JP2001523140A - 対話的運動パッドシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 対話的運動パッドシステム(１０)が、運動パッド(１２)を踏み及び離れるユーザー（２４）から運動データ（１０８）を受け取る。運動データ（１０８）は任意選択で、コンピュータ（１６）の通信ポート（３０）に連絡される前に、データ取得装置（１４）の中で前処理される。コンピュータ（１６）は、媒体（８０）上にあらかじめ記憶されたデータファイル（８２）を取得する。このデータファイル(８２)は、ビデオファイル(８４)、任意選択音響ファイル（８６）及び地点及び地形情報の表ファイル（８８）を含む。ビデオファイル（８４）及び表ファイル（８８）は、実際の運動コースから収集する。コンピュータ（１６）は、運動データ（１０８）及びデータファイル(８２)を処理してビデオファイル(８４)及び任意選択音響ファイル(８６)を、ユーザー(２４)が実際の運動コースの写実的シミュレーションを経験するように再生する。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称：対話的運動パッドシステム 技術分野 本発明は一般に運動器具に関し、さらに特に、ユーザが歩行、ランニング、ジ ャンプ、ダンス運動療法をするときの実世界の運動コースをユーザにシミュレー トする対話的運動パッドシステムに関する。 背景技術 運動は必要である。医学研究が重要な健康問題を運動不足に関連付けており、 運動はわれわれの気分、自己イメージの感覚、および他の人々がわれわれを認識 する公のイメージに明らかに影響を与えている。しかし、人々はますます必要な 量またはタイプの運動を行わなくなっている。これには多くの理由があるが、顕 著なもののいくつかは飽きやすさ、自意識、運動する場所に行くことの困難さま たは不可能性、および複雑な社会的圧力さえある。 運動は、退屈だと考えられ、反復運動は特にそうだと考えられている。これの 主な理由は、今日の運動がしばしば自然なまたはさまざまな設定にないことがあ る。たとえば、多くの都会の設定で歩行またはランニングするには、ヘルスクラ ブまたはジムの屋内の場所を使用し、同じ施設を毎日毎日使用するしか選択肢が ないことがある。したがって、人々が運動したいとき、運動をする適切な場所を 見つけるのが難しい可能性がある。ヘルスク ラブ、ジム、または公園は適切な近いところにない可能性があり、運動またはさ らには運動とは無関係に施設の使用をしようとしている他の人で混雑し過ぎてい ることもある。 どこで運動するかという問題にいくらか関連するのは時間の問題である。公の 室内運動施設まで行くのには時間がかかり、到着すると、好みの運動器具を使用 するのを待つ可能性がある。また、したいときに運動ができる可能性の問題もあ る。ヘルスクラブとジムは、特定の器具が一般に何時利用できるかを制限する時 間を設定することもあるし、一日のうちの何時間かは閉鎖されている可能性もあ る。同様に、いくつかの場所での犯罪は、公園の夜間の使用が危険であるという 嘆かわしい状態に到達しており、禁止されることが多くなり、さらにはただちに 禁止されている。そして、われわれの社会が柔軟なスケジュールと自宅での仕事 （特に新しい通信機能がこれを可能にしている）にますます向かっており、運動 ができるときに課されるこれらの時間の制約はさらに明瞭かつ重荷になっている 。 また、ヘルスクラブやジムのような従来の公的設備での運動は多くの人にとっ てきまり悪い感情またはさらには当惑する感情になる可能性もある。単に恥ずか しがりやで、他人または知らない他人に囲まれていることを常に思い起こされる 場所で運動をしたがらない人もいる。自分の身体状態に自意識があり、特にヘル スクラブのよ うな「比較される」状態では自意識があり、居心地の悪い人もいる（不都合なこ とにこのような人が最も運動を必要とする。たとえば、体重超過である）。 要するに、われわれが何故運動をしないかには多数の複雑な理由があり、それ らのうちのいくつかは決して完全に克服できない。しかし、運動を可能な範囲ま で促進するのが価値のある目標である。今日、多数の人々が、運動環境の認識を 、運動への参加、喜び、究極的な成功への増加のキーとして認識している。この ように、運動環境を変更しようとする努力が行われており、自然のように（たと えば、公園で）運動できない場合は、同じ方法で同じ筋肉を動かす器具を使用す ればよいという論理的説明がある。自然の設備のところに行けない場合は、それ の幻影を作成すればよい。運動する場所（たとえば、ヘルスクラブまたはジム） に行けない場合は、運動をユーザのところ（たとえば、家庭、オフィス、または ホテルの部屋）に持っていけばよい。 現在の状況、および運動環境への焦点は、運動器具市場に大規模で成長する専 門品の分野を形成している。そして、家庭とオフィスの分野は１つの例である。 しかし、残念なことに、これは消費者が欲しがるものを届けるのにあまり成功し ていない分野である。この市場分野で利用できる器具で運動しない人は、家庭や オフィスの設定が気をまぎらわすもので一杯になっていて、そこでの運動が退屈 であるため、運動を楽しめず、あまり長い間運 動を続けられないことを見出している。 「仮想現実」運動器具は、別のそのような市場分野である（家庭市場分野とオ フィス市場分野とオーバーラップする可能性はあるが、だいたいは現在までのと ころそれに失敗している分野である）。いくつかの大きな運動器具製造元(たと えば、TECTRIX、NAUTILUS、LIFE FITNESS、TRANSCAPE、KETTLER、PRECOR、REEBO K)は、そのような機能のある運動マシンを開発しているが、これらは大幅にアニ メ化されたコンピュータグラフィックスに依存していて高価である。業界内でも アニメ化されたコンピュータ環境の開発コストは高くて寄り付けないということ は一般に認識されており、したがって、消費者価格の抵抗が製造元によって予想 されており、それに応じてこの分野での製品提供は少なくなっている。 本発明は、運動環境がキーであることを認識している。しかし、「仮想現実」 という用語は完全には適切ではなく、ここで公開するアプローチは「自然環境シ ミュレーション」と名づけるのがより適切であるかも知れない。 発明の開示 したがって、自然環境での運動をダイナミックにシミュレートする運動システ ムを提供することが本発明の目的である。 発明の別の目的は、自然環境での運動を現実的にシミュレートする運動システ ムを提供することである。 そして、発明の別の目的は、経済的であり、比較的高 度でないユーザが公の施設ならびにプライベートな設備で運動のためにシステム を採用できるように、十分一般的な器具と方法を使用する運動システムを提供す ることである。 