情報処理学会 インタラクション 2015
IPSJ Interaction 2015

A69
2015/3/5

動作の同一性を計測する腕時計型コンピュータ~ダンスにおける演技者間の比較~
野原拓実†	  岩倉真伍†	  古賀佑輔†	  中嶋一喜†	  琴野絢香†
吉井貴映†	  田辺晃弘†	  山口凌雅†	  松下宗一郎†
複数の演技者が同じ動作を同時に行っていることが求められる競技ダンスにおいて，動作の同一性をリアルタイムにて評価する腕時計型コンピュータを提案する．3 軸角速度合成ベクトル長の時間変動についてパターンマッチングを行うことで，センサデバイスの装着位置を強く意識することなく気軽に利用できるシステムの検討を行った．

A Synchronized Wristwatch-type Wearable Computer
TAKUMI NOHARA† SHINGO IWAKURA† YUSUKE KOGA†KAZUKI NAKAJIMA† AYAKA KOTONO† TAKAAKI YOSHII†AKIHIKO TANABE† RYOGA YAMAGUCHI† SOICHIRO MATSUSHITA†
We propose a wristwatch-like wireless motion sensing device to evaluate a degree of synchronization of motion between cheer
dance performers. An evaluation algorithm utilizing 3-axis angular velocity signals showed how two performers weresynchronized without a precise setup for the motion sensor devices.

1. 動 機	  多人数での運動による表現力を問われる競技スポーツにおいては各人の動作の同一性が重視されることが多い．そx6-axis wirelessmotion sensor

yの中で，競技ダンスでは練習を重ねていくうちに振付の解z

釈やタイミングが変わり，振付師の意図に対して違いが生じてくる．そして，演技者間での動作の同一性がないと判定された時，競技の採点結果に影響が生じる．例えば，チアダンスの大会のルールブックや演技規定などでは，ダンス中の一体感や同調性が重視されている[1]．また，競技ダンスの大会ではテクニックの精度や同一性を目視で評価しているため，演者を見る位置の違い等により評価に差異が

図 1	  腕時計型ワイヤレスモーションセンサ

生じやすい．さらには，練習中の演技者や指導者においてFigure 1

Wristwatch-type wireless motion sensor

も，演技の正確なタイミングや動作を判別し，どのように同一性がないのかをその場で理解することは困難である．	  人の動作を客観的に測定する際には，赤外線距離画像等

2. 腕 時 計 型 ワ イ ヤ レ ス モ ー シ ョ ン セ ン サ

用いたモーションキャプチャー技術の利用が考えられる．	  チアダンスでは，手に小道具を持った状態での表現が多

しかしながら，競技ダンスでは 10〜30 人ほどの人数で踊り，用されており，他の身体部位と比べて動作の同一性がとりフォーメーションチェンジなどの視覚効果を重視することわけ重視されている．また，演技の妨げとならず，演技中から，実際の演技や演技練習の場で画像処理をベースとしに装着位置が変動しにくいことを考慮し，図 1 に示すようた運動計測システムを適用することは困難である．そこでな腕時計型デバイスを作製した．モーションセンサでは，3

本研究では，複数の演技者が運動センサを身体に装着し，軸加速度（演技運動の同一性をタイミングならびに運動強度の視点か2000deg/sec, dps）について，秒速 100 回にて計測を行ってらリアルタイムにて評価する腕時計型コンピュータを提案おり，チアダンスにおけるほとんどの動作をカバーするこする．また，ダンスの中におけるどの部分が同一性を欠いとができる．また，デバイスには小型マイコン及び，2.4GHzていたのかを演技者にフィードバックすることで，競技ダ帯無線通信モジュールが搭載されており，連続約 5 時間程ンス初心者への効果的な教示を行うことを目指している．

度の利用が可能である．そして，このデバイスからデータ

16G, 1G = 9.8m/s2 ）及び 3 軸角速度（を受信するノート PC を用いて動作の同一性を解析し，リ† 東京工科大学コンピュータサイエンス学部
School of Computer Science, Tokyo University of Technology© 2015 Information Processing Society of Japan

アルタイムにて結果を画面表示するシステムを作成した．

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3. 動 作 同 一 性 の 評 価 ア ル ゴ リ ズ ム

を受けており，目視では運動の同一性がかなり高くなって	  身体装着型運動センサによるモーション分析では，振動や衝撃の影響を受けやすい加速度センサの利用を姿勢角度の推定といった補助的役割にとどめ，角速度の時間積分により運動角の推定を比較的高精度にて行える角速度センサを運動分析の中心として位置づけるシステムが多い．しかしながら，図１に示すような運動の軸方位を正確に固定することを前提とした場合，センサデバイスをいつでも気軽に使用することが困難になると考えられる．また，競技ダンスにおけるやや激しい運動に際し，センサデバイスの取り付け位置がずれてしまうことで，動作同一性の評価に大いるとの評価を受けている．図 2 はダンス演技者間での運動同一性評価の結果であり，3 軸角速度の合成ベクトル長（Angular velocity）の波形からは，運動強度やタイミングがまずまず一致しており，一致の度合いに応じて評価関数S の値が変化していることが見てとれる．一方，評価関数
S の積算時間を変化させたところ，約 0.5 秒前後を境に運動の詳細な相違を反映しにくくなることが分かった．また被験者 B についてはデバイスをやや緩めに装着しており，運動時に回転振動を起こしているが，時間積算による評価関数を用いたことで影響が軽減されているものと思われる．

きな影響が及ぶことが懸念される．そこで本研究では，3軸角速度の合成ベクトル長は，剛体運動については軸方位2000依存性を持たなくなることに着目した．そして，二人の演1500技者が同時に演技を行った際に，リアルタイムにて 3 軸角1000速度の合成ベクトル長の差異を分析することで，運動強度Instructor
Student500とタイミングの同一性の評価を試みた．	  ここで，時刻 t における演技者 1 及び演技者 2 の角速度

00.0

合成ベクトル長をそれぞれ A1[t]，A2[t]とした時，運動同一性は，0（完全不一致）から 1（完全一致）までの値をと80る関数 S（Synchronization）として，以下のように定義した．

60

2S = 1 - SQRT (Σ(A1[t] - A2[t]) / Σ((A1[t]) + (A2 [t]) ) )	  ．

40

そして，積算演算の時間区間を変化させ，ダンスにおける20

運動同一性の主観評価との対応関係を検討することとした．

00.0

220.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

Time (sec)100Integration time = 0.5sec

Subject A - Subject B

Instructor-Student

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

Time (sec)

図 3	  2 人の演技者間の運動同一性評価結果

1000
Subject A
Subject B

800

Figure 3

Wristwatch-type wireless motion sensor

600	  続いて，演技内容を事前に伝えることなく，指導者と学400

習者（初心者）とが向かい合って演技を行うという状況に200て，評価関数 S による運動同一性の評価を試みた．ここで00.00.5

1.0

1.5

2.02.53.0Time (sec)100

は，指導者の演技を見ながら学習者が追随するという状況であるため，両者の動作にはある程度の時間差が生じるこ80とが予想される．また，初心者は見よう見まねで演技を行60っていることから，運動強度が小さくなるものと思われる．

40

図 3 はこのような状況下における角速度合成ベクトル長と，Integration time
0.5sec0.2sec0.1sec20

運動同一性評価関数 S（積算時間 0.5 秒）の挙動を示したものであり，練習を重ねた 2 人の被験者間の結果（図 2）

00.0

0.5

1.0

1.5

Time (sec)

2.0

2.5

3.0

図 2	  2 人の演技者間の運動同一性評価結果
Figure 2Wristwatch-type wireless motion sensorと比べて評価関数 S の値が小さくなっていることが分かる．	  以上のように，腕時計型コンピュータにより気軽に運動同一性の評価を行うシステムの可能性を見いだせた．そこで今後は学習者へのフィードバック手法の検討を進め，競技ダンスの技量向上に貢献していきたいと考えている．

4. ダ ン ス 演 技 の 評 価 実 験	  運動同一性評価関数 S の有効性を確かめるため，2 人のダンス初心者 A, B により約 10 秒間程度にて評価実験を行った．ここでは，2 人の被験者 A 及び B は，前もってダンス競技経験をもつ指導者によりダンスの内容について指導© 2015 Information Processing Society of Japan

参考文献
1)第 14 回全日本チアダンス選手権大会・第 12 回全日本学生チアダンス選手権大会 2014 年度演技規定, 日本チアダンス協会(JCDA)
公式サイト， http://www.jcda.jp/rule/2014/Divisions.pdf, (2014).

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