方を維持できており，本システムが三味線の構え方の学習に対して有効であるといえる．

胴の角度が18度に近い状態

赤玉と赤玉が重なっている

青玉と緑玉が重なっている

4. おわりに本研究では，学習者の三味線の構え方を計測・評価し学習を支援するシステムを提案した．本システムでは，熟練者の構え方との差を評価し，プロジェクションマッピング(ii)熟練者の構え方に近い状態図 5 構え方の提示方法

本システムを使った練習前の計測，assist は本システムを使いながらの計測，post は本システムでの練習後に本システムなしでの計測したものである．

を用いることで学習者へ提示した．本システムの有効性を検証するために，評価実験によって三味線の演奏経験のない 2 名に対して構え方を計測した．評価実験の結果，本システムでの練習後に学習者が熟練者に近い構え方を維持できており，本システムが三味線の構え方の学習に対して有効であるといえる．

表 1 実験手順
実験手順 (システムの有無)

1)

教則本 [4] による練習

無三味線の構え方，撥の握り方，撥のウチ方を練習

無

ウチ 3 回 ×10 セット

本システムでの練習

有

使い方の説明の後、3 分程度

計測 (assist)有ウチ 3 回 ×10 セット

計測 (post)

無

ウチ 3 回 ×10 セット

2)

計測 (pre)3)
4)5)

3.2 実験結果・考察

今後の展望として，被験者を増やすこと，力の入れ具合などの視覚的表現の難しい要素の提示などが挙げられる．
本研究は JSPS 科研費若 (B)15K16103 の助成を受けて実施した．
参考文献
[1]

桂 博章:”秋田県における民謡三味線の成立と流派間の奏法の違い”, 秋田大学教育文化学部研究紀要. 人文科学・社
会科学自然科学,vol 70,pp1-7,2015[2]

小坂 晋, 柴田 傑, 玉本 英夫, 桂 博章, 横山 洋之:”三味線演
奏における基本動作習得のための特徴表示システムの提案”, FIT2011(第 10 回科学技術フォーラム),2011[3]

柴田 傑, 水戸部 一孝, 齋藤 正親, 藤原 克哉, 玉本 英夫:”VR環境を活用した三味線の撥さばき自習システムの開発と学習者の評価”, 第 19 回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集,2014[4]

津川 信子:’”三味線をはじめよう!”, 成美堂出版, ISBN7-

図 6 に実験結果のグラフを示す．同図の縦軸は棹と胴の角度 (deg) を，横軸は被験者および計測した試行を表している．
表 2 に棹の角度および胴の角度の中央値を示す．pre では被験者 A の棹の角度が 23.3 であり，熟練者の構え方に比べて約 15 度低かった．被験者 B の棹の角度が 28.2 であり，熟練者の構え方に比べて約 10 度低かった．

assit では被験者 A の棹の角度が 36.3 であり，熟練者の構え方に比べてが約 2 度低かった．被験者 B の棹の角度が表 2 実験結果:棹の角度および胴の角度の中央値
preassistpost

36.7 であり，熟練者の構え方に比べて約 1 度低かった．pre

ABABABExpertと比較して，8 度から 13 度程度熟練者の角度に近くなっ

棹の角度

23.3

28.2

36.3

36.7

31.834.638た．このことから，提示された熟練者との差を見ながら構胴の角度

4.9

13.5

16.8

18.6

7.1

19.0

18

© 2018 Information Processing Society of Japan431

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棹の角度

deg

熟練者の角度preassist

被験者A

post preassist

胴の角度

deg
熟練者の角度

prepostassist
被験者A

被験者B

図 6

post preassistpost

被験者B

実験結果:グラフ

415-02832-2© 2018 Information Processing Society of Japan432