手短かに言えば、本発明の好適実施例は、運動パッド、およびユーザがパッド を踏んだときと踏まなくなったときを検出する検出器が組み入れられた対話的運 動システムである。検出器はイベントデータを生成し、それがコンピュータに通 信される。また、コンピュータにはストレージ媒体からのデータファイルが備わ っている。このストレージ媒体には、実世界の運動コースから捕捉されたコース とイメージのデータが組み入れられている。コンピュータは、このさまざまなデ ータを処理し、ユーザが運動および運動コースの通過の両方の現実的なシミュレ ーションを経験する方法で、イメージデータの表現を表示装置に向ける。さらに 、オプションではあるが、データ捕捉装置を退加して、イベントデータを受信し 、それをデバウンス、フィルタリングし、または別の形式に変換してから、それ をコンピュータに通信できる。 本発明の利点は、非常にダイナミックな運動がこれで行われるものの、運動の 努力レベルを設定するのにユーザの不適切な関与がないことである。ユーザは、 オプションで、初期に公称の困難レベルを設定し、その後は発明の運動システム がダイナミックにペースを制御するようにできる。 発明の別の利点は、これが実世界の運動経験を現実的にシミュレートすること である。実世界または真の自然ビデオコンテンツが使用される。これは、実世界 のコースに沿って自然設定に捕捉されたものであり、コンピュータアニメーショ ンおよびコンピュータグラフィックスではなく、自然の静的シーンの上にスーパ ーインポーズされたものでもない。オプションで、自然音響コンテンツを追加す ることもできるし、ユーザは、言葉のフィードバックおよび激励、または特定の ムードを設定するためまたは娯楽のために音楽を選択することもできる。 発明の別の利点は、これが実装と操作に経済的なことである。これは、相対的 に標準的な音響とビデオのハードウェアを使用し、広く使用されよく理解されて いるオペレーティングシステムソフトウェアを使用して、比較的古いコンピュー タ環境を採用できる。音響、ビデオ、地形情報を保存するために発明で使用する 媒体、およびオプションの他のファイルは多数の広く利用できる安価な形式でか まわず、したがって、運動セッションを含む媒体装置は迅速にしかも相対的に安 価に作成でき、再生でき、発明の最終的なユーザに配布できる。 発明の別の利点は、これによってユーザが家庭、オフィス、またはホテルの部 屋というプライバシーの中で便利に運動ができることである。発明は、非常にコ ンパクトで保存できる（したがって、簡単に移動できる）運動パッドと、ＣＤま たはＤＶＤプレーヤのような媒体プレ ーヤおよび表示装置のあるラップトップ（さらにはパームトップ）コンピュータ を採用できる可能性がある。しかし、多数の人々がこのようなコンピュータハー ドウェアを既に保持および携帯しているので、発明を利用するために、購入、パ ック、またはセットアップする必要のあるものは非常にわずかである。 発明の別の利点は、これに非常に高度な娯楽価値があり、ユーザを現実的で自 然な運動環境に引き込み組み入れることである。これは、定期的な運動、運動療 法の遵守を促進し、運動のセッションを中断させる気を散らすものの魅力を減少 させる。 さらに、発明の別の利点は、これが非常に広い範囲の潜在的ユーザに訴えかけ ることである。子供たちは運動によるシーンのビデオとの対話を起こす動きの経 験を非常に刺激的なものであると感じ、運動パッドとデータ表示装置を使用しで いる誰が速いかを決定するような、彼ら独自の競争やゲームを設計することもで きる。忙しい大人たちは、たとえば、台所で食事を準備している間、またはテレ ビを見ている間に部屋で、家庭で発明を採用できる。大人たちは、短い運動の休 憩を取ることもできる。たとえば、発明のシーンのビデオと重要なテレビ放送ニ ュース項目との間で注意を行き来させる間である。同じように、従来の作業から の一時的な休息または作業との組み合わせとしてオフィスまたは店舗で発明を使 用できる。たとえば、コンピュータユーザは、ワークステ ーションのところに座っている間でさえ発明を使用できる。発明のフィードバッ クは表示装置の小さい追加ウィンドウだけを占めるようにしてである。家庭から 離れ旅行中のビジネスマンは、発明を使用してホテルの部屋で定期的な運動療法 を簡単に維持できる。そして、高齢者は発明を使用して、定期的な歩行プログラ ムを補充し、または、高齢で体が弱い場合でも確実に安全に使用できるように心 拍数モニタのようなオプション付きでこれを室内で使用できる。 本発明のこれらや他の目標および利点は、発明を実施する現時点で既知の最良 のモードの記述、およびここで記述しいくつかの図面の図で示す好適実施例の業 界での適用可能性の観点から、当事者には明瞭であろう。 図面の簡単な説明 本発明の目的および利点は、以降の詳細な説明および添付図から明らかであろ う。添付図では 図１は、本発明を通常の使用法のシナリオで適用しているユーザの記述。 好適実施例の主要な構成要素を強調している； 図２は、図１で使用した運動パッド構成要素の分解図を示す； 図３は、発明のデータ取得構成要素の様式化したブロック図である； 図４は、発明が使用する可能性のある記録済みの媒体に保存されたファイ ルを表現するブロック図であ る； 図５は、媒体を記録するのに使用されるデータ集合のソースと時系列を記 述するブロック図である； 図６は、発明の主要な入力、処理、出力、および発明内のデータの流れを 記述するブロック図である。 発明を実施する最良のモード 本発明の好適実施例は、対話的な運動パッドシステムである。ここのさまざま な図、特に図１の表示に示したように、発明のこの実施例の形態は一般的な参照 文字１０で記述される。 図１は、運動パッドシステム（ＥＰＳ １０）の好適実施例の主要な構成要素 パーツを図示している。組み入れられているのは、運動パッド１２、データ取得 装置(ＤＡＵ １４)、コンピュータ１６、表示装置１８、媒体プレーヤ２０、お よびコンピュータ１６を実行し、ユーザ２４によるＥＰＳ １０の制御および便 利な使用ができるようにするソフトウェア２２（図６）である。第１のケーブル ２６が運動パッド１２をＤＡＵ １４に接続し、第２のケーブル２８がＤＡＵ １ ４をコンピュータ１６の通信ポート３０に接続する。図１では、示された表示装 置１８が実際には２つの物理装置、コンピュータモニタ３２と、スピーカ３６を 含むテレビ３４である。 図２は、図１の運動パッド１２を図示している。組み入れられているのは、マ ット５０、接点５４（示されていないが、参照のための番号）が組み込まれたス イッチ のセット５２、ＤＡＵ １４からの電気信号がもたらされるように、そしてスイ ッチ５２の接点５４によって切り替えられるように第１のケーブル２６の付属物 をなすコネクタ５６である。 