CN103877715B - 运动分析设备及运动分析方法 - Google Patents

Abstract

一种运动分析设备及运动分析方法，所述运动分析设备包括：观测数据获取单元，所述观测数据获取单元获取指示连同使用者的运动一起移动的目标观测点(例如，由所述使用者使用的俱乐部中的指定点)的轨迹的观测数据；比较单元，所述比较单元将指示所述目标观测点的预定轨迹的多个参考数据中的每一个与由所述观测数据获取单元获取的所述观测数据相比较；以及音频控制单元，所述音频控制单元根据通过使用所述比较单元所获得的比较结果来生成音频信号。

Description

运动分析设备及运动分析方法

技术领域

本发明涉及一种用于分析使用者的运动的技术。

对于2012年12月21日提交的日本专利申请No.2012-279501要求优先权，其内容通过引用结合在本文中。

背景技术

在相关技术中，已经提出了各种技术以便分析使用者的运动。例如，日本未审查专利申请首次公开No.H06-39070公开了一种在相同屏幕上与预记录的参考使用挥杆(swing)运动(例如，职业高尔夫球员的挥杆运动)一起同时显示使用者的挥杆运动的移动图像的技术。

发明内容

根据在日本未审查专利申请首次公开No.H06-39070中所公开的技术，使用者通过在视觉上将他们自己的挥杆运动与参考使用挥杆运动相比较来分析他们自己的挥杆动作。然而，在实践中，难以通过准确地且精确地将使用者的运动与参考用途运动相比较同时在视觉上检查屏幕上的移动图像来理解两个运动之间的差。鉴于上面描述的情况，本发明目的在于使得使用者能够容易地理解使用者的运动与参考使用运动之间的差。

为了解决上面描述的问题，本发明的运动分析设备包括：观测数据获取装置，所述观测数据获取装置用于获取观测数据，所述观测数据指示目标观测点的轨迹，所述目标观测点连同使用者的运动一起移动；比较装置，所述比较装置用于将指示目标观测点的预定轨迹的参考数据与由观测数据获取装置所获取和生成的观测数据相比较；以及 音频控制装置，所述音频控制装置被用来根据来自比较装置的比较结果来生成音频信号。

根据本发明，能够根据观测数据与参考数据之间的比较结果来生成音频信号。因此，使用者能够容易地理解目标观测点的轨迹与由参考数据所指示的预定轨迹之间的差。

附图说明

图1是图示根据本发明的第一实施例的运动分析系统的外部视图。

图2是图示根据本发明的第一实施例的运动分析系统的框图。

图3图示根据本发明的第一实施例的目标观测点。

图4是图示根据本发明的第一实施例的观测数据的示意图。

图5是图示根据本发明的第一实施例的参考数据序列的示意图。

图6是图示根据本发明的第一实施例的比较数据的示意图。

图7是图示根据本发明的第一实施例的由比较单元执行的比较处理的流程图。

图8是图示根据本发明的第一实施例的由音频控制单元生成的音频信号的图表。

图9是图示根据本发明的第二实施例的由音频控制单元生成的音频信号的图表。

图10是图示根据本发明的第三实施例的运动分析系统的框图。

具体实施方式

<第一实施例>

图1是根据本发明的第一实施例的运动分析系统100的外部视图。图2是运动分析系统100的框图。

如图1和2中所图示的，运动分析系统100包括运动分析设备10和加速度传感器20。运动分析设备10分析使用者U的运动并且向使 用者U通知分析结果，以及当在各种运动会中实践特定动作时被优选地使用。第一实施例的运动分析设备10分析使用者U挥动高尔夫球杆(club)C的运动(在下文中，被称为“挥杆运动”)。更具体地，运动分析设备10分析连同使用者U的挥杆运动一起移动的点P(在下文中，被称为“目标观测点”)的移动。第一实施例的目标观测点P是由使用者U所使用的球杆C中的特定点。

更具体地，如图3中所图示的，固定到球杆C的轴Cs的手柄Cg的尖端部分(作为头部Ch侧的端部分)被设置成为目标观测点P。球杆C的其它点(例如，在头部Ch上或在轴Cs上的点)或在连同挥杆运动一起移动的使用者U的身体内的点能够被设置成为目标观测点P。

图1和2中的加速度传感器20是检测目标观测点P的移动(使用者U的挥杆运动)并且以预定周期顺次地生成与目标观测点P的移动相对应的传感器输出Da的检测器。如图3中所图示的，本实施例的加速度传感器20是检测在三个轴线(X轴线、Y轴线以及Z轴线)的每个方向上的加速度的三轴加速度传感器，所述三个轴线被固定到目标观测点P并且彼此正交。Z轴线是与球杆C的轴Cs的纵向方向平行的轴线。Y轴线和X轴线是在与Z轴线正交的平面上的轴线。一个传感器输出Da被构成成包括在X轴线方向上的加速度Ax、在Y轴线方向上的加速度Ay以及在Z轴线方向上的加速度Az。由加速度传感器20顺次地生成的每个传感器输出Da以时间序列方式被发射到运动分析设备10。加速度传感器20和运动分析设备10以无线方式执行与彼此的数据通信，但可以通过电线执行该数据通信。

如图2中所图示的，运动分析设备10被计算机系统操作，所述计算机系统包括算术处理单元12、存储设备14以及发声设备16。存储设备14存储由算术处理单元12所实现的程序和由算术处理单元12所使用的各种数据项(例如，音频数据W和参考数据序列Sref)。诸如磁记录介质或多种类型的记录介质的半导体存储介质和已知记录介质的 组合可以被可选地采用作为存储设备14。发声设备16是再现与由算术处理单元12生成的音频信号S相对应的声波的音频设备(例如，扬声器)。

算术处理单元12允许多个功能(观测数据获取单元32、比较单元34以及音频控制单元36)以用于通过实现在存储设备14中存储的程序来分析使用者U的运动。也可以将算术处理单元12的每个功能分发到多个设备。

观测数据获取单元32顺次地获取观测数据Db，观测数据Db指示与使用者U的挥杆运动相对应的目标观测点P的轨迹(在下文中，被称为“观测轨迹”)Oa。更具体地，观测数据获取单元32以时间序列方式顺次地生成由加速度传感器20供应的观测数据Db。如图4中所图示的，一个观测数据项Db被构成成包括观测值Bx、观测值By以及观测值Bz。观测值Bx是在被接连地生成的两个传感器输出Da之间的加速度Ax中的差(变化)，观测值By是在被接连地生成的两个传感器输出Da之间的加速度Ay中的差，以及观测值Bz是在被接连地生成的两个传感器输出Da之间的加速度Az中的差。与用于使用者U执行挥杆运动的时间相比，其中观测数据获取单元32获取观测数据Db的周期被设置成为足够短的时间(例如，一个毫秒)。

图2中的存储设备14存储音频数据W和参考数据序列Sref。本实施例的音频数据W是指示特定音频波形的数据。例如，由球杆C在挥杆运动期间所生成的风噪声被记录，并且以预定频率(例如，44.1kHz)抽样的数字数据被作为音频数据W提前存储在存储设备14中。

图5是参考数据序列Sref的示意图。参考数据序列Sref指示目标观测点P在预定时间持续时间期间的轨迹(在下文中，被称为“参考轨迹”)。如图5中所图示的，参考数据序列Sref是多个参考数据Dref的时间序列。每个参考数据Dref被与每个观测数据相比较以便评估使 用者U的挥杆运动，并且被构成成包括参考值Rx、参考值Ry以及参考值Rz。

参考轨迹Oref是由每个观测数据Db所指定的观测轨迹Oa的标准。例如，目标观测点P当诸如在挥杆运动方面熟练的职业高尔夫球员的动作执行者执行标准挥杆运动时的轨迹被优选采用作为参考轨迹Oref。更具体地，当标准行动者执行挥杆运动时，由观测数据获取单元32生成的所述多个观测数据Db的时间序列被作为参考数据序列Sref(每个参考数据Dref)提前存储在存储设备14中。因此，每个参考数据Dref的参考值Rx对应于当执行标准挥杆运动时加速度Ax的改变量，参考值Ry对应于加速度Ay的改变量，以及参考值Rz对应于加速度Az的改变量。

图2中的比较单元34将由观测数据获取单元32获取的每个观测数据Db与在存储设备14中存储的参考数据序列Sref的每个参考数据Dref相比较。更具体地，每当观测数据获取单元32获取到观测数据Db时，比较单元34以编年顺序从存储设备14的参考数据序列Sref中读出参考数据Dref，并且通过计算观测数据Db与参考数据Dref之间的差来生成比较数据Dc。

如图6中所图示的，一个比较数据Dc被构成成包括比较值ΔTx、比较值ΔTy以及比较值ΔTz。比较值ΔTx是观测数据Db的观测值Bx与参考数据Dref的参考值Rx之间的差。类似地，比较值ΔTy是观测值By与参考值Ry之间的差，以及比较值ΔTz是观测值Bz与参考值Rz之间的差。所述多个观测数据Db的时间序列对应于观测轨迹Oa，并且参考数据序列Sref对应于参考轨迹Oref。因此，比较数据Dc对应于指示观测轨迹Oa与参考轨迹Oref之间的差的值。

本实施例的比较单元34在从由使用者U所执行的挥杆运动的开始到完成的段内的预定分析段中将观测数据Db与参考数据Dref相比较。 所述分析段是当使用者U在向后挥杆中的引出动作(在下文中，被称为“动作起始点”)之后开始向下挥杆运动(使球杆C向下挥动的动作)时的时间点起直到预定时间持续时间T流逝为止的段。

分析段的时间持续时间T根据从使用者U的动作起始点起直到使用者U完成跟进动作(在挥动球杆C中的结束动作)为止的时间持续时间被设置。从实际的动作起始点起直到挥杆完成为止的时间持续时间取决于使用者U的挥杆速度而变化。在本实施例中，使用者U的平均挥杆速度基于关于先前被测量多次的观测数据Db的时间序列的结果而被计算。与平均挥杆速度相对应的分析段的时间持续时间T被针对每个使用者U而选择并且被存储在存储设备14中。

图7是比较单元34比较每个观测数据Db和每个参考数据Dref的处理(在下文中，被称为“比较处理”)中的流程图。例如，当使用者U通过操作输入设备(未图示)来命令分析开始时，图7中的比较处理被执行。

比较单元34通过利用每个观测数据Db来检测动作起始点(S1)。考虑目标观测点P的加速度中的改变量具有在向下挥杆运动的开始之后立即增加的趋势，第一实施例的比较单元34根据由每个观测数据Db所指示的改变量ΔA来检测动作起始点。

更具体地，比较单元34顺次地确定由被从观测数据获取单元32顺次地供应的观测数据Db所指示的加速度中的改变量ΔA是否超过预定阈值ATH。例如，改变量ΔA是观测值Bx的绝对值、观测值By的绝对值以及观测值Bz的绝对值的和。比较单元34重复步骤S1直到改变量ΔA超过预定阈值ATH为止(S1：否)，并且检测当改变量ΔA超过预定阈值ATH时的时间点作为动作起始点(S1：是)。然后，处理进行到步骤S2。

比较单元34基于使用者U的平均挥杆速度根据被选择和提前存储的分析段的时间持续时间T来在时间轴线上展开(扩展或收缩)数据序列Sref(S2)。更具体地，从参考数据序列Sref的最前面的参考数据Dref到最后的参考数据Dref的时间持续时间Tref(从参考轨迹Oref的起始点到结束点的时间持续时间)被调整成为时间持续时间T。

更具体地，当时间持续时间T比时间持续时间Tref长时，比较单元34通过对参考数据序列Sref执行插值处理来增加参考数据Dref的量，从而使参考数据Dref的量与观测数据Db的量相等。对于参考数据序列Sref的插值处理，可以可选地采用已知技术(例如，线性插值处理或样条插值处理)。

另一方面，当时间持续时间T比时间持续时间Tref短时，比较单元34通过对参考数据序列Sref执行细化处理来减少参考数据Dref的量，从而使参考数据Dref的量与观测数据Db的量相等。对于参考数据序列Sref的细化处理，可以可选地采用已知技术。参考轨迹Oref它本身不会在步骤S2的处理中变化。

比较单元34将由观测数据获取单元32顺次地生成的每个观测数据Db与参考数据序列Sref在步骤S2中的调整之后的参考数据Dref中的每一个相比较(S3)。

更具体地，每当观测数据获取单元32生成观测数据Db时，比较单元34以编年顺序从最前面开始读出参考数据序列Sref在调整之后的每个参考数据Dref，并且通过将参考数据Dref与观测数据Db之间的差设置成为比较数据Dc来顺次地生成比较数据Dc。如图7中所图示的，从在步骤S1中检测到的动作起始点重复比较数据Dc的生成(S3)，直到在步骤S4中确定分析段的时间持续时间T流逝为止(S4：否)。

当确定时间持续时间T从动作起始点起流逝时(S4：是)，比较单 元34完成比较处理。如从上述描述中将领会的，当挥杆动作被执行时，在分析段内顺次地生成指示观测轨迹Oa与参考轨迹Oref之间的差的比较数据Dc。

图2中的音频控制单元36根据由比较单元34顺次地生成的比较数据Dc(每个观测数据Db和每个参考数据Dref的比较结果)来生成音频信号S。更具体地，从由比较单元34检测到的动作起始点，音频控制单元36以编年顺序从存储设备14中顺次地获取音频数据W的每个样本，并且根据由比较单元34在每个读取之前不久所生成的比较数据Dc来转换音频数据W的每个样本的音高和/或拍子。由音频控制单元36生成的音频信号S被供应给发声设备16以被再现为声波。为了方便，未图示将数字音频信号S转换成模拟音频信号S的D/A转换器。

更具体地，音频控制单元36根据比较数据Dc来改变音频数据W的每个样本中的音高。例如，当比较数据Dc的每个比较值(ΔTx、ΔTy以及ΔTz)是更大的时(也就是说，当观测轨迹Oa与参考轨迹Oref之间的差是较大的时)，比较单元34转换音频数据W使得每个样本中的音高的改变是较大的。音频数据W的每个样本被顺次地(在实时基础上)转换并且与使用者U的挥杆运动一起同时输出。也就是说，在由使用者U执行的挥杆运动的分析段内，已再现声音中的音高根据观测轨迹Oa与参考轨迹Oref之间的差而每时每刻变化。

