運動分析設備的制作方法
【專利摘要】一種運動分析設備，所述運動分析設備包括：觀測數據獲取單元，所述觀測數據獲取單元獲取指示連同使用者的運動一起移動的目標觀測點(例如，由所述使用者使用的俱樂部中的指定點)的軌跡的觀測數據；比較單元，所述比較單元將指示所述目標觀測點的預定軌跡的多個參考數據中的每一個與由所述觀測數據獲取單元獲取的所述觀測數據相比較；以及音頻控制單元，所述音頻控制單元根據通過使用所述比較單元所獲得的比較結果來生成音頻信號。
【專利說明】運動分析設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于分析使用者的運動的技術。
[0002]對于2012年12月21日提交的日本專利申請N0.要求優先權，其內容通過引用結合在本文中。
【背景技術】
[0003]在相關技術中，已經提出了各種技術以便分析使用者的運動。例如，日本未審查專利申請首次公開N0.H06-39070公開了一種在相同屏幕上與預記錄的參考使用揮桿(swing)運動(例如，職業高爾夫球員的揮桿運動)一起同時顯示使用者的揮桿運動的移動圖像的技術。
【發明內容】
[0004]根據在日本未審查專利申請首次公開N0.H06-39070中所公開的技術，使用者通過在視覺上將他們自己的揮桿運動與參考使用揮桿運動相比較來分析他們自己的揮桿動作。然而，在實踐中，難以通過準確地且精確地將使用者的運動與參考用途運動相比較同時在視覺上檢查屏幕上的移動圖像來理解兩個運動之間的差。鑒于上面描述的情況，本發明目的在于使得使用者能夠容易地理解使用者的運動與參考使用運動之間的差。
[0005]為了解決上面描述的問題，本發明的運動分析設備包括:觀測數據獲取裝置，所述觀測數據獲取裝置用于獲取觀測數據，所述觀測數據指示目標觀測點的軌跡，所述目標觀測點連同使用者的運動一起移動；比較裝置，所述比較裝置用于將指示目標觀測點的預定軌跡的參考數據與由觀測數據獲取裝置所獲取和生成的觀測數據相比較；以及音頻控制裝置，所述音頻控制裝置被用來根據來自比較裝置的比較結果來生成音頻信號。
[0006]根據本發明，能夠根據觀測數據與參考數據之間的比較結果來生成音頻信號。因此，使用者能夠容易地理解目標觀測點的軌跡與由參考數據所指示的預定軌跡之間的差。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是圖示根據本發明的第一實施例的運動分析系統的外部視圖。
[0008]圖2是圖示根據本發明的第一實施例的運動分析系統的框圖。
[0009]圖3圖示根據本發明的第一實施例的目標觀測點。
[0010]圖4是圖示根據本發明的第一實施例的觀測數據的示意圖。
[0011]圖5是圖示根據本發明的第一實施例的參考數據序列的示意圖。
[0012]圖6是圖示根據本發明的第一實施例的比較數據的示意圖。
[0013]圖7是圖示根據本發明的第一實施例的由比較單元執行的比較處理的流程圖。
[0014]圖8是圖示根據本發明的第一實施例的由音頻控制單元生成的音頻信號的圖表。
[0015]圖9是圖示根據本發明的第二實施例的由音頻控制單元生成的音頻信號的圖表。
[0016]圖10是圖示根據本發明的第三實施例的運動分析系統的框圖。【具體實施方式】
[0017]〈第一實施例〉
[0018]圖1是根據本發明的第一實施例的運動分析系統100的外部視圖。圖2是運動分析系統100的框圖。
[0019]如圖1和2中所圖示的,運動分析系統100包括運動分析設備10和加速度傳感器20。運動分析設備10分析使用者U的運動并且向使用者U通知分析結果，以及當在各種運動會中實踐特定動作時被優選地使用。第一實施例的運動分析設備10分析使用者U揮動高爾夫球桿(club)C的運動(在下文中，被稱為“揮桿運動”)。更具體地，運動分析設備10分析連同使用者U的揮桿運動一起移動的點P(在下文中，被稱為“目標觀測點”)的移動。第一實施例的目標觀測點P是由使用者U所使用的球桿C中的特定點。
[0020]更具體地，如圖3中所圖示的，固定到球桿C的軸Cs的手柄Cg的尖端部分(作為頭部Ch側的端部分)被設置成為目標觀測點P。球桿C的其它點(例如，在頭部Ch上或在軸Cs上的點)或在連同揮桿運動一起移動的使用者U的身體內的點能夠被設置成為目標觀測點P。