マット５０は、適切に耐久性のある材質で作成されている。これは、たとえば １つの集中した部分に１００万回繰り返し上下にジャンプする重いユーザ２４に 耐え、重大な材質の破裂または摩耗が発生しない。現時点で好適なマット５０は 多数のレイヤで構成される。図２で分かるように、一番上のレイヤ４０、中間の レイヤ４２、一番下のレイヤ４４が備えられている。一番上のレイヤ４０には、 摩耗抵抗が備わっており、ユーザ２４に多少織り目を出した表面を呈している。 中間レイヤ４２の一番上には全般的な堅くするものが備えられており、この結果 、下方のスイッチ５２への移動、およびユーザ２４によって認識される衝撃のク ッションの両方に、より良い力の分散となる結果になっている。一番下の中間レ イヤ４２はスプリングのようなまたはスポンジのような材料(たとえば、オープ ンセルのネオプレン素材)であり、他の中間レイヤ４２とともに機能する。最後 に一番下のレイヤ４４はスイッチ５２を支え、マット５０用の適切に床に接触す る表面となっている。多数のタイプの安価で広く利用できる材料が適している。 これには、ゴムで処理した材料またはさらにはスチロホーム（Ｔ／Ｍ）材料が含 まれる。発明者たちは３／８インチの厚さのクロ ーズセルビニールスポンジのマット材料を好んだ。心臓血管に影響するマットが すぐに利用でき、さまざまな表面の織り目が利用できる。マット５０（および運 動パッド１２も）は、たとえば同じ場所で走るには２０インチｘ２４インチ（０ ．５ｍｘ０．７５ｍ）の小ささに、またはたとえばダンスするには４８インチｘ ４８インチ（１．５ｍＸ１．５ｍ）の大きさにまでできる。 スイッチ５２はユーザ２４の重量によって、運動パッド１２の上に立たれたと きに接点５４が閉じ、その重量が除去されるときに素早くもう一度再び開くよう になっている。さまざまなタイプと形状のスイッチ５２、およびこれらを運動パ ッド１２に組み込む方法が使用できる。たとえば、長い細い柔軟なタイプのスイ ッチ５２が利用でき、これを接着剤を使用してマット５０の下で結合できる。圧 力追跡タイプのスイッチ５２を利用して、それらが摩耗した場合に簡単に取り替 えることもできる。運動パッド１２の敏感にさせた領域の上に平行にワイヤーを 通した小さい薄膜タイプのスイッチ５２の柔軟な配列グリッドも、丸めたりまた は折りたたんだりできるＥＰＳ １０のポータブルな実施例として使用できる。 そして、ここまで説明してきたデジタルに作用するスイッチ５２は、ＤＡＵ １ ４およびソフトウェア２２のような他の構成要素内に複雑さを相当追加して（し かし、これはＥＰＳ １０の高度な実施例には便利な可能性がある）、アナログ 探知装置と置き換えることさえできるで あろう（接点５４をまったく除去してしまう）。 前述したように、好適実施例は通常はスイッチ５２の中でオープンタイプの接 点５４を使用する。ただし、通常はクローズの種類のものも使用されることがあ る。これが望ましいのは、単純な平行接続がこのようなものではうまく機能する からであり、使用されている他の回路によっては、通常、クローズタイプは、ユ ーザ２４が実際には運動パッド１２を使用しない長い期間に電流が流れる結果に なる可能性がある。 １つの問題点は、ユーザ２４が運動パッド１２から降りた後で再び開くプロン プト接点５４である。これについては、発明者たちによって６０ｍｓの応答時間 が十分を越えると考えられている。毎秒１６ステップが、予想される最大だから である。さらに、スイッチ５２の上方にあるマット５０からの内在的な重量の存 在によって、接点５４を分離している公称ススプリングの強さ（スプリング性） が重要になる。 別の問題点は、接点５４の開閉によって生成される電子信号のデバウンスであ る。好適実施例では、信号処理はバウンス効果を除去するためにＤＡＵ １４で 行われる。スイッチ５２自体の適切な構成要素選択肢であるこれは、信号処理の 必要を削減さらには効果的に除去できるが、ある範囲のユーザ２４と運動のタイ プでは達成が困難である。最後に、コネクタ５６が第１のケーブル２６の接続用 の適切かつ便宜な点にある運動パッド１２の 上に備えられている。これは、スイッチ５２の接点５４に電気的に接続されてい る。 もちろん、さまざまな電気的構成で（たとえば、並列に、直列に、またはそれ らの組み合わせで）１つまたは複数のスイッチ５２を使用し、接点５４およびコ ネクタ５６内の導線の数を必要に応じて適切に増加させると、運動パッド１２の 代わりの実施例は簡単に可能である。または、スイッチ５２を圧力センサーで置 き換え、ＤＡＵ １４、コンピュータ１６、ソフトウェア２２を適切に拡張して 、そのような実施例が生成できるユーザ２４の圧力のより詳細なデータを取り出 し処理できる。 既に市販されているパッド（構造的に運動パッド１２に類似している）があり 、絶縁のスプリングまたはスポンジ状の材料で分離された接点５４のあるスイッ チ５２アセンブリが埋め込まれた構成になっている。ユーザ２４の足踏みがこの 材料を圧迫し、接点５４にうねを作り、スポンジ状の材料の反対側の伝導材料（ すなわち、反対側の接点５４）と接触させる。代わりに、スイッチ５２を取り付 ける底に刻みめが既にあるマット５０を購入できる。 不都合なことに、これらの既存のパッドは最も一般に、危険な器具の回りの安 全マット用に使用され、および足の通行をカウントするために使用されている。 特に、安全タイプのパッドは、工学処理が多すぎることが多い。これらは上を走 るフォークリフトトラックさえ処理する ために設計されていることがよくある。厳格な安全の要件のために、高価なスイ ッチの冗長性が組み入れられていることも時にはある。そして、これらの信号出 力は不適切で、パッド上の存在が開始および終了するときを正確に通信するため ではなく、パッド上の何ものかの存在を警告するためのものだけであることがあ る。また、これらのパッドは主にセンサーであって、最小限の衝撃吸収物であり 、ユーザ２４の将来の運動に満足なようにクッションになることはほとんどない 。 代わりに、利用できるパッドには単なる足踏みより相当重い（たとえば、ダン スステップからまたはその場所でのユーザ２４のジャンプからの）非常に局所化 した非常に反復的な衝撃を受け取ることより、露出した表面全体にランダムに歩 くまたは足踏みするユーザ２４の分散した摩耗を受け取るよう構成され、特定の タイプの運動の適用向けには十分耐えないものもある。したがって、ＥＰＳ １ ０の特定の使用法の観点から、発明者は練習パッド１２を製造することがより要 請に応じるものであることを見出した。 図３は、ＤＡＵ １４の好適例である。