在这里，已知方法被用在使用音频数据W的每个样本的调制的音高的调整处理中。作为示例，将在下面描述调整音频数据W的读出速度的音高调整方法。

作为具有预定时间持续时间的波形数据的已抽样音频数据W被构成成具有多个帧。每个帧被适配成对应于构成所关联的分析段的多个段内的一个段。在这种情况下，如果使用者U执行挥杆运动，则比较单元34生成与每个段相对应的比较数据Dc。基于对应的比较数据Dc， 音频控制单元36确定从存储设备14用于与每个段相对应的帧的音频数据W的读出速度，并且从存储设备14以所确定的读取速度读出对应帧的音频数据W。在这里，当读取速度根据比较数据Dc的值被确定为比标准读取速度更快时，对应帧的声音被再现以便具有高于参考音高的音高。在这种情况下，完成整个帧的读出，直到对应帧的时间持续时间流逝为止。然而，在当整个帧的读出以快速度完成时的时间点处，读取处理从对应帧的最前面的样本起重新开始。直到对应帧的时间持续时间流逝为止，读取处理被连续地重复。相比之下，当比标准读取速度慢的读取速度被确定时，整个帧的读取未完成直到对应帧的时间持续时间流逝为止。然而，能够考虑其中对应帧的读取在当达到对应帧的时间持续时间的结束时的时间点处被停止并且该处理对于后续帧的样本进行新的读取处理的方法。在快读取速度的情况下以及在慢读取速度的情况下，波形在帧之间的连接部分中可以是不连续的。然而，能够认为通过使用已知的交叉衰落(cross-fade)处理而实现了帧之间的平滑波形连接。

上面描述的音高调整方法还被称作剪切和拼接方法，并且在例如美国专利No.5,952,596的相关技术中被公开。

图8是根据观测轨迹Oa与参考轨迹Oref之间的差的再现声音中的音高的解释性视图。

在图8中，并行地图示了观测轨迹Oa(Oa1、Oa2)在分析段中的一部分和已再现声音的音高Pa(Pa1、Pa2)中的时间变化。图8中的击球点Q在当头部Ch击中球时的时间点处对应于目标观测点P。在图8中，每个观测轨迹Oa连同参考轨迹Oref一起被示出。每个音高Pa被图示为相对值，其中音频数据W中的音高被适配成为参考音高Pref。

如图8中所图示的，音频控制单元36根据每个比较数据Dc来转换音频数据W的音高，使得随着观测轨迹Oa当从参考轨迹Oref查看 时朝向使用者U分离而提高已再现声音中的音高Pa，并且随着观测轨迹Oa当从参考轨迹Oref查看时向使用者的相反侧分离而降低已再现声音中的音高Pa。更具体的描述如下。

图8中的音高Pa1是当目标观测点P在观测轨迹Oa1上被移动时已再现声音的音高。观测轨迹Oa1在经过击球点Q之前被定位在当从参考轨迹Oref查看时使用者U的相反侧，并且在经过击球点Q之后，被定位在当从参考轨迹Oref查看时(从外向内)使用者U侧。因此，当目标观测点P在观测轨迹Oa1上被移动时，已再现声音的音高Pa1在目标观测点P经过击球点Q之前高于参考音高Pref，并且随着目标观测点P更靠近击球点Q而被降低。然后，音高Pa1在目标观测点P经过击球点Q之后低于参考音高Pref。

另一方面，图8中的音高Pa2是当目标观测点P在观测轨迹Oa2上被移动时已再现声音的音高。观测轨迹Oa2在经过击球点Q之前被定位在当从参考轨迹Oref查看时使用者U侧，并且在经过击球点Q之后，被定位在当从参考轨迹Oref查看时(从外向内)使用者U的相反侧。因此，当目标观测点P在观测轨迹Oa2上被移动时，已再现声音的音高Pa2在目标观测点P经过击球点Q之前低于参考音高Pref，并且随着目标观测点P更靠近击球点Q而被降低。然后，音高Pa2在目标观测点P经过击球点Q之后高于参考音高Pref。

根据上面描述的构成，通过检查已再现声音中的音高Pa的改变，使用者U能够直观地理解观测轨迹Oa与参考轨迹Oref之间的差在每个时间点处(随着时间的经过)如何被改变。

如上所述，在第一实施例中，音频信号S根据观测数据Db与参考数据Dref之间的比较结果而被生成。因此，使用者U能够容易地理解目标观测点P的观测轨迹Oa与由参考数据Dref所指示的参考轨迹Oref之间的差。

此外，在实时基础上相对于挥杆运动生成了音频信号S。因此，与其中在挥杆运动被执行之后再现声音的构成相比，使用者U能够直观地理解实际的挥杆运动和观测轨迹Oa与参考轨迹Oref之间的差的关系。

也就是说，比较单元34与使用者U的挥杆运动一起同时顺次地将观测数据与参考数据相比较，并且音频控制单元36与由比较单元34所执行的每个比较一起同时生成音频信号。在上面描述的构成中，音频信号在实时基础上相对于使用者的动作被生成。因此，与其中音频信号在待分析的动作之后被生成的构成相比，使用者能够本能地理解实际动作和目标观测点的轨迹与预定轨迹之间的差。

在固定参考数据序列Sref的时间持续时间的构成中，当挥杆运动的时间持续时间不同于参考数据序列Sref的时间持续时间时，即使观测轨迹Oa它本身接近于参考轨迹Oref，也能够评估观测轨迹Oa不同于参考轨迹Oref。在本实施例中，参考数据序列Sref根据使用者U的平均挥杆速度被展开在时间轴线上。因此，可以适当地评估使用者U的挥杆运动的观测轨迹与参考轨迹Oref之间的差。

也就是说，比较单元34在时间轴线上展开参考数据的时间序列并且将每个展开的参考数据与观测数据相比较。在上面描述的构成中，参考数据的时间序列被展开在时间轴线上。因此，例如，如果参考数据的时间序列根据使用者的动作速度被展开了，则与固定参考数据的时间序列的时间持续时间的情况相比，可以适当地评估目标观测点的轨迹与预定轨迹之间的差。

<第二实施例>

将在下面对本发明的第二实施例进行描述。在以下描述中，在上述描述中使用的参考标号将被赋予以构成具有与第一实施例中的那些 相同的操作和功能的元件，并且其具体描述在这里将被适当地省略。

第二实施例的存储设备14存储指示不同声音(例如，诸如具有不同音高或声音质量的“嘟嘟声”的警告声音)的波形的三种类型的音频数据W(Wx、Wy以及Wz)。本实施例的音频控制单元36根据其中比较单元34将观测轨迹Oa与在X轴线方向上的参考轨迹Oref的比较结果(比较值ΔTx)来控制音频数据Wx被再现/停止，根据在Y轴线方向上的比较结果(比较值ΔTy)来控制音频数据Wy被再现/停止，并且根据在Z轴线方向上的比较结果(比较值ΔTz)来控制音频数据Wz被再现/停止。通过将音频数据Wx、音频数据Wy以及音频数据Wz相加来生成音频信号S。

更具体地，当在每个轴线方向上的比较值ΔT(ΔTx、ΔTy以及ΔTz)低于预定阈值TH时(当差在观测值B与参考值R之间是小时)，音频控制单元36停止与所关联的轴线方向相对应的音频数据W的再现。当比较值ΔT超过阈值TH时(当差在观测值B与参考值R之间是大时)，音频控制单元36再现音频数据W。也可以针对每个轴线方向来个别地设置阈值TH。

图9是图示观测轨迹Oa的持续每个时间段(t1、t2以及t3)的音频数据的再现/停止的解释性视图。在观测轨迹Oa内，在时间段t1期间当比较值ΔTx和比较值ΔTz低于阈值TH并且比较值ΔTy超过阈值TH时，仅与Y轴线方向相对应的音频数据Wy被再现，而音频数据Wx和音频数据Wz的再现被停止。类似地，在时间段t2期间当比较值ΔTx、比较值ΔTy以及比较值ΔTz中的全部都低于阈值TH时，音频数据Wx至Wz中的任何一个都未被再现。在时间段t3期间当比较值ΔTx和比较值ΔTy超过阈值TH并且比较值ΔTz低于阈值TH时，音频数据Wx和音频数据Wy的混合声音被再现并且音频数据Wz未被再现。

甚至在第二实施例中，能够实现与第一实施例中的那些相同的有 利效果。此外，在第二实施例中，观测轨迹Oa与参考轨迹Oref之间的比较结果在每个轴线方向上的音频信号S上被个别地反映。因此，使用者U能够识别这三个轴线方向中的哪一个方向已经引起了观测轨迹Oa与参考轨迹Oref之间的差。

也就是说，音频控制单元36在指示不同声音的多个音频数据项内根据来自使用者的指令来选择音频数据，并且根据通过使用比较单元所获得的比较结果来转换所选择的数据的音高和/或拍子，从而生成音频信号。在上面描述的构成中，与通过调制一种类型的音频数据来生成音频信号的构成相比，可以使音频信号的已再现声音的类型变化。

<第三实施例>

图10是根据第三实施例的运动分析系统100的框图。如图10中所图示的，第三实施例中的运动分析系统100被构成成在第一实施例的运动分析系统100中附加地包括延迟设备15。延迟设备15将音频信号S延迟了延迟时间δ。因此，音频信号S在延迟时间δ从当音频控制单元36启动生成时起流逝之后被再现在发声设备16中。音频信号S的生成(比较数据Dc的生成)在动作起始点处被启动。因此，音频信号S的再现在当延迟时间δ从动作起始点起流逝时的时间点处被启动。也就是说，音频信号S从动作起始点起直到延迟时间δ流逝为止未被再现。临时地保持和输出音频信号S的元件(缓冲器)被用作延迟设备15。

甚至在第三实施例中，能够实现与第一实施例中的那些相同的有利效果。此外，在第三实施例中，音频信号S的再现在当延迟时间δ从动作起始点起流逝时的时间点处被启动。因此，可以防止在动作起始点之前和之后妨碍使用者U的专注。例如，从动作起始点起直到击球为止的时间持续时间是500毫秒。因此，如果延迟时间δ被设置为约500毫秒，则存在有利效果在于可以防止在从动作起始点起直到击球为止的动作期间妨碍使用者U，这是用于使用者U特别地专注他们的注意力的时间。第三实施例的构成(延迟设备15)还能够被应用于第二实施 例。

也就是说，第三实施例的运动分析设备包括在生成之后通过使用音频控制单元36来延迟音频信号的延迟设备15。例如，在这个构成中，因为音频信号被延迟，所以可以防止在从当音频信号的生成被启动时起直到延迟的时间流逝为止的周期期间妨碍使用者的专注。

<修改示例>

能够以各种方式修改上面描述的相应实施例。将在下面对特定修改方面进行描述。可选地选自以下示例的两个或更多个方面能够与彼此适当地组合。

(1)在描述的每个实施例中，作为示例在每个轴线方向上的加速度(Ax、Ay以及Az)中的改变量被设置为观测数据Db。然而，也可以将加速度(Ax、Ay以及Az)它本身用作观测数据Db。类似地，加速度在每个方向上的数值它本身能够被用作参考数据Dref。

此外，用于检测目标观测点P的移动(使用者U的挥杆运动)的元件(检测器)不限于加速度传感器20。例如，代替加速度传感器20(或者连同加速度传感器20一起)，也可以使用检测目标观测点P的速度的速度传感器或检测目标观测点P的移动的方向的方向传感器(例如，陀螺传感器)。

此外，也可以根据视频图像来标识观测轨迹Oa，在所述视频图像中，使用者U的挥杆运动使用视频相机而被录在录像磁带上。

如从上述描述中将领会的，观测数据Db可以是指示目标观测点P的观测轨迹Oa的时间序列数据。类似地，参考数据Dref可以是指示参考指定Oref的时间序列数据。

(2)在上面所描述的每个实施例中，已再现声音中的音高根据观测轨迹Oa与参考轨迹Oref之间的差而被改变，但可以可选地使用音频数据W的调制方法。例如，也可以根据例如观测轨迹Oa与参考轨迹Oref之间的差(每个比较数据Dc)来改变音频数据W的音量。此外，在其中音频控制单元36给音频数据W提供各种声音效果(例如，回声效果)的构成中，也可以根据观测轨迹Oa与参考轨迹Oref之间的差来控制待为音频数据W提供的声音效果的程度。

如从上述描述中将领会的，音频控制单元36可以根据使用比较单元34的比较结果(比较数据Dc)来生成音频信号S，并且其处理中的特定内容不限于此。

(3)也可以选择性地使用指示不同声音的多个音频数据W。更具体地，优选的是，音频控制单元36被构成以便从所述多个音频数据W中根据使用者U的指令来选择和转换音频数据W的音高和/或拍子。例如，指示由不同类型的球杆C在挥杆运动期间所生成的风噪声的所述多个音频数据W被存储在存储设备14中。音频控制单元36根据由使用者U所使用的球杆C的类型从存储设备14中选择音频数据W，并且通过应用比较数据Dc的音频数据W的调制来生成音频信号S。球杆C的类型(例如，球棒(driver)或铁器)通过操作例如输入设备而被从使用者命令给运动分析设备10。

根据上面描述的构成，可以使已再现声音的类型变化。

(4)当观测轨迹Oa接近于参考轨迹Oref时，也可以再现特定声音(例如，声音效果)。例如，存储设备14存储指示声音效果的波形的声音效果数据。例如，声音效果是诸如回响、欢呼或当球进入洞杯时鼓掌的声音。

音频控制单元36对比较数据Dc的量N计数，在所述比较数据 Dc中出自由比较单元34顺次地生成的比较数据Dc的每个比较ΔT(ΔTx、ΔTy以及ΔTz)都超过阈值。当在完成挥杆运动之后的量N低于预定阈值时(也就是说，当观测轨迹Oa接近于参考轨迹Oref时)，音频控制单元36从存储设备14获取声音效果数据并且将该声音效果数据作为音频信号S供应给发声设备16。也就是说，再现了在由音频数据W所指示的声音(由球杆C在挥杆运动期间所生成的风噪声)之后立即添加声音效果的声音的音频信号S。

在上面描述的描述中，当观测轨迹Oa接近于参考轨迹Oref时，声音效果被再现。因此，存在使用者U能够在观测轨迹Oa中直观地识别他们自己的挥杆运动是好还是不好的优点。

当观测轨迹Oa不同于参考轨迹Oref时(当上面描述的量N超过阈值时)，声音效果能够被添加到音频信号S。也就是说，音频控制单元36根据观测轨迹Oa与参考轨迹Oref之间的近似程度来控制是否将声音效果添加到音频信号S。

也就是说，在这个修改示例中，根据由观测数据所指定的轨迹与预定轨迹之间的近似程度，音频控制单元36生成音频信号，在所述音频信号中，根据通过使用比较单元34所获得的比较结果，预定声音效果被添加到声音。在这个构成中，根据目标观测点的轨迹与预定轨迹之间的近似程度，根据通过使用比较单元34所获得的比较结果的声音和预定声音效果被再现。因此，存在使用者能够直观地识别动作是好还是不好的优点。

(5)在第三实施例中，延迟设备15将音频信号S延迟了预定延迟时间δ，但延迟时间δ能够被控制以便为可变的。例如，在比较单元34根据观测数据Db(或比较数据Dc)的时间改变来检测通过球杆C击球的时间点，采用以下构成，其中延迟设备15将音频信号S从动作起始点延迟到球被击中的时间点(也就是说，延迟时间δ被设置为从动作起始点到 球被击中的时间点的时间)。在上面描述的构成中，声音从动作起始点到球被击中的时间点未被再现，但该声音在球被击中的时间点之后被再现。

(6)能够适当地省略作为示例上面所描述的每个元件。例如，可以通过结合来自与运动分析设备10分离的外部设备的各种数据项来省略存储设备14。此外，在由音频控制单元36所生成的音频信号S经由通信网络或便携式记录介质而被发射到外部设备并且在外部设备的发声设备16中被再现的构成中能够省略发声设备16。

(7)在第一实施例中，观测数据获取单元32通过使用从加速度传感器20供应的传感器输出Da来顺次地生成观测数据Db。然而，还能够采用以下构成，其中观测数据获取单元32接收由加速度传感器20顺次地生成的观测数据Db。也就是说，获取观测数据Db的元件(观测数据获取装置)包括从通过使用加速度传感器20针对它本身所获得的检测结果生成观测数据的元件和从外部设备(加速度传感器20)接收观测数据Db的元件两者。

(8)在上面描述的每个实施例中，已作为示例描述了分析高尔夫球杆C的挥杆运动的运动分析设备10。然而，能够使用运动分析设备10的运动不限于高尔夫球的动作。例如，当分析棒球中球棒的挥杆运动、网球中球拍的挥杆运动、钓鱼中钓杆的投掷运动时，还能够使用运动分析系统100(运动分析设备10)。

(9)也可以在分析段内改变持续每个单位时间的参考数据Dref的量。例如，针对在分析段内的影响之前不久或之后不久的段，优选构成所述段以便通过将该段与其它段相比较来增加持续每个单位时间的参考数据Dref的量。当该段在单位时间内具有大量的参考数据Dref时，以较短间隔执行观测数据Db与参考数据Dref之间的比较，并且彼此紧密地比较观测轨迹Oa和参考轨迹Oref。因此，例如，可以详细地分 析在影响之前不久和之后不久段中的每个轨迹中的差。此外，在分析段内的特定部分中增加了参考数据Dref的量。因此，与增加整个分析段中的量的构成相比，存在能够降低数据量的优点。

可以考虑其中在分析段中的预定段内部和外部提前改变参考数据Dref的量的考虑。然而，当比较单元34通过插值处理或细化处理针对参考数据序列Sref来增加或者减少参考数据Dref的量时，也可以在分析段中的预定段内部和外部改变持续每个单位时间的参考数据Dref的量。

此外，也可以针对在分析段内不需要详细分析的段来减少持续每个单位时间的参考数据Dref的量。

根据上面所描述的每个实施例的运动分析设备通过诸如被专门地用来分析使用者的运动的数字信号处理器(DSP)的硬件(电子电路)来操作，或者还与程序和诸如中央处理单元(CPU)的通用算术处理单元合作地操作。

本发明的程序使计算机实现观测数据获取处理，该观测数据获取处理用于获取指示连同使用者的动作一起移动的目标观测点的轨迹的观测数据；比较处理，该比较处理用于将指示目标观测点的预定轨迹的多个参考数据中的每一个与由观测数据获取处理获取的观测数据相比较；以及音频控制处理，该音频控制处理被用来根据比较处理的结果来生成音频信号。

上面描述的程序通过被存储在计算机可读记录介质中来提供并且被安装在计算机中。例如，记录介质是非暂时性记录介质，并且优选是诸如CD-ROM的光学记录介质(光盘)。然而，记录介质能够包括任何已知类型的记录介质，诸如半导体记录介质和磁记录介质。

此外，例如，本发明的程序能够经由通信网络例如通过分布式服务器设备被以分布式方式提供，并且然后能够被安装在计算机中。

虽然以上已经描述和图示了本发明的优选实施例，但是应该理解的是，这些是本发明的例示并且将不应当被认为是限制。在不背离本发明的精神或范围的情况下能够进行添加、省略、代替以及其它修改。因此，本发明将不应当被认为是被前述描述限制，并且仅被所附权利要求的范围限制。

Claims (12)

1.一种运动分析设备，包括：

观测数据获取装置，所述观测数据获取装置用于获取观测数据，所述观测数据指示目标观测点的轨迹，所述目标观测点连同使用者的运动一起移动；

比较装置，所述比较装置用于将指示预定轨迹的参考数据与由所述观测数据获取装置获取的所述观测数据相比较；以及

音频控制装置，所述音频控制装置用于根据通过使用所述比较装置获得的比较结果来生成音频信号，

其中，根据通过使用所述比较装置获得的所述比较结果，所述音频控制装置改变所述音频信号中的音高，

其中，所述比较装置在与所述观测数据的时间序列相对应的时间轴上扩展或收缩所述参考数据的时间序列，并且将每个扩展或收缩的参考数据与所述观测数据相比较。

2.根据权利要求1所述的运动分析设备，进一步包括：延迟装置，所述延迟装置用于延迟由所述音频控制装置生成的所述音频信号的输出。

3.根据权利要求1所述的运动分析设备，其中，根据由所述观测数据所指定的轨迹与所述预定轨迹之间的近似的程度，所述音频控制装置生成音频信号，在所述音频信号中，根据通过使用所述比较装置所获得的所述比较结果而将预定声音效果添加到所述音频信号。

4.根据权利要求1所述的运动分析设备，其中：

当所述目标观测点的轨迹比基于所述参考数据所获得的参考轨迹更靠近所述使用者时，所述音频控制装置提高所述音频信号中的所述音高；以及

当所述目标观测点的所述轨迹比所述参考轨迹更远离所述使用者时，所述音频控制装置降低所述音频信号中的所述音高。

5.根据权利要求1所述的运动分析设备，进一步包括：存储装置，所述存储装置用于通过对应于在构成所述观测数据和所述参考数据的X轴、Y轴和Z轴方向上的分量，来存储相互不同的音频数据，其中

所述比较装置针对在所述X轴、Y轴和Z轴方向上的每个分量，将所述观测数据与所述参考数据相比较，根据在所述X轴、Y轴和Z轴方向上的每个分量的比较结果，来选择与在所述X轴、Y轴或Z轴方向上的所述分量相对应的所述音频数据，从所述存储装置中读出所选择的音频数据，以及根据所选择的音频数据输出音频信号。

6.根据权利要求1所述的运动分析设备，其中，所述使用者的运动是高尔夫挥杆。

7.一种运动分析方法，包括：

使观测数据获取单元获取观测数据，所述观测数据指示目标观测点的轨迹，所述目标观测点连同使用者的运动一起移动；

使比较单元将指示预定轨迹的参考数据与由所述观测数据获取单元获取的所述观测数据相比较；

使音频控制单元根据通过使用所述比较单元获得的比较结果来生成音频信号；

使所述音频控制单元根据通过使用所述比较单元获得的比较结果来改变所述音频信号中的音高；以及

使所述比较单元在与所述观测数据的时间序列相对应的时间轴上扩展或收缩所述参考数据的时间序列，并且将每个扩展或收缩的参考数据与所述观测数据相比较。

8.根据权利要求7所述的运动分析方法，其中，由所述音频控制单元生成的所述音频信号的输出被延迟。

9.根据权利要求7所述的运动分析方法，进一步包括：使所述音频控制单元根据由所述观测数据所指定的轨迹与所述预定轨迹之间的近似程度来生成音频信号，在所述音频信号中，根据通过使用所述比较单元所获得的所述比较结果而将预定声音效果添加到所述音频信号。

10.根据权利要求7所述的运动分析方法，进一步包括：

当所述目标观测点的轨迹比基于所述参考数据所获得的参考轨迹更靠近所述使用者时，使所述音频控制单元提高所述音频信号中的音高；以及

当所述目标观测点的所述轨迹比所述参考轨迹更远离所述使用者时，使所述音频控制单元降低所述音频信号中的所述音高。

11.根据权利要求7所述的运动分析方法，进一步包括：

对应于在构成所述观测数据和所述参考数据的X轴、Y轴和Z轴方向上的分量，来将相互不同的音频数据存储在存储装置中；

针对在所述X轴、Y轴和Z轴方向上的每个分量，将所述观测数据与所述参考数据相比较；

根据在所述X轴、Y轴和Z轴方向上的每个分量的比较结果，来选择与在所述X轴、Y轴或Z轴方向上的所述分量相对应的所述音频数据，并且从所述存储装置中读出所选择的音频数据；以及

根据所选择的音频数据输出音频信号。

12.根据权利要求7所述的运动分析方法，其中，所述使用者的运动是高尔夫挥杆。