[0021]圖1和2中的加速度傳感器20是檢測目標觀測點P的移動(使用者U的揮桿運動)并且以預定周期順次地生成與目標觀測點P的移動相對應的傳感器輸出Da的檢測器。如圖3中所圖示的，本實施例的加速度傳感器20是檢測在三個軸線(X軸線、Y軸線以及Z軸線)的每個方向上的加速度的三軸加速度傳感器，所述三個軸線被固定到目標觀測點P并且彼此正交。Z軸線是與球桿C的軸Cs的縱向方向平行的軸線。Y軸線和X軸線是在與Z軸線正交的平面上的軸線。一個傳感器輸出Da被構成成包括在X軸線方向上的加速度Αχ、在Y軸線方向上的加速度Ay以及在Z軸線方向上的加速度Az。由加速度傳感器20順次地生成的每個傳感器輸出Da以時間序列方式被發射到運動分析設備10。加速度傳感器20和運動分析設備10以無線方式執行與彼此的數據通信，但可以通過電線執行該數據通?目。`
[0022]如圖2中所圖示的，運動分析設備10被計算機系統操作，所述計算機系統包括算術處理單元12、存儲設備14以及發聲設備16。存儲設備14存儲由算術處理單元12所實現的程序和由算術處理單元12所使用的各種數據項(例如，音頻數據W和參考數據序列Sref)。諸如磁記錄介質或多種類型的記錄介質的半導體存儲介質和已知記錄介質的組合可以被可選地采用作為存儲設備14。發聲設備16是再現與由算術處理單元12生成的音頻信號S相對應的聲波的音頻設備(例如，揚聲器)。
[0023]算術處理單元12允許多個功能(觀測數據獲取單元32、比較單元34以及音頻控制單元36)以用于通過實現在存儲設備14中存儲的程序來分析使用者U的運動。也可以將算術處理單元12的每個功能分發到多個設備。
[0024]觀測數據獲取單元32順次地獲取觀測數據Db，觀測數據Db指示與使用者U的揮桿運動相對應的目標觀測點P的軌跡(在下文中，被稱為“觀測軌跡”)0a。更具體地，觀測數據獲取單元32以時間序列方式順次地生成由加速度傳感器20供應的觀測數據Db。如圖4中所圖示的，一個觀測數據項Db被構成成包括觀測值Bx、觀測值By以及觀測值Bz。觀測值Bx是在被接連地生成的兩個傳感器輸出Da之間的加速度Ax中的差(變化)，觀測值By是在被接連地生成的兩個傳感器輸出Da之間的加速度Ay中的差，以及觀測值Bz是在被接連地生成的兩個傳感器輸出Da之間的加速度Az中的差。與用于使用者U執行揮桿運動的時間相比，其中觀測數據獲取單元32獲取觀測數據Db的周期被設置成為足夠短的時間(例如，一個毫秒)。
[0025]圖2中的存儲設備14存儲音頻數據W和參考數據序列Sref。本實施例的音頻數據W是指示特定音頻波形的數據。例如，由球桿C在揮桿運動期間所生成的風噪聲被記錄，并且以預定頻率(例如，44.1kHz)抽樣的數字數據被作為音頻數據W提前存儲在存儲設備14中。
[0026]圖5是參考數據序列Sref的示意圖。參考數據序列Sref指示目標觀測點P在預定時間持續時間期間的軌跡(在下文中，被稱為“參考軌跡”)。如圖5中所圖示的，參考數據序列Sref是多個參考數據Dref的時間序列。每個參考數據Dref被與每個觀測數據相比較以便評估使用者U的揮桿運動，并且被構成成包括參考值Rx、參考值Ry以及參考值Rz。
[0027]參考軌跡Oref是由每個觀測數據Db所指定的觀測軌跡Oa的標準。例如，目標觀測點P當諸如在揮桿運動方面熟練的職業高爾夫球員的動作執行者執行標準揮桿運動時的軌跡被優選采用作為參考軌跡Oref。更具體地，當標準行動者執行揮桿運動時，由觀測數據獲取單元32生成的所述多個觀測數據Db的時間序列被作為參考數據序列Sref (每個參考數據Dref)提前存儲在存儲設備14中。因此，每個參考數據Dref的參考值Rx對應于當執行標準揮桿運動時加速度Ax的改變量，參考值Ry對應于加速度Ay的改變量，以及參考值Rz對應于加速度Az的改變量。
[0028]圖2中的比較單元34將由觀測數據獲取單元32獲取的每個觀測數據Db與在存儲設備14中存儲的參考數據序列Sref的每個參考數據Dref相比較。更具體地，每當觀測數據獲取單元32獲取到觀測數據Db時，比較單元34以編年順序從存儲設備14的參考數據序列Sref中讀出參考數據Dref，并且通過計算觀測數據Db與參考數據Dref之間的差來生成比較數據Dc。
[0029]如圖6中所圖示的，一個比較數據Dc被構成成包括比較值ΛΤχ、比較值ATy以及比較值Λ Tz。比較值Λ Tx是觀測數據Db的觀測值Bx與參考數據Dref的參考值Rx之間的差。類似地，比較值Λ Ty是觀測值By與參考值Ry之間的差，以及比較值Λ Tz是觀測值Bz與參考值Rz之間的差。所述多個觀測數據Db的時間序列對應于觀測軌跡0a，并且參考數據序列Sref對應于參考軌跡Oref。因此，比較數據Dc對應于指示觀測軌跡Oa與參考軌跡Oref之間的差的值。
[0030]本實施例的比較單元34在從由使用者U所執行的揮桿運動的開始到完成的段內的預定分析段中將觀測數據Db與參考數據Dref相比較。所述分析段是當使用者U在向后揮桿中的引出動作(在下文中，被稱為“動作起始點”)之后開始向下揮桿運動(使球桿C向下揮動的動作)時的時間點起直到預定時間持續時間T流逝為止的段。