含まれているのは、マイクロコントロ ーラ６０、通信ドライバ６２、電源６４、第１のケーブル２６への接続のための 第１のポート６６、第２のケーブル２８への接続のための第２のポート６８であ る。ＤＡＵ １４は、第１のポート６６経由でスイッチ５２用の電力を供給し、 接点５４の開 閉に関する運動データ１０８が入った電気信号を受信する。マイクロコントロー ラ６０は、運動データ１０８を適切に処理し（たとえば、それをデバウンス、フ ィルタリングなど）、通信ドライバ６２を指示するので、スイッチ５２の状態に 関する情報が入った運動データ１０８は第２のポート６８を経由してコンピュー タ１６に通信される。 好適実施例では、ＤＡＵ １４は、連続する各ステップの間の時間間隔を測定 し、この情報を運動データ１０８としてコンピュータ１６で実行されているソフ トウェア２２に送信する。運動データ１０８が受信されるとき、ソフトウェア２ ２によって２つのアルゴリズムのうちの１つが使用されて、実世界のビデオのビ デオフレームを進め、それが運動中のユーザ２４に表示装置１８上で再生される 。ソフトウェア２２は、連続的な各ステップイベントの間の測定された実際の時 間間隔を使用して、フレーム速度を進めることができる。代わりに、ソフトウェ ア２２は、実際に報告された時間間隔の値を無視し、ステップイベントが発生し たという指示として有効な間隔値の発生をカウントすることもできる。次に、短 い時間間隔に渡って平均されたステップイベントの数を使用して新しいフレーム 速度を決定できる。いずれのケースでも、平均アルゴリズム（たとえば、現在、 心拍数モニタで使用されているような汎用の平均化アルゴリズム）が、再生ビデ オフレーム速度を確実に滑らかにするため に望ましい。たとえば、速度または間隔の測定の最後のｘ個を取り、これらを平 均する。次に、速度表示装置についてのこの平均値を使用してビデオを進める。 最後のｘ個の測定の平均にこのように頼ると、安定性がより大きくなり、１つの 測定だけに応答する結果になる。ソフトウェア２２については以降で詳しく説明 する。 電源６４はオプションであり、現時点では好適実施例では、これは省略されて いる。代わりに、第２のケーブル２８がＤＡＵ １４用のコンピュータ１６の通 信ポート３０から直接に過渡的に取得され、このように第１のケーブル２６経由 で運動パッド１２用にも取得される。しかし、このような通信ポート３０の無線 の変種はますます一般的になってきており、これらを使用するためには、何らか の形の電源６４が必要になる。存在するとき、電源６４には、変圧器と整流器、 電池、さらには運動パッド１２内の電力生成ユニットさえ（たとえば、ユーザ２ ４からの衝撃エネルギーの一部を電気に圧変換する圧電気ユニット）を組み入れ られる。 ＤＡＵ １４は非常に小さくでき、理論的には運動パッド１２にすっかり統合 することさえできる。しかし、これはユーザ２４の衝撃から損傷を受ける可能性 を増大させる。ＤＡＵ １４は、コンピュータ１６の通信ポート３０に直接に置 くこともできる。しかし、これは多数のコンピュータユーザが嫌うドングルを不 都合にも含意する。ＤＡＵ １４の位置についてのこれらの代替選択 肢の両方によって、第１のケーブル２６または第２のケーブル２８のどちらかを それぞれ除去できる。代わりに、ますます一般的になってきている表面取り付け デバイスのような十分小さい構成要素を使用することによって、ＤＡＵ １４は 、ケーブル内に完全に統合できる。ＤＡＵ １４の望ましい位置は図１に示して あるとおりであり、これは厳しい運動環境で使用するのにも適切なように、小さ い硬化プラスチックケースまたはその他の耐久性のあるパッケージ包装で保護さ れている。 ＤＡＵ １４自本も実際にはオプションであることに注意する必要がある。第 １のケーブル２６、ＤＡＵ １４、および第２のケーブル２８を適切なケーブル でだけ置き換えることによって、そして運動パッド１２をコンピュータ１６の通 信ポート３０に接続することによって、そして適切なソフトウェア２２を使用す ることによって、ＥＰＳ １０の簡単な実施例が可能である。このような１本の ケーブルによって、スイッチ５２用の電力は通信ポート３０から直接に得ること ができ、ソフトウェア２２はスイッチ５２の単純な状態変化について通信ポート ３０の１つまたは複数の入力を監視できる。理論的には、このような実施例につ いては、デバウンスのような基本の信号処理でさえ必要であればソフトウェア２ ２で処理できる。しかし、前述したように、このような実施例は簡単で、機能は 制限されている。またこれも前述したように、広い範囲の運動のタイプとユーザ ２４の重量につ いて信頼できるように工学処理するのは困難である。 コンピュータ１６（図１）は適切なシステムであり、発明者は、発明のほとん どの実施例はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を使用することを予想している( ただし、メインフレームタイプでも理論的には使用可能である)。ラップトップ タイプのコンピュータは特に適切である。運動パッド１２が非常に小さくでき、 たとえば、巻くことによって保存用に簡単に互換性があるからである。このよう に家庭またはオフィスから離れて旅行しているユーザ２４は、このような運動パ ッド１２とラップトップコンピュータ１６を使用して、簡単に定期的な運動療法 を維持できる。さらに、多数の潜在的なユーザ２４が既に適切なコンピュータを 所有または使用しているので、購入する必要があるのはＥＰＳ １０の他の構成 要素だけで、このようにＥＰＳ １０を非常に経済的な運動システムにする可能 性がある。 図１に示したように、ＥＰＳ １０は、コンピュータモニタ３２を使用して、 ユーザ２４にソフトウェア２２からのフィードバックを表示し（たとえば、ＧＵ Ｉと統計のフィードバックで）、テレビ３４上の媒体プレーヤ２０から既に記録 した媒体を再生できる。今日の多数のコンピュータ１６に、ＴＶ（テレビ）ポー トへのＰＣが組み込まれたビデオハードウェアがある。これによって、通常は同 軸ケーブルを使用して、最高１５０フィート離れた通常のテレビ３４を使用でき る。このようなテレビ ３４タイプフックアップによって、ユーザは、コンピュータ１６の実際の位置か ら離れたところで運動できる（もちろん、このような実施例ではＤＡＵ １４を 接続するために適切な延長ケーブルも必要である）。実際に必要なのは１つの表 示装置１８だけであることを頭に入れておく必要がある。 スピーカ３６もオプションであるが、おそらくほとんどの実施例で備えられる ことになろう。すべてのテレビ３４と今日ほとんどのコンピュータ１６に音響機 能があるからである。 媒体プレーヤ２０はＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤプレーヤ、または他の可能な媒 体のタイプについて他のプレーヤにできる。媒体プレーヤ２０は、ネットワーク （たとえば、インターネット経由のビデオストリームとして）経由でコンピュー タ１６にもたらされる以前に記録された媒体のコンテンツで、ローカルコンポー ネントとして除去することさえできる。このように、コンピュータ１６のネット ワークコンピュータ（ＮＣ）バージョンも適切である。 図４は、媒体プレーヤ２０での再生、又はコンピュータ16へのネットワーク伝 送（こうして媒体８０がＰＳ１０の側に有形の物理的存在を有する必要は必ずし もないことに注意）に適した媒体８０の好適変形版を示す。含まれているのは、 三つの普通型の前記録データファイル８２、即ちビデオファイル８４(例えば、 圧縮ＡＶＩ 又はＭＯＶフォーマット、一般的には媒体８０の一装置当たり一個であるが、必 ずしもそうである必要はない)、音響ファイル８６（例えば、ＷＡＶ又はＭＩＤ Ｉフォーマットで）、及び地形特性をビデオファイル８４の中の特定の時間に結 合する規準化地形特性データの表ファイル８８である。 ビデオファイル８４は、詳説すると、既知の先行技術で使用されている各種形 式のものである。ＥＰＳ１０は、実世界運動コースの視覚的代替物を示す一次資 料源として、単なるコンピュータ・アニメーション又はグラフィックス（周知の 通り労働集約的な技術なので時間が掛かり高価である）は使用しない。その代わ りＥＳＰ１０は実際に採取した当該実存運動コースの映像シーケンス（即ち「実 世界」ビデオ）を使用する。この基本的相違はＥＳＰ１０を用いる運動を真に迫 ったものとし、加えて媒体８０の開発を廉価にする。勿論、コンピュータ・アニ メージョン又はグラフィックスもまたＥＳＰ１０で使えるが、いわば歩く人つま りユーザー２４の化身のスプライトとして、これらはユーザー２４が運動すると き、実世界ビデオファイル８４の再生上に重畳される。しかし、このような使用 は完全に任意選択であり、それを用いる実施例においても量は限られるであろう 。 多くの型の音響ファイルを作ることができる。これらのうち二つ、音声ファイ ル９０と音楽ファイル９２とは一般的に従来方法で用いる（例えば指導、激励、 テンポ 設定、楽しくするため）。しかし、一般的でない別の型の音響ファイル８６、環 境音ファイル９４（例えば鳥の鳴き声のような動物、梢を渡る風、及び水の流れ の音）もまた本発明は使用出来る。自然のシミュレーションを強調するための環 境音の使用は昔から知られているが、発明者の知る限り運動システムには使われ ていない。前記のように、先行技術システムは主としてコンピュータ・アニメー ションに依存しており、これらの音響内容は、設けてある場合でも、一般的には 似たような漫画調品質を持っていた。 勿論、ＥＰＳ１０は、所望なら、音響を（従来の又はそれと異なる）別の方法 で使うことが出来る。例えば、良い成績を祝福する音を使うことが出来る（従来 法）。明らかに、この型の音はあらかじめ記録した音響ファイル８６から直接再 生するか、又は音響ファイル８６から回収して適当に調製（例えば一定の持続時 間だけ強度を歩調に合わせるなど）するか、又は音響ファイル８６に記憶された 基準に基づいてコンピュータ１６で音を発生するかの何れかで演奏することが出 来る。別の例は、ユーザー２４が犬に「追い掛けられて」逃げるため一定の歩調 を超える動機としての犬の吠え声である（やや従来法から外れる例）。まとめる と、運動経験を刺激し制御するため音を使用する幾多の方法があり、本発明ＥＰ Ｓ１０はこれらの採用に極めて適している。 ＥＰＳ１０に用いる媒体８０は、表ファイル８８用に 実世界コースの位置及び地形特性を取得すること、ビデオファイル８４用に代表 的観察者が運動コースを通って運動する時の透視画であるビデオデータを取得す ること、及び音響ファイル８６用に（例えば、音楽サウンドトラック又は取得し た地形及びビデオデータに合わせた自然環境音に重ねて音声を録音することによ り）音響データを取得すること、並びにこれら全部を同期情報とともに媒体８０ の中に記録することにより作成される。規準化地形特性データを表ファイル８８ に配置するこの一般的方法は、新規ビデオ環境作成を容易にする。地形特性デー タは、地形特性の変化がユーザー２４に円滑で連続的に見えるのを確実にする時 間間隔を用いて、ビデオデータと同時に収集される。 ＥＰＳ１０が用いる地形特性型は大いに変わり得る。発明者が最初にＥＰＳ１ ０を開発したとき、多くの実世界コースは、例えば土の道から砂浜、アスファル ト走路まで、走行面に変化があることが認められた。さらに、直接は容易にシミ ュレーション出来ない地形特性（例えば高度又は温度の変化、又は坂道でさえ） がそれでもデータファイル８２に記録されるので、ソフトウエア２２を用いてＥ ＰＳ１０を適当な方法で制御し、このような実世界コース上でユーザー２４に必 要な変動する努力水準をシミュレーションする可変「ハンディキャップ」(即ち一 層好適な用語では「間接フィードバック」)を適用した。例えば、ＥＰＳ１０は 坂道にしたがってビデオの 速度を変えることができる。好適実施例においてビデオは、ある定数の積として 、ユーザーの足の速度ｋのみにしたがって進む。一般的に、走行環境が推定して いるのは平坦面なので、ｋが変わることはない。しかし、この定数ｋを変えるの に坂道データを使うことが出来る。こうして、ユーザー２４が瞼しい坂道を登る ときは、この特定の岡をシミュレーションするためｋを小さくすることにより、 与えられた足の速度について、ビデオ駒速度を減少することが出来る。同様に、 岡を下るときは、定数ｋは少し大きく出来る。走行者の姿を用いるとこれがさら に強化される。 間接フィードバックはまた、現在地点までの運動行動特性に基づいて、又はユ ーザー２４について統計的に集めた情報に基づいてさえも、特定の運動筋書きを 手配するためにも使うことが出来る。可能な間接フィードバックの例は、ビデオ 駒速度が歩速と勾配の双方の関数である勾配積分アルゴリズムである。地形情報 （例えば、坂道つまり勾配データ）もまた正の勾配を登るため増加する努力の錯 覚がビデオ再生にあられるのを作るのに用いることが出来る。例えば、ユーザー ２４がビデオで瞼しい坂道に差し掛かると、ソフトウエア２２がこの登攀に結び ついた坂道データを読み取って、ビデオを進めるのに用いる歩数／距離定数（又 は足上げ時間／距離定数）を減少する。その結果、ユーザー２４が勾配増加区間 で同一の歩行速度を維持すると、ユーザー２４が変えなか ったその足並み分だけビデオ駒速度が遅くなる。ユーザー２４が、ビデオ環境中 にその進行を反映する速度をユーザー２４が維持するには、ユーザー２４が岡の 頂上に達するまで、強化された運動強度を用いて岡の勾配を打ち消す。同様に、 下り勾配区間においては、ソフトウエア２２により歩数／距離定数を少し増加す ることが出来る。（注：下り勾配の場合の定数変化は、走行モデルに関し上り勾 配の場合の変化に比べて大きくはない）。このアルゴリズムはＥＰＳ１０が、踏 み車上での足並み制御のような複雑な機械を使用することなく、登攀努力を関数 的にシミュレーションする結果をもたらす。背景としては、若干の単純運動装置 が現在、歯車ＲＰＭを読み取って（エクサーサイクル、ノルディック・トラック 、踏み板など）、運動強度を測定している。この測定値に、ある適切な定数を掛 けてユーザーが監視する速度値を登録する。ＥＰＳ１０において、この定数はビ デオデータに結び付いた報告勾配（地形）情報の関数として変更することが出来 、これがシミュレーションに別の水準の迫真性を加える。 このような間接フィードバックを用いるソフトウエア２２の実現のため、ファ ジイ論理技術を有効に使うことができる。したがって、媒体８０に記憶するに適 した地形特性には極めて幅広い種類があり、本発明のＥＰＳＩ０の真の精神はこ れら各種を包含する。 正確な標準１００（図５）を基準にして、地形データ の品質と、ビデオファイル８４の中のデータへのその相関とを強化することがで きる。発明者の好適実施例は、地球規模位置決定衛星システム（ＧＰＳ）を用い る。しかし、地表基準の無線周波数、光、及びその他の永く利用された従来シス テムすべてをこのような標準１００に利用出来ることは理解される筈である。同 様に、歩数計、高度計、走行距離計、傾斜計、及びコースの目視検分に基づく地 形情報の人手による追加でさえも、採用出来る適切な標準１００のその他の例で ある。 ＥＰＳ１０特有の利点はまた、ソフトウエア２２が、表ファイル８８の内容を 選択的に採用出来ることである。発明者は以前、エクササイクル、踏み板、足踏 み器などのような運動装置を利用する対話的運動システムの開発に従事したこと があり、このようなシステムのため適切な媒体を作るに当たっては、坂道及び自 転車ギヤのような各種装置特性のような、追加の各種地形情報が望ましい。本発 明ＥＰＳ１０は、表ファイル内にこのような詳細を有する媒体８０を、無関係の 内容を単に無視したり、又は上に論じた間接フィードバック用に利用したるする ことにより、使うことが出来る。 媒体８０はまた、ソフトウエア２２としてコンピュータ１６にロードし実行す るため、ソフトウエア・プログラム９６を収容する。しかし、これは必要要件で はない。ソフトウエア２２は（例えば、ビュレティン・ボード、ＢＢＳ又はイン ターネット・サイトからダウンロードす るなど）別個に供給することが出来、実行されるソフトウエア２２は一般的にコ ンピュータ１６の大量記憶装置に記憶されるのであって、ソフトウエア・プログ ラム９６として提供され使用の都度媒体８０上からロードされるのではない。こ うして媒体８０の装置能力のすべては、データファイル８２の利用専用にできる 。代替案として、ソフトウエア・プログラム９６の変形版を媒体８０の幾つかの （必ずしもすべてではない）場合に含めておいて、媒体８０上に記憶されたソフ トウエア・ブログラム９６が新しい（即ち、全部又は一部の更新版である）こと を、ソフトウエア２２の既存の版が検出したときは、ユーザー２４に以後の使用 のため新版を媒体８０からコンピュータ１６にインストールしたいか否かの回答 をプロンプトで聞くことが出来る。さらに、追加の型のデータを媒体８０に記憶 することもまた出来る（例えば、コンピュータ１６用のビデオドライバ更新）。 これは、実際には二つの型の、ＥＰＳ１０から最適利益を得るため重要な、ソフ トウエアがあるので、特に重要である。ＢＩＯＳとオペレーティング・システム （ＯＳ）との有効部分としてコンピュータ１６にインストールしなければならな いビデオ・エンジンがあり、またＥＰＳ１０自体のソフトウエア２２がある。今 日の殆どのコンピュータ１６の上で、ビデオエンジンはＢＩＯＳ及びＯＳ又は双 方のレベル（今日では双方ともアプグレード出来る）のみで極めて異質の部分で あるが、ＥＰＳ１０はアプリケーショ ン・レベルのみに適切に所属する。ビデオエンジンの引き続くつぎはぎ及び強化 は、ビデオ機械製造者又はＯＳ作成者が発表するであろうが、これらの配布には むらがある。ＥＰＳ１０は入手出来る最良のビデオエンジンを利用する利点があ るので、最も広く使用されているビデオエンジンの最新発表を簡単に媒体８０に 含めることが出来る。 図５は、データファイル８２の主要要素を、それらが媒体８０に記録された時 の時間線で示す。ビデオファイル８４用のデータ及び表ファイル８８用のデータ は臨時データベース９８の中に同時に収集される。音響ファイル８６及び任意選 択でソフトウエア・プログラム９６が次いで加えられてデータベース９８が完成 し、媒体８０が書き込まれる。音響ファイル８６及びソフトウエア・プログラム ９６は、ビデオファイル８４用のデータ収集に対し任意の時期にデータベース９ ８に加えることができる。これは、実世界設定（必ずしもビデオファイル８４の それ同じものではない）において採取されるか、又は自然音に関する「貯蔵」デ ータから引き出すか、又は真実の自然設定に起源を持たないことさえある環境音 ファイル９４の場合にも当てはまる。 図６は、ソフトウエア２２が入力１０２、プロセス１０４、及び出力１０６を 統制する方法を示す。入力１０２は、ユーザー２４が発生したＤＡＵ１４からの 運動データ１０８、媒体８０からのデータファイル８２、及び ユーザー２４自体がグラフィカル・ユーザー・インターフェイス（ＧＵＩ１１２ ）で作成したこれもまたユーザーデータ１１０である。プロセス１０４には、運 動データ１０４の統計的取扱及びユーザー２４の「仮想」位置とデータファイル ８２の中に記述された運動コース内の地点との間の相関を含む。出力１０６は、 ＧＵＩ１１２及び再生装置１１４である。ＧＵＩ１１４はユーザー２４と連絡し 、再生装置１１４はユーザー２４を楽しませる。入力１０２は既に殆ど説明し、 プロセス１０４は、所望の出力１０６の観点で容易に理解出来るので、出力１０ ６を先に論じる。 ＧＵＩ１１２は、ユーザー２４にＥＰＳ１０について通報し、運動データ１０ ８の統計的取扱に基づいてフィードバックを表示する。しかし、生産的統計解析 は若干の比較基準を必要とするので、規定値「平均的人間」値をソフトウエア２ ２に前記録しておき（又は媒体８０に記憶して入力して）、ユーザー２４が消費 したカロリー決定の際に体重及び代謝因子として使用する。代案として、ＧＵＩ １１２は、体重及び年齢のような個人情報、及び運動目標及び困難性のような好 みの情報をユーザー２４から貰い、これを規定値に上乗せすることもできる。好 適実施例においては、「平均的人間」の歩幅を、等価移動距離と速度値決定に当 たって上乗せ出来るユーザー２４規定値として同様に利用する。 ユーザーデータ１１０を得た後、運動データ１０８と ユーザーデータ１１０の双方を処理してユーザー２４が運動する間にユーザー２ ４へのフィードバックを作成する。例には、一回の運動時間中の、経過時間、全 歩数、現在足踏み速度、平均足踏み速度、等価走行距離、等価走行速度、全消費 カロリー、などが含まれる。もっと高級な能力も任意選択としてＧＵＩ１１２に 容易に追加出来る。例えば、あらかじめ決定した歩速（第二スプライト）に対す るユーザー２４の歩速（第一スプライト）の相対位置をグラフィックで示すため の、簡単な歩行者ウインドウを加えることができる。これにより、ユーザー２４ は、自分の走行速度をあらかじめ決定した歩速に対し目で参照することが出来る 。このような歩行者ウインドウはまた図形的及び数値的フォーマットで位置を示 すことも出来る。若しくはコンピュータ１６をネットワーク化した場合は、個々 のユーザーをあらわすのに使う化身を用いて、競争のため多数のユーザー２４が 使用することが出来る。勿論、今日のグラフィックのユーザー・インターフェイ スの紋切り型となった側面と親しくして、ＧＵＩ１１２の要素はユーザー２４が 望む通りに開放され、閉鎖され、最小化され、最大化され得る。 ある程度は既に説明したように、ＥＰＳ１０はＧＵＩ１１２を表示するため別 個のコンピュータ・モニタ３２と、再生装置１１４の視覚部分を表示するため別 個のテレビとの双方を使うことができる。若しくはＥＰＳ１０は、単に一台の表 示装置１８（コンピュータ・モニタの 可能性が高いが、その必要はない）を用いて異なる項目を別のウインドウに表示 することもできる。 再生装置１１４は、表ファイル８８、運動データ１０８、及びユーザーデータ １１０に基づいて、ビデオファイル８４と音響ファイル８６とを媒体８０から選 択的に上演する機能を含む。ビデオファイル８４の表示の見掛け速度を増減する には、その速度を調整できるか（映画フィルムの駒速度又はテレビの走査速度に 類似）、又は一部（つまり駒又は駒のグループ）を落としてユーザー２４が「仮 想的に」に特定の運動コースを移動する速度をシミュレーションすることができ る。 残念ながら、音の取扱はそれ程楽ではない。秒当たり３０駒以上の速度の映像 シーケンスでは、速度がどんなに変わってもある程度「動いている」と認められ るのと違って、人間の耳は、聴取者に品質劣化を検知させないで、音響データを 巧く「平均化」してしまう。これを扱うには、各種音響ファイル８６の組を媒体 ８０上に記憶すると良い（例えば、単に各種の又は運動の各種歩速に適切さにつ いての各種音楽選集、又は、ユーザー２４がユーザーデータ１１０の中で要求す るかも知れぬ、口頭のフィードバック又はコーチの各種レベルと型、又は性又は 言語の異なる音声内容）。このような音響ファイル８６の、特定状況下での適切 さに基づいた選択的再生は、したがってＥＰＳ１０の殆どの実施例において十分 である。 好適実施例において、ソフトウエア２２は、時間に基づくモデルを採用し、ほ ぼ６０ｍｓ（又は１００ｍｓ、この間隔は余り重要でない）の間隔で、シミュレ ーションした運動コース内の速度と位置とを計算する。ＤＡＵ１４がデータをソ フトウエア２２に非同期で送り、次いで運動コース内の現在「位置」にほぼ相当 するデータファイル８２を引き出して処理し、適切な再生速度に同期する。詳説 すると、ビデオファイル８４の位置をシミュレーション運動コース内のユーザー ２４の仮想位置に同期させるが、若干の音響ファイル８６さえもまた同期させる （例えば、言語ファイル９０に関する言語特性及び環境音ファイル９４に関する ピッチは変更することが出来る）。この時間に基づくモデルは、新データが到着 すると中断され、臨時サイクルを走らせてそれが到着したときの速度と位置とを 再計算する。したがって、好適実施例において、ＤＡＵ１４は、当該データを６ ０ｍｓ毎に一度までの速度で伝送する。伝送を頻繁にすると計算の平滑さが改善 される。しかし、ビデオファイル８４の再生に用いる同期速度は、ビデオ・タイ ミングは可変であって実時間と必ずしも相関させる必要はないとの事実により若 干複雑である。 ビデオファイル８４の実際の再生のため、好適実施例においては従来のアクチ ブムービー・フィルタグラフを用いて所望の出力特性を生じた。これは大きい融 通性を備えており、各種の「ムービー」フォーマットが使用出 来て、ソフトウエア２２に、再生、休止、巻戻し、復帰、及び停止のような、広 範なユーザー命令を含む能力を持たせることが出来る。さらに、好適実施例にお いては、受け取った整数値速度データを浮動小数点値に転換して調節分解能を作 り、運動経験を微細調整出来るようユーザーに莫大な程度の制御を持たせるるた め、分母１，０００を用いる関数によりＥＰＳ１０再生速度に影響を与えるため 、ソフトウエア２２を用いる。 ソフトウエア２２の多くの側面は定型的なもので良い。例えば、ビデオ及び音 響データの再生用に広く用いられる技術が、当該再生の速度変更用をはじめとし て、存在する（例えばアクティブムービー技術）。同様に知られているのは、表 データ記憶及びマイクロプロセッサ及び通信回路制御のための技術である。こう して、ソフトウエア２２の生成は重要な課題ではあるけれども、現在のコンピュ ータ言語を用いる熟練プログラマの能力範囲内にあるものである。発明者は、現 在ビジュアルＣ＋＋とマイクロソフト・ファウンデーションクラス・ライブラリ と（双方ともマイクロソフトの商標）を用いて、ＤＡＵ１４に用いられるマイク ロコントローラ６０との交信用の３２ビットルーチンを書いており、これらはア クティブムービーを用いてＡＶＩ又はＭＯＶファイル・ファーマットのビデオフ ァイル８４を再生している。これはまた、コンピュータ１６に現在広く使用され ており、しばらくはそれが続ぎ得ると期待されている、ウインドウ ズ９５及びウインドウズＮＴオペレーティング・システム（双方とも、ワシント ン州レドモンドのマイクロソフト社の商標）の下で、ソフトウエア２２をうまく 働かせることが出来る。 作動に当たって、ＥＰＳ１０は高度にユーザー対話的である。しかし、対話特 性は、先行技術システムについての場合のように、出しゃばりである。設定手順 は、ソフトウエア２２の中に運動パッド１２の設定に関する指示を用意しており 、作成された任意のユーザーデータ１１０を受け入れる。ユーザー２４はまた運 動したい困難性の所望公称水準（例えば、容易、中庸、困難、これらは次いでユ ーザー２４へのフィードバックが出来、それは極めて簡単なことも又はグラフィ ックの歩行者のように複雑なこともある）、所望の音響出力の型とパラメータ（ 例えば、音量、音楽又は自然音、など）、及び運動中に追加して見たいフィード バック情報(例えば、脈拍、速度、距離、カロリー、など)は何かを規定すること を要求して来る。こうしてユーザー２４は、特定の運動パッド１２及び運動期間 について一旦ＥＰＳ１０を設定し（その性能を個人情報ファイルに記憶する）、 次いで必要なときのみこの情報を変更することができる。その後はＥＰＳ１０が 引き取るので、ユーザー２４は何物にも煩わされることはない。勿論、地形特性 グラフ及びユーザー２４の相対コース位置のような付加価値特性もまた表示装置 １８上のポップアップ又はフローティング・ウ インドウに容易に作成出来る。一旦これが完成すると、ＥＰＳ１０はＤＡＵ１４ が捕捉する運動データ１０８を受け入れるためそれ自体を初期化する。 発明者は現在、ソフトウエア２２に使うのに適していると思われる二つのアル ゴリズムを持っている。これらの第一は、ＤＡＵ１４がコンピュータ１６に報告 したユーザー２４の足踏みの間の実際に測定した時間間隔を用いて、表示装置１ ８上に示される表示内容の中で見掛け速度を決定して制御する。この時間間隔情 報は現行ビデオ速度の制御にもまた用いられる。しかし、ここでの一つの問題は ユーザー２４の歩速測定値の急激な変動に応じて起こる結果のぎくしゃくしたビ デオ運動である。これを補償するには平均アルゴリズムを追加して、再生装置１ １４の一部としてビデオファイル８４が表示されるとき安定な駒速度を保証する 。 第二のアルゴリズムは、送信パケットの中の時間間隔の存在を、運動パッド１ ２に足踏みイベントが起こったことの表示として利用する。実際の時間間隔値は 無視出来る。次いで当該足踏みイベントを計数し小さい時間間隔（最後の二から 四秒など）について平均して歩速を決定し、次いでこの計算歩速を再生装置１１ ４の一部としてビデオファイル８４が表示されるときの新規駒速度の決定に用い る。このアルゴリズムの利点は、運動パッド１２の上の誤差の多い足踏み運動に ついて修正して駒速度を安定させるのを本質的に助けることである。実際に は両アルゴリズムとも駒速度を安定させるため追加の平均アルゴリズムを必要と する。第一のアルゴリズムは、ＤＡＵ１４から送られる時間間隔データに潜在す る歩速情報を有する。この歩速情報は次いで伝送毎に更新される。第二のアルゴ リズムは、ＤＡＵ１４からの足踏みイベント伝送の周波数に基づく歩速決定を、 コンピュータ１６に依存する。このとき歩速情報は、これらイベントの周波数に 基づいてコンピュータ１６が計算する。いずれの場合にも、ビデオ速度は、平均 アルゴリズムを追加しない限り不規則に変動する。 使用のため、運動パッド１２は定型的に表示装置１８から見易い距離内に置か れ、ユーザー２４は運動パッド１２上のどこででもその場で動作する（例えば、 ほぼその場で走る）。ユーザー２４が動くにつれてビデオファイル８４の駒速度 が測定歩速に比例して進められ再生装置１１４が示される。 ユーザー２４は、ゴールを設定することもできる。現在は、室内運動者は通常 走行のゴールを、運動機械から報告された数値のあらわす若干の持続時間又は若 干の距離について設定する。しかしＥＰＳ１０が提供する自然環境シミュレーシ ョンにおいては、ユーザーは走行のゴールを所与のビデオ中の赤い農家、渓谷の 道、又はビデオ開始から三マイルの所にあるかも知れぬ滝までと選ぶことが出来 る。これは、踏み板の上で三マイル又は二○分ただ走るだけの無味乾燥な考えと 反対に遥かに意味が あり楽しいゴールを生成する。発明者はこれを視覚的ゴール動機付けの利益と名 付ける。 勿論ＥＰＳ１０はその場で走るだけには限定されない。音楽付きの特殊対話的 光景ビデオ及びコーチを、運動パッド１２の上でのダンス・ステップに使うこと が出来、ユーザー２４が容易にダンス運動の向上の価値を定量出来るよう、ここ でもソフトウエア２２が良質の情報を表示することが出来る。 ダンスの例と同様に、子供達は走行パッド上の縄跳びが楽しく、彼らの縄跳び 速度について有益と思うであろう。また縄跳びは、リズム、組立、持久力及び速 度についてのボクシング運動に関する有用性のため、次第に大人にも普及して来 ている。走行パッドは、この活動について動機付けの別の面を持つであろう。 別の目的に使われているコンピュータ１６の前で数時間を費やした後、ユーザ ー２４は数分間立ち上がって、コンピュータ１６上の他の仕事に戻る前に運動パ ッド１２上でビデオ課業と会話して新鮮な気分になることが出来る筈である。運 動パッド１２は、コンピュータモニタ３２の前で椅子に座っている間ユーザー２ ４の足の下に置ける筈である。ユーザー２４は、コンピュータ１６上で仕事をし ている間、ビデオウインドウを最小に保つか、又は隠すことが出来、その活発な 足活動を記録して後刻ビデオに対して点検し、純粋な気晴らしとして、ユーザー が走った距離を知ることができる。 発明者はまた、ＥＰＳ１０を跳躍運動用のエアロビクス滞空時間トレーナとし て用いることが重要な用途になると期待する。滞空時間つまり空中での費消時間 の測定はこのようなエアロビクス活動の強度を測定する理想的な方法である。Ｅ ＰＳ１０上でのこの形の運動は足踏み板型よりも階段登り型の運動に似ている。 足踏み板又はその場で走る場合には、歩速であらわされる水平移動を測定する。 階段登り又は跳躍の場合は、滞空時間であらわされる垂直移動を測定する。跳躍 運動の強度は、おこなった跳躍数と、各跳躍毎の高さの関数である。したがって ＤＡＵ１４は、周期に代わりパルス幅の時間間隔測定をおこなう能力があること を必要とする。スイッチ５２の接点５４は、ユーザー２４が空中を跳んでいると き開き、その者が運動バッド１２上にいるとき閉じることを想起されたい。ここ で測定を要するものは、接点５４が開いている時間だけであるが、このためのＤ ＡＵ１４の適切な実施例は容易に構築される。このとき、既に記述したソフトウ エア２２に少々の修正をすれば、適切な測定をおこなうことが出来る。以下の手 順はその過程を記述する。 ユーザー２４は、（例えば、コンピュータ１６にあるキイボード又はマウスか ら）ソフトウエア２２を起動又はリセットし、次いで運動パッド１２に乗る。ユ ーザー２４が跳んだとき、時間間隔値をＤＡＵ１４がコンピュータ１６に報告す る。この値を、現在の運動ルーチン開 始以来の空中滞留全時間を反映する変数に加算する。ユーザー２４が運動パッド １２上にいる間、ＤＡＵ１４は有効な時間間隔を他には何も報告しない。ユーザ ー２４の次の跳躍の際に、新時間間隔が「空中滞留全時間」変数に加えられる。 この「空中滞留全時間」変数が増加する速度は次いで再生装置１１４の速度を進 めるために使用される。平均アルゴリズムを用いてビデオファイル８４の円滑な 表示を確実にする。跳躍運動は登攀に似ているので、垂直距離を反映するフィー ドバックが適切である。この型の体操用に可能なビデオ主題は、パイクスピーク 山登攀コース又は着実に登る山道であろう。ＧＵＩ１１２にグラフを追加しなけ ