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第 25 回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集（2020 年 9 月）

引き込み現象を活用した映像でのトレーニングが運動強度にもたらす影響の基礎検討
宮村和志 1)，吉田成朗 1),2)，鳴海拓志 1),2)，葛岡英明 1)
Kazushi MIYAMURA, Shigeo YOSHIDA, Takuji NARUMI, and Hideaki KUZUOKA
1)
2)

東京大学大学院情報理工学系研究科（〒113-8656 東京都文京区本郷 7-3-1）

国立研究開発法人科学技術振興機構さきがけ（〒 332-0012 埼玉県川口市本町 4-1-8）

概要： 複数人で集まってトレーニングを実施することができない場合，自宅で映像を見ながらトレーニングを行うことがある．本研究ではこのようなトレーナの映像を見ながら行うトレーニングの効果を高める手法を提案する．本稿では相手の動きに対して合わせようとする引き込み現象をもとに，ユーザの動きに対しインタラクティブに映像の速度を対応させることでトレーニングの効果を最大化することを目的としたシステムに関して検討する．
キーワード：スポーツトレーニング，スポーツパフォーマンス，引き込み現象

1. 研究の背景と目的映像を用いたトレーニングは個人で行うトレーニングに効果的である．映像を見ながら，トレーナの動きやトレーニングのメニューを参考にすることができる．実際，プロのアスリートもトレーニングに映像を活用することがある[1]．
こうした映像を活用したトレーニングには大きく分けて二つの手法がある．一つはビデオ会議システムを利用して相手とリアルタイムでトレーニングを行う手法である．
もう一方は動画配信サイトや動画共有サービスを通じて
図 1:提案手法の概念図

あらかじめ録画された映像を参考にトレーニングを行う手法である．映像を活用しようとする際にはユーザは自身う利点もある．の状況に応じてこれらの手法から合ったものを選択している．

しかし録画された映像を見ながら行うトレーニングでは，適切な負荷のかかる内容の映像を見つけることが難し

このうち，リアルタイムで相手と共にトレーニングを実い．動画共有サイトには膨大な数のトレーニング動画があ施しようとした場合，時間的制約と金銭的な負担がトレーり，現在の自らの実力を正しく理解した上でその中から最ニングへの妨げとなる．リアルタイムでトレーニングを行も効果があると考えられる映像を選択しなければならな

うためには自分以外の相手とも時間を合わせてトレーニい．

ングを実施しなければならない．また，トレーナとしてイ

スポーツトレーニングにおいて自分の実力に合ったトンストラクターに依頼する場合，相手に対する報酬が発生

レーニング内容を選択することは重要である．スポーツトする．そのため日常的にトレーニングを行うには時間的・レーニングには「過負荷性の原則」「漸進性の原則」「反復金銭的な余裕が求められる．

性の原則」「個別性の原則」「専門性の原則」「前面性の原

一方で録画した映像を見ながら実施する場合だと，そう則」という 6 つの原則があるとされている[2]．このうち，した問題点を解消することができる．ユーザは好きな時間

個別性の原則は個人の能力や特性に合わせたトレーニンにトレーニングに取り組むことが可能である．配信されたグを行うことの重要性を説いている．また漸進性の原則は映像であれば費用もかからない，加えて重点的に強化した少しずつトレーニングのレベルを上げていくべきだとし

い点や動きが不明瞭だった点を繰り返し再生できるといており，ずっと同じトレーニングの繰り返しではやがてトⒸ 2020 日本バーチャルリアリティ学会-1C3-1-

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レーニングと自分のレベルの間に差が生じる．

感や楽しさといった刺激に基づく内発的なモチベーショ

そこで本研究では，こうしたあらかじめ録画された映像ンを損なう可能性がある[9]．本研究ではゲーミフィケーシを見ながら実施するトレーニングの際に，ユーザのレベルョンで見られるような外発的動機付けを目的とした付加に合わせて映像を柔軟に変化させることでその効果を最要素を導入することなく，トレーニングそのものに集中で大限に高める手法を提案する（図１）．具体的にはユーザきるシステムを構築する．

が相手の動きに対して合わせようとする「引き込み現象」

また，ビデオ通話を介してトレーニングを行う際に相手[3]に基づき，映像を再生する際の速度をユーザの動きに合に関する情報を前もって与えることによりモチベーショわせて柔軟に変更することにより，トレーニング中の運動ンやパフォーマンスを向上させた例がある．Feltz et.al[10]強度を高めるシステムを構築する．

は仮想的な相手と共にプランクの状態を出来る限り長い

2. 関連研究

時間維持する課題において，相手のパフォーマンスの方が本章では，まず本研究で活用する引き込み現象の概要に優れていると教示を与えてから課題に取り組ませたとこついて述べ，その後引き込み現象を活用した研究例を挙げ

ろ，参加者はより長い時間プランクの状態を維持した．て引き込み現象がスポーツトレーニングに対してもたら本研究では前もって映像の速度に関して教示を与えるす可能性を示す．その後スポーツにおけるトレーニングのことはないが，実際に動きの優れたトレーナの様子を映像効果を高める手法に関して述べ，本研究で提案するシステを通して目にすることにより，こうした研究と同様にユームの位置付けを明確にする．

ザが努力量を増大させ，結果としてトレーニングにおける2.1 引き込み現象運動強度が増大する可能性があると考える．

本研究ではトレーニングの質を高めるために，引き込み現象を活用する．引き込み現象とは異なるリズムを持って

3. 引き込み現象を活用したシステムの基礎検討
3.1 システムの要件いたものの同士が影響しあうことで徐々にリズムが揃っ本研究では映像を見ながら行うトレーニングにおいてていく現象のことであり，Huygens[3]によって発見された．

引き込み現象をもとに最大限のパフォーマンスを引き出

Huygens はバラバラに動いていた振り子の動きが徐々に一すことを目的とする．ユーザが映像につられて自然と運動致していく現象から引き込み現象の存在を明らかにした．

強度を高めることができるようにするためには再生速度

今日では振り子のような物質的な対象だけでなく，幅広いをユーザの動きに合わせて変化させることが必要となる．

分野でこうした同期現象が見られることが明らかになっこうしたシステムを構築するために求められる要件は以てきている．

下の 2 点である．

例えば松久ら[4]は人間の歩行リズムにも引き込み現象

lユーザのパフォーマンスを捉える「検出部」が見られることを報告した．そこで，引き込み現象を活用

l

捉えたパフォーマンスをもとに速度を変化させる「動画提示部」

して聴覚刺激や振動刺激に基づいてユーザの歩くペースを意図的に調整した研究例が見られる[5,6]．同様にスポー

3.1.1 検出部
ユーザの運動強度に基づいて速度を操作するにはまずツにおいても引き込み現象が見られ，例えば陸上競技の100m 走では並走するランナーと足並みが揃ってくることユーザの動きをシステム側で取得する必要がある．

が明らかになっている[7]．こうした現象はユーザに合わせユーザの動きの検出する手法としてはモーションキャようとする意識があるかどうかにかかわらず起こっていプチャシステムを用いる方法がある．モーションキャプチ

る．

ャは精度が高く，細かい動きまで取得することが可能であ

そこで本研究ではこうした引き込み現象を活用するこるが，専用のカメラの設置や特殊なスーツの着用を必要ととで，ユーザが意識しなくても自然とトレーニングにおけする．こういった装置は高価であり今回対象とするようなる運動強度を高めることができるようなシステムの構築

家庭内でのトレーニングのような場合には適さない．またを目指す．

Web カメラのような単一のカメラから姿勢が推定できる

2.2 トレーニング効果を高める手法

システム[11]も登場してきているが現状ではまだその精度トレーニングに対するモチベーションを高めることには十分とは言えない．
一方でセンサでユーザの動きを検出する方法もある．例

よりトレーニング自体の効果も高めようとする試みが見

えば器具を使ってトレーニングを行う場合，その器具に対られる．
そういった例としてまずはゲーミフィケーションが挙げられる．個人のフィットネスをサポートするため目標設してセンサを取り付けることによりユーザの動きを取得することが可能になる．

定をしたり順位を表示したりしたアプリケーションの導

また，他者の目視をもとにユーザのパフォーマンスを計

入は，トレーニングを習慣づける効果をもたらす[8]．こう測することも可能である．あまりに動きが早いと数え間違したゲーミフィケーションは，報酬や成果といった外発的いが起きたり，ユーザ以外の他者を必要としたりする問題

動機付けに基づいてモチベーションを高める意義がある点はあるが，最も簡単に用いることのできる計測方法であ

一方で，行動そのものに対して自身の内部から生じる充足る．これらはトレーニングの種類や目的に応じて柔軟に選Ⓒ 2020 日本バーチャルリアリティ学会-1C3-1-

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択を行うべきである．
3.1.2 動画提示部
パフォーマンスの計測を行った後に必要となるのは，映像の速度を変更した上で提示する作業である．そのためにはまずベースとなる一定のペースで動く映像を用意する必要がある．その際，のちに再生速度を速めてユーザに提示する可能性があることから途中で止まることがないよう，実際に想定するトレーニング時間に比べて十分に長い時間撮影することが求められる．
そしてその映像の速度を随時変更できるようにしておく必要がある．OpenCV のようなライブラリや Unity のようなゲームエンジンを用いて，センサやキーボードなどからの入力をもとに映像の速度が変化させることができるように準備を整える必要がある．ユーザのパフォーマンスにリアルタイムに対応するために即時性を持つことも重

図 2:踏み台昇降を行うトレーナ要となる．

表 1:ユーザスタディによる違和感の評価

3.2 提案手法のプロトタイプ

評価の平均値

1.0 倍と比較した p 値

0.4

2.00

0.6

2.83

0.025＊
0.062

0.8

5.67

0.999

1.06.00

-

1.2

5.83

1.000

倍率

先述したような要件を満たすシステムのプロトタイプを作成した．ここではディスプレイを見ながら実施することができ，かつ限られた時間でもパフォーマンスに差が出る内容のトレーニングとして踏み台昇降を選択した．
踏み台昇降であれば目視でも十分回数を数えることが可能であるため，新たに装置やシステムの準備する必要性が

1.4

3.50

0.131

ない実験者の目視をもとにパフォーマンスを計測するこ

1.6

3.33

0.169ととした．

1.8

3.00

0.058

踏み台昇降を行うトレーナの映像については実験者が 1

2.0

2.33

秒間につき 2 歩のペースで動く様子を 1 分半撮影して作

0.040＊

2.2

2.00

0.025＊成した（図 2）．映像の速度を変化させる際にはゲームエン＊

p<0.05

ジンの Unity を用いた．指定したい速度をキーボードから入力することにより，ユーザのパフォーマンスに応じて自次に Steel 法による多重比較により，1.0 倍とした条件とそ由に速度を設定できるようにした．の他の条件で比較を行ったところ，0.4 倍，2.0 倍，2.2 倍

一方でこのプロトタイプを用いる際にユーザが映像のの条件との間にそれぞれ有意差が見られた．この結果をも速度に関して極端に速くあるいは遅く感じた場合，ユーザとにすると，参加者が違和感を覚えるか覚えないかの境界のパフォーマンスに対して意図した効果をもたらさないとなる範囲として 0.6 倍から 1.8 倍が適当であると考える．

可能性がある．そこで速度に対する違和感を調査するため

そこで今後踏み台昇降を対象とした実験において，0.6 倍

ユーザスタディを実施した．

から 1.8 倍の間で変化させることにする．

3.3 速度の上限と下限を決定するユーザスタディ

4. 結論と今後の展望

このユーザスタディでは再生速度を本来の速度の 0.4 倍

本研究では引き込み現象をもとに，ユーザの動きに対から 2.2 倍まで 0.2 倍刻みで設定した全 10 パターンの映像

し映像の速度を対応させることでトレーニングの効果をを用意した．それぞれの映像は 1 分半のうち一部を切り取最大化することを目的としたシステムを提案した．これり，それぞれ 5 回ずつ昇降を繰り返すように編集した．

によりユーザは常に自分のレベルに合ったトレーニング

これらの映像をランダムな順番で 20 代の男性 6 名に表を行うことが可能になると期待される．

示した．映像の再生回数は特に指定せず繰り返し再生する

今後の展望としてまずは実際に本稿で提案したシステことも可能とした．参加者はそれぞれの映像を視聴したあムを用いて，映像による引き込み現象が映像を用いたスポとそれに対する違和感を「1:非常に違和感を覚える」からーツトレーニングにおいて見られるか検証する必要があ「7:全く違和感を覚えない」の 7 段階リッカート尺度で回る．さらに引き込み現象が見られユーザの動きを調整でき答した．

た場合には，明らかに追いつけない速度においてユーザが3.3.1 結果どのように振る舞うか検証する必要がある．その上でどの参加者の回答の結果をまとめたものを表 1 に示す．フリードマン検定を行った結果，有意差が見られた（p<.001）．

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程度トレーナ映像を速く設定するのが最もパフォーマン
スを向上させるのか確認する必要がある．

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パフォーマンスを引き出すことを目的としている．インタ[6] 武藤剛, and 三宅美博. "歩行介助を目的とする人間ロボット協調系における共創出過程の解析." 計測自動制御学会論文集 38.3 (2002): 316-323.
[7] Varlet, Manuel, and Michael J. Richardson. "What would

ラクティブに速度を変化させる手法を比較検討した上で，be Usain Bolt’s 100-meter sprint world record without

従来の一定速度の映像を用いた場合と比べユーザのパフ

Tyson Gay? Unintentional interpersonal synchronizationォーマンスにどういった影響をもたらすか調査する必要

between the two sprinters." Journal of Experimentalがある．

Psychology: Human Perception and Performance 41.1

また最終的に本研究では，インタラクティブな速度の変化を可能にし，トレーニング中のユーザのペースの変化にも柔軟に対応できるようにすることでユーザの最も良い(2015): 36.

参考文献[1] SPAIA 「ロッテが「Zoom トレ」実施，with コロナ時

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designhttps://spaia.jp/column/baseball/npb/10331

inpopularhealthandfitness

mobile(2019): 448-451.

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onintrinsic[10] Feltz, Deborah L., Norbert L. Kerr, and Brandon C. Irwin.

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| 株式会社ネクストシステム（最終閲覧日 2020 年 8Ⓒ 2020 日本バーチャルリアリティ学会-1C3-1-

月 6 日）https://www.next-system.com/visionpose