[0031]分析段的時間持續時間T根據從使用者U的動作起始點起直到使用者U完成跟進動作(在揮動球桿C中的結束動作)為止的時間持續時間被設置。從實際的動作起始點起直到揮桿完成為止的時間持續時間取決于使用者U的揮桿速度而變化。在本實施例中，使用者U的平均揮桿速度基于關于先前被測量多次的觀測數據Db的時間序列的結果而被計算。與平均揮桿速度相對應的分析段的時間持續時間T被針對每個使用者U而選擇并且被存儲在存儲設備14中。
[0032]圖7是比較單元34比較每個觀測數據Db和每個參考數據Dref的處理(在下文中，被稱為“比較處理”)中的流程圖。例如，當使用者U通過操作輸入設備(未圖示)來命令分析開始時，圖7中的比較處理被執行。
[0033]比較單元34通過利用每個觀測數據Db來檢測動作起始點(SI)。考慮目標觀測點P的加速度中的改變量具有在向下揮桿運動的開始之后立即增加的趨勢，第一實施例的比較單元34根據由每個觀測數據Db所指示的改變量△ A來檢測動作起始點。
[0034]更具體地，比較單元34順次地確定由被從觀測數據獲取單元32順次地供應的觀測數據Db所指示的加速度中的改變量Λ A是否超過預定閾值ATH。例如，改變量Λ A是觀測值Bx的絕對值、觀測值By的絕對值以及觀測值Bz的絕對值的和。比較單元34重復步驟SI直到改變量Λ A超過預定閾值ATH為止(S1:否)，并且檢測當改變量Λ A超過預定閾值ATH時的時間點作為動作起始點(S1:是)。然后，處理進行到步驟S2。[0035]比較單元34基于使用者U的平均揮桿速度根據被選擇和提前存儲的分析段的時間持續時間T來在時間軸線上展開(擴展或收縮)數據序列Sref (S2)。更具體地，從參考數據序列Sref的最前面的參考數據Dref到最后的參考數據Dref的時間持續時間Tref (從參考軌跡Oref的起始點到結束點的時間持續時間)被調整成為時間持續時間Τ。
[0036]更具體地，當時間持續時間T比時間持續時間Tref長時，比較單元34通過對參考數據序列Sref執行插值處理來增加參考數據Dref的量，從而使參考數據Dref的量與觀測數據Db的量相等。對于參考數據序列Sref的插值處理，可以可選地采用已知技術(例如，線性插值處理或樣條插值處理)。
[0037]另一方面，當時間持續時間T比時間持續時間Tref短時，比較單元34通過對參考數據序列Sref執行細化處理來減少參考數據Dref的量，從而使參考數據Dref的量與觀測數據Db的量相等。對于參考數據序列Sref的細化處理，可以可選地采用已知技術。參考軌跡Oref它本身不會在步驟S2的處理中變化。
[0038]比較單元34將由觀測數據獲取單元32順次地生成的每個觀測數據Db與參考數據序列Sref在步驟S2中的調整之后的參考數據Dref中的每一個相比較(S3)。
[0039]更具體地，每當觀測數據獲取單元32生成觀測數據Db時，比較單元34以編年順序從最前面開始讀出參考數據序列Sref在調整之后的每個參考數據Dref，并且通過將參考數據Dref與觀測數據Db之間的差設置成為比較數據Dc來順次地生成比較數據Dc。如圖7中所圖示的，從在步驟SI中檢測到的動作起始點重復比較數據Dc的生成(S3)，直到在步驟S4中確定分析段的時間持續時間T流逝為止(S4:否)。
[0040]當確定時間持續時間T從動作起始點起流逝時(S4:是),比較單元34完成比較處理。如從上述描述中將領會的，當揮桿動作被執行時，在分析段內順次地生成指示觀測軌跡Oa與參考軌跡Oref之間的差的比較數據Dc。
[0041 ] 圖2中的音頻控制單元36根據由比較單元34順次地生成的比較數據Dc (每個觀測數據Db和每個參考數據Dref的比較結果)來生成音頻信號S。更具體地，從由比較單元34檢測到的動作起始點，音頻控制單元36以編年順序從存儲設備14中順次地獲取音頻數據W的每個樣本，并且根據由比較單元34在每個讀取之前不久所生成的比較數據Dc來轉換音頻數據W的每個樣本的音高和/或拍子。由音頻控制單元36生成的音頻信號S被供應給發聲設備16以被再現為聲波。為了方便，未圖示將數字音頻信號S轉換成模擬音頻信號S的D/A轉換器。
[0042]更具體地，音頻控制單元36根據比較數據Dc來改變音頻數據W的每個樣本中的音高。例如，當比較數據Dc的每個比較值(ΛΤχ、Λ Ty以及Λ Tz)是更大的時(也就是說，當觀測軌跡Oa與參考軌跡Oref之間的差是較大的時)，比較單元34轉換音頻數據W使得每個樣本中的音高的改變是較大的。音頻數據W的每個樣本被順次地(在實時基礎上)轉換并且與使用者U的揮桿運動一起同時輸出。也就是說，在由使用者U執行的揮桿運動的分析段內，已再現聲音中的音高根據觀測軌跡Oa與參考軌跡Oref之間的差而每時每刻變化。
[0043]在這里，已知方法被用在使用音頻數據W的每個樣本的調制的音高的調整處理中。作為示例，將在下面描述調整音頻數據W的讀出速度的音高調整方法。
[0044]作為具有預定時間持續時間的波形數據的已抽樣音頻數據W被構成成具有多個幀。每個幀被適配成對應于構成所關聯的分析段的多個段內的一個段。在這種情況下，如果使用者U執行揮桿運動，則比較單元34生成與每個段相對應的比較數據Dc。基于對應的比較數據Dc，音頻控制單元36確定從存儲設備14用于與每個段相對應的幀的音頻數據W的讀出速度，并且從存儲設備14以所確定的讀取速度讀出對應幀的音頻數據W。在這里，當讀取速度根據比較數據Dc的值被確定為比標準讀取速度更快時，對應幀的聲音被再現以便具有高于參考音高的音高。在這種情況下，完成整個幀的讀出，直到對應幀的時間持續時間流逝為止。然而，在當整個幀的讀出以快速度完成時的時間點處，讀取處理從對應幀的最前面的樣本起重新開始。直到對應幀的時間持續時間流逝為止，讀取處理被連續地重復。相比之下，當比標準讀取速度慢的讀取速度被確定時，整個幀的讀取未完成直到對應幀的時間持續時間流逝為止。然而，能夠考慮其中對應幀的讀取在當達到對應幀的時間持續時間的結束時的時間點處被停止并且該處理對于后續幀的樣本進行新的讀取處理的方法。在快讀取速度的情況下以及在慢讀取速度的情況下，波形在幀之間的連接部分中可以是不連續的。然而，能夠認為通過使用已知的交叉衰落(cross-fade)處理而實現了幀之間的平滑波形連接。
[0045]上面描述的音高調整方法還被稱作剪切和拼接方法，并且在例如美國專利N0.5，952，596的相關技術中被公開。
[0046]圖8是根據觀測軌跡Oa與參考軌跡Oref之間的差的再現聲音中的音高的解釋性視圖。
[0047]在圖8中，并行地圖示了觀測軌跡Oa(Oal、0a2)在分析段中的一部分和已再現聲音的音高Pa (Pal、Pa2)中的時間變化。圖8中的擊球點Q在當頭部Ch擊中球時的時間點處對應于目標觀測點P。在圖8中，每個觀測軌跡Oa連同參考軌跡Oref —起被示出。每個音高Pa被圖示為相對值，其中音頻數據W中的音高被適配成為參考音高Pref。
[0048]如圖8中所圖示的，音頻控制單元36根據每個比較數據Dc來轉換音頻數據W的音高，使得隨著觀測軌跡Oa當從參考軌跡Oref查看時朝向使用者U分離而提高已再現聲音中的音高Pa，并且隨著觀測軌跡Oa當從參考軌跡Oref查看時向使用者的相反側分離而降低已再現聲音中的音高Pa。更具體的描述如下。
[0049]圖8中的音高Pal是當目標觀測點P在觀測軌跡Oal上被移動時已再現聲音的音高。觀測軌跡Oal在經過擊球點Q之前被定位在當從參考軌跡Oref查看時使用者U的相反側，并且在經過擊球點Q之后，被定位在當從參考軌跡Oref查看時(從外向內)使用者U側。因此，當目標觀測點P在觀測軌跡Oal上被移動時，已再現聲音的音高Pal在目標觀測點P經過擊球點Q之前高于參考音高Pref,并且隨著目標觀測點P更靠近擊球點Q而被降低。然后，音高Pal在目標觀測點P經過擊球點Q之后低于參考音高Pref。
[0050]另一方面，圖8中的音高Pa2是當目標觀測點P在觀測軌跡0a2上被移動時已再現聲音的音高。觀測軌跡0a2在經過擊球點Q之前被定位在當從參考軌跡Oref查看時使用者U側，并且在經過擊球點Q之后，被定位在當從參考軌跡Oref查看時(從外向內)使用者U的相反側。因此，當目標觀測點P在觀測軌跡0a2上被移動時，已再現聲音的音高Pa2在目標觀測點P經過擊球點Q之前低于參考音高Pref,并且隨著目標觀測點P更靠近擊球點Q而被降低。然后，音高Pa2在目標觀測點P經過擊球點Q之后高于參考音高Pref。
[0051]根據上面描述的構成，通過檢查已再現聲音中的音高Pa的改變，使用者U能夠直觀地理解觀測軌跡Oa與參考軌跡Oref之間的差在每個時間點處(隨著時間的經過)如何被改變。
[0052]如上所述，在第一實施例中，音頻信號S根據觀測數據Db與參考數據Dref之間的比較結果而被生成。因此，使用者U能夠容易地理解目標觀測點P的觀測軌跡Oa與由參考數據Dref所指示的參考軌跡Oref之間的差。
[0053]此外，在實時基礎上相對于揮桿運動生成了音頻信號S。因此，與其中在揮桿運動被執行之后再現聲音的構成相比，使用者U能夠直觀地理解實際的揮桿運動和觀測軌跡Oa與參考軌跡Oref之間的差的關系。
[0054]也就是說，比較單元34與使用者U的揮桿運動一起同時順次地將觀測數據與參考數據相比較，并且音頻控制單元36與由比較單元34所執行的每個比較一起同時生成音頻信號。在上面描述的構成中，音頻信號在實時基礎上相對于使用者的動作被生成。因此，與其中音頻信號在待分析的動作之后被生成的構成相比，使用者能夠本能地理解實際動作和目標觀測點的軌跡與預定軌跡之間的差。
[0055]在固定參考數據序列Sref的時間持續時間的構成中，當揮桿運動的時間持續時間不同于參考數據序列Sref的時間持續時間時，即使觀測軌跡Oa它本身接近于參考軌跡Oref，也能夠評估觀測軌跡Oa不同于參考軌跡Oref。在本實施例中，參考數據序列Sref根據使用者U的平均揮桿速度被展開在時間軸線上。因此，可以適當地評估使用者U的揮桿運動的觀測軌跡與參考軌跡Oref之間的差。
[0056]也就是說，比較單元34在時間軸線上展開參考數據的時間序列并且將每個展開的參考數據與觀測數據相比較。在上面描述的構成中，參考數據的時間序列被展開在時間軸線上。因此，例如，如果參考數據的時間序列根據使用者的動作速度被展開了，則與固定參考數據的時間序列的時間持續時間的情況相比，可以適當地評估目標觀測點的軌跡與預定軌跡之間的差。
[0057]<第二實施例>
[0058]將在下面對本發明的第二實施例進行描述。在以下描述中，在上述描述中使用的參考標號將被賦予以構成具有與第一實施例中的那些相同的操作和功能的元件，并且其具體描述在這里將被適當地省略。[0059]第二實施例的存儲設備14存儲指示不同聲音(例如，諸如具有不同音高或聲音質量的“嘟嘟聲”的警告聲音)的波形的三種類型的音頻數據W(Wx、Wy以及Wz)。本實施例的音頻控制單元36根據其中比較單元34將觀測軌跡Oa與在X軸線方向上的參考軌跡Oref的比較結果(比較值ΛΤχ)來控制音頻數據Wx被再現/停止，根據在Y軸線方向上的比較結果(比較值ATy)來控制音頻數據Wy被再現/停止，并且根據在Z軸線方向上的比較結果(比較值Λ Tz)來控制音頻數據Wz被再現/停止。通過將音頻數據Wx、音頻數據Wy以及音頻數據Wz相加來生成音頻信號S。
[0060]更具體地,當在每個軸線方向上的比較值ΔΤ(ΔΤχ、ATy以及ΔΤζ)低于預定閾值TH時(當差在觀測值B與參考值R之間是小時)，音頻控制單元36停止與所關聯的軸線方向相對應的音頻數據W的再現。當比較值Λ T超過閾值TH時(當差在觀測值B與參考值R之間是大時)，音頻控制單元36再現音頻數據W。也可以針對每個軸線方向來個別地設置閾值TH。
[0061]圖9是圖示觀測軌跡Oa的持續每個時間段(tl、t2以及t3)的音頻數據的再現/停止的解釋性視圖。在觀測軌跡Oa內，在時間段tl期間當比較值ΛΤχ和比較值ΛΤζ低于閾值TH并且比較值Λ Ty超過閾值TH時，僅與Y軸線方向相對應的音頻數據Wy被再現，而音頻數據Wx和音頻數據Wz的再現被停止。類似地，在時間段t2期間當比較值ATx、t匕較值ATy以及比較值ΛΤζ中的全部都低于閾值TH時，音頻數據Wx至Wz中的任何一個都未被再現。在時間段t3期間當比較值Λ Tx和比較值Λ Ty超過閾值TH并且比較值ΛΤζ低于閾值TH時，音頻數據Wx和音頻數據Wy的混合聲音被再現并且音頻數據Wz未被再現。
[0062]甚至在第二實施例中，能夠實現與第一實施例中的那些相同的有利效果。此外，在第二實施例中，觀測軌跡Oa與參考軌跡Oref之間的比較結果在每個軸線方向上的音頻信號S上被個別地反映。因此，使用者U能夠識別這三個軸線方向中的哪一個方向已經引起了觀測軌跡Oa與參考軌跡Oref之間的差。
[0063]也就是說，音頻控制單元36在指示不同聲音的多個音頻數據項內根據來自使用者的指令來選擇音頻數據，并且根據通過使用比較單元所獲得的比較結果來轉換所選擇的數據的音高和/或拍子，從而生成音頻信號。在上面描述的構成中，與通過調制一種類型的音頻數據來生成音頻信號的構成相比，可以使音頻信號的已再現聲音的類型變化。
[0064]<第三實施例>
[0065]圖10是根據第三實施例的運動分析系統100的框圖。如圖10中所圖示的，第三實施例中的運動分析系統100被構成成在第一實施例的運動分析系統100中附加地包括延遲設備15。延遲設備15將音頻信號S延遲了延遲時間δ。因此，音頻信號S在延遲時間δ從當音頻控制單元36啟動生成時起流逝之后被再現在發聲設備16中。音頻信號S的生成(比較數據Dc的生成)在動作起始點處被啟動。因此，音頻信號S的再現在當延遲時間δ從動作起始點起流逝時的時間點處被啟動。也就是說，音頻信號S從動作起始點起直到延遲時間S流逝為止未被再現。臨時地保持和輸出音頻信號S的元件(緩沖器)被用作延遲設備15。
[0066]甚至在第三實施例中，能夠實現與第一實施例中的那些相同的有利效果。此外，在第三實施例中，音頻信號S的再現在當延遲時間δ從動作起始點起流逝時的時間點處被啟動。因此，可以防止在動作起始點之前和之后妨礙使用者U的專注。例如，從動作起始點起直到擊球為止的時間持續時間是500毫秒。因此,如果延遲時間δ被設置為約500毫秒，則存在有利效果在于可以防止在從動作起始點起直到擊球為止的動作期間妨礙使用者U，這是用于使用者U特別地專注他們的注意力的時間。第三實施例的構成(延遲設備15)還能夠被應用于第二實施例。
[0067]也就是說，第三實施例的運動分析設備包括在生成之后通過使用音頻控制單元36來延遲音頻信號的延遲設備15。例如，在這個構成中，因為音頻信號被延遲，所以可以防止在從當音頻信號的生成被啟動時起直到延遲的時間流逝為止的周期期間妨礙使用者的專注。
[0068]<修改示例>
[0069]能夠以各種方式修改上面描述的相應實施例。將在下面對特定修改方面進行描述。可選地選自以下示例的兩個或更多個方面能夠與彼此適當地組合。
[0070](I)在描述的每個實施例中，作為示例在每個軸線方向上的加速度(Ax、Ay以及Az)中的改變量被設置為觀測數據Db。然而，也可以將加速度(Ax、Ay以及Az)它本身用作觀測數據Db。類似地，加速度在每個方向上的數值它本身能夠被用作參考數據Dref。
[0071]此外，用于檢測目標觀測點P的移動(使用者U的揮桿運動)的元件(檢測器)不限于加速度傳感器20。例如，代替加速度傳感器20 (或者連同加速度傳感器20 —起)，也可以使用檢測目標觀測點P的速度的速度傳感器或檢測目標觀測點P的移動的方向的方向傳感器(例如，陀螺傳感器)。
[0072]此外，也可以根據視頻圖像來標識觀測軌跡0a，在所述視頻圖像中，使用者U的揮桿運動使用視頻相機而被錄在錄像磁帶上。
[0073]如從上述描述中將領會的，觀測數據Db可以是指示目標觀測點P的觀測軌跡Oa的時間序列數據。類似地，參考數據Dref可以是指示參考指定Oref的時間序列數據。
[0074](2)在上面所描述的每個實施例中，已再現聲音中的音高根據觀測軌跡Oa與參考軌跡Oref之間的差而被改變，但可以可選地使用音頻數據W的調制方法。例如，也可以根據例如觀測軌跡Oa與參考軌跡Oref之間的差(每個比較數據Dc)來改變音頻數據W的音量。此外，在其中音頻控制單元36給音頻數據W提供各種聲音效果(例如，回聲效果)的構成中，也可以根據觀測軌跡Oa與參考軌跡Oref之間的差來控制待為音頻數據W提供的聲音效果的程度。
[0075]如從上述描述中將領會的，音頻控制單元36可以根據使用比較單元34的比較結果(比較數據Dc)來生成音頻信號S，并且其處理中的特定內容不限于此。
[0076](3)也可以選擇性地使用指示不同聲音的多個音頻數據W。更具體地，優選的是，音頻控制單元36被構成以便從所述多個音頻數據W中根據使用者U的指令來選擇和轉換音頻數據W的音高和/或拍子。例如，指示由不同類型的球桿C在揮桿運動期間所生成的風噪聲的所述多個音頻數據W被存儲在存儲設備14中。音頻控制單元36根據由使用者U所使用的球桿C的類型從存儲設備14中選擇音頻數據W，并且通過應用比較數據Dc的音頻數據W的調制來生成音頻信號S。球桿C的類型(例如，球棒(driver)或鐵器)通過操作例如輸入設備而被從使用者命令給運動分析設備10。
[0077]根據上面描述的構成，可以使已再現聲音的類型變化。
[0078](4)當觀測軌跡Oa接近于參考軌跡Oref時，也可以再現特定聲音(例如，聲音效果)。例如，存儲設備14存儲指示聲音效果的波形的聲音效果數據。例如，聲音效果是諸如回響、歡呼或當球進入洞杯時鼓掌的聲音。
[0079]音頻控制單元36對比較數據Dc的量N計數，在所述比較數據Dc中出自由比較單元34順次地生成的比較數據Dc的每個比較AT(ATx、ATy以及ΛΤζ)都超過閾值。當在完成揮桿運動之后的量N低于預定閾值時(也就是說，當觀測軌跡Oa接近于參考軌跡Oref時)，音頻控制單元36從存儲設備14獲取聲音效果數據并且將該聲音效果數據作為音頻信號S供應給發聲設備16。也就是說，再現了在由音頻數據W所指示的聲音(由球桿C在揮桿運動期間所生成的風噪聲)之后立即添加聲音效果的聲音的音頻信號S。
[0080]在上面描述的描述中，當觀測軌跡Oa接近于參考軌跡Oref時，聲音效果被再現。因此，存在使用者U能夠在觀測軌跡Oa中直觀地識別他們自己的揮桿運動是好還是不好的優點。
[0081]當觀測軌跡Oa不同于參考軌跡Oref時(當上面描述的量N超過閾值時)，聲音效果能夠被添加到音頻信號S。也就是說，音頻控制單元36根據觀測軌跡Oa與參考軌跡Oref之間的近似程度來控制是否將聲音效果添加到音頻信號S。
[0082]也就是說，在這個修改示例中，根據由觀測數據所指定的軌跡與預定軌跡之間的近似程度，音頻控制單元36生成音頻信號，在所述音頻信號中，根據通過使用比較單元34所獲得的比較結果，預定聲音效果被添加到聲音。在這個構成中，根據目標觀測點的軌跡與預定軌跡之間的近似程度，根據通過使用比較單元34所獲得的比較結果的聲音和預定聲音效果被再現。因此，存在使用者能夠直觀地識別動作是好還是不好的優點。
[0083](5)在第三實施例中，延遲設備15將音頻信號S延遲了預定延遲時間δ，但延遲時間S能夠被控制以便為可變的。例如，在比較單元34根據觀測數據Db (或比較數據Dc)的時間改變來檢測通過球桿C擊球的時間點，采用以下構成，其中延遲設備15將音頻信號S從動作起始點延遲到球被擊中的時間點(也就是說,延遲時間δ被設置為從動作起始點到球被擊中的時間點的時間)。在上面描述的構成中，聲音從動作起始點到球被擊中的時間點未被再現，但該聲音在球被擊中的時間點之后被再現。
[0084](6)能夠適當地省略作為示例上面所描述的每個元件。例如，可以通過結合來自與運動分析設備10分離的外部設備的各種數據項來省略存儲設備14。此外，在由音頻控制單元36所生成的音頻信號S經由通信網絡或便攜式記錄介質而被發射到外部設備并且在外部設備的發聲設備16中被再現的構成中能夠省略發聲設備16。
[0085](7)在第一實施例中，觀測數據獲取單元32通過使用從加速度傳感器20供應的傳感器輸出Da來順次地生成觀測數據Db。然而，還能夠采用以下構成，其中觀測數據獲取單元32接收由加速度傳感器20順次地生成的觀測數據Db。也就是說，獲取觀測數據Db的元件(觀測數據獲取裝置)包括從通過使用加速度傳感器20針對它本身所獲得的檢測結果生成觀測數據的元件和從外部設備(加速度傳感器20)接收觀測數據Db的元件兩者。
[0086](8)在上面描述的每個實施例中，已作為示例描述了分析高爾夫球桿C的揮桿運動的運動分析設備10。然而，能夠使用運動分析設備10的運動不限于高爾夫球的動作。例如，當分析棒球中球棒的揮桿運動、網球中球拍的揮桿運動、釣魚中釣桿的投擲運動時,還能夠使用運動分析系統100 (運動分析設備10)。
[0087](9)也可以在分析段內改變持續每個單位時間的參考數據Dref的量。例如，針對在分析段內的影響之前不久或之后不久的段，優選構成所述段以便通過將該段與其它段相比較來增加持續每個單位時間的參考數據Dref的量。當該段在單位時間內具有大量的參考數據Dref時，以較短間隔執行觀測數據Db與參考數據Dref之間的比較，并且彼此緊密地比較觀測軌跡Oa和參考軌跡Oref。因此，例如，可以詳細地分析在影響之前不久和之后不久段中的每個軌跡中的差。此外，在分析段內的特定部分中增加了參考數據Dref的量。因此，與增加整個分析段中的量的構成相比，存在能夠降低數據量的優點。
[0088]可以考慮其中在分析段中的預定段內部和外部提前改變參考數據Dref的量的考慮。然而，當比較單元34通過插值處理或細化處理針對參考數據序列Sref來增加或者減少參考數據Dref的量時，也可以在分析段中的預定段內部和外部改變持續每個單位時間的參考數據Dref的量。
[0089]此外，也可以針對在分析段內不需要詳細分析的段來減少持續每個單位時間的參考數據Dref的量。
[0090]根據上面所描述的每個實施例的運動分析設備通過諸如被專門地用來分析使用者的運動的數字信號處理器(DSP)的硬件(電子電路)來操作，或者還與程序和諸如中央處理單元(CPU)的通用算術處理單元合作地操作。
[0091]本發明的程序使計算機實現觀測數據獲取處理，該觀測數據獲取處理用于獲取指示連同使用者的動作一起移動的目標觀測點的軌跡的觀測數據；比較處理，該比較處理用于將指示目標觀測點的預定軌跡的多個參考數據中的每一個與由觀測數據獲取處理獲取的觀測數據相比較；以及音頻控制處理，該音頻控制處理被用來根據比較處理的結果來生成音頻信號。
[0092]上面描述的程序通過被存儲在計算機可讀記錄介質中來提供并且被安裝在計算機中。例如，記錄介質是非暫時性記錄介質，并且優選是諸如CD-ROM的光學記錄介質(光盤)。然而，記錄介質能夠包括任何已知類型的記錄介質，諸如半導體記錄介質和磁記錄介質。
[0093]此外，例如，本發明的程序能夠經由通信網絡例如通過分布式服務器設備被以分布式方式提供，并且然后能夠被安裝在計算機中。
[0094]雖然以上已經描述和圖示了本發明的優選實施例，但是應該理解的是，這些是本發明的例示并且將不應當被認為是限制。在不背離本發明的精神或范圍的情況下能夠進行添加、省略、代替以及其它修改。因此，本發明將不應當被認為是被前述描述限制，并且僅被所附權利要求的范圍限制。
【權利要求】
1.一種運動分析設備，包括: 觀測數據獲取裝置，所述觀測數據獲取裝置用于獲取觀測數據，所述觀測數據指示目標觀測點的軌跡，所述目標觀測點連同使用者的運動一起移動； 比較裝置，所述比較裝置用于將指示預定軌跡的參考數據與由所述觀測數據獲取裝置獲取的所述觀測數據相比較；以及 音頻控制裝置，所述音頻控制裝置用于根據通過使用所述比較裝置獲得的比較結果來生成音頻信號。
2.根據權利要求1所述的運動分析設備，進一步包括:延遲裝置，所述延遲裝置用于延遲由所述音頻控制裝置生成的所述音頻信號的輸出。
3.根據權利要求1所述的運動分析設備，其中，所述比較裝置在時間軸上擴展或收縮所述參考數據的時間序列，并且將每個擴展或收縮的參考數據與所述觀測數據相比較。
4.根據權利要求1所述的運動分析設備，其中，根據由所述觀測數據所指定的軌跡與所述預定軌跡之間的近似的程度，所述音頻控制裝置生成音頻信號，在所述音頻信號中，根據通過使用所述比較裝置所獲得的所述比較結果而將預定聲音效果添加到所述音頻信號。
5.根據權利要求1所述的運動分析設備，其中，根據通過使用所述比較裝置獲得的所述比較結果，所述音頻控制裝置改變所述音頻信號中的音高。
6.根據權利要求1所述的運動分析設備，其中: 當所述目標觀測點的軌跡比基于所述參考數據所獲得的參考軌跡更靠近所述使用者時，所述音頻控制裝置提高所述音頻信號中的所述音高；以及 當所述目標觀測點的所述軌跡比所述參考軌跡更遠離所述使用者時，所述音頻控制裝置降低所述音頻信號中的所述音高。
7.根據權利要求1所述的運動分析設備，進一步包括:存儲裝置，所述存儲裝置用于通過對應于在構成所述觀測數據和所述參考數據的X軸、Y軸和Z軸方向上的分量，來存儲相互不同的音頻數據項，其中 所述比較裝置針對在所述X軸、Y軸和Z軸方向上的每個分量，將所述觀測數據與所述參考數據相比較，根據在所述X軸、Y軸和Z軸方向上的每個分量的比較結果，來選擇與在所述X軸、Y軸或Z軸方向上的所述分量相對應的所述音頻數據，從所述存儲裝置中讀出所述音頻數據，以及根據所選擇的音頻數據輸出音頻信號。
8.根據權利要求1所述的運動分析設備，其中，所述使用者的運動是高爾夫揮桿。
9.一種運動分析方法，包括: 使觀測數據獲取單元獲取觀測數據，所述觀測數據指示目標觀測點的軌跡，所述目標觀測點連同使用者的運動一起移動； 使比較單元將指示預定軌跡的參考數據與由所述觀測數據獲取單元獲取的所述觀測數據相比較；以及 使音頻控制單元根據通過使用所述比較單元獲得的比較結果來生成音頻信號。
10.根據權利要求9所述的運動分析方法，其中，由所述音頻控制單元生成的所述音頻信號的輸出被延遲。
11.根據權利要求9所述的運動分析方法，進一步包括:使所述比較單元在時間軸上擴展或收縮所述參考數據的時間序列，并且將每個擴展或收縮的參考數據與所述觀測數據相比較。
12.根據權利要求9所述的運動分析方法，進一步包括:使所述音頻控制單元根據由所述觀測數據所指定的軌跡與所述預定軌跡之間的近似程度來生成音頻信號，在所述音頻信號中，根據通過使用所述比較單元所獲得的所述比較結果而將預定聲音效果添加到所述音頻信號。
13.根據權利要求9所述的運動分析方法，進一步包括:使所述音頻控制單元根據通過使用所述比較單元獲得的比較結果來改變所述音頻信號中的音高。
14.根據權利要求9所述的運動分析方法，進一步包括: 當所述目標觀測點的軌跡比基于所述參考數據所獲得的參考軌跡更靠近所述使用者時，使所述首頻控制單兀提聞所述首頻/[目號中的首聞;以及 當所述目標觀測點的所述軌跡比所述參考軌跡更遠離所述使用者時，使所述音頻控制單元降低所述音頻信號中的所述音高。
15.根據權利要求9所述的運動分析方法，進一步包括: 通過對應于在構成所述觀測數據和所述參考數據的X軸、Y軸和Z軸方向上的分量，來將相互不同的音頻數據項存儲在存儲單元中； 針對在所述X軸、Y軸和Z軸方向上的每個分量，將所述觀測數據與所述參考數據相比較； 根據在所述X軸、Y軸和Z軸方向上的每個分量的比較結果，來選擇與在所述X軸、Y軸或Z軸方向上的所述分量相對應的所述音頻數據，并且從所述存儲裝置中讀出所述音頻數據；以及 根據所選擇的音頻數據輸出音頻信號。
16.根據權利要求9所述的運動分析方法，其中，所述使用者的運動是高爾夫揮桿。
【文檔編號】A63B71/06GK103877715SQ201310704302
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2012年12月21日
【發明者】谷高幸司 申請人:雅馬哈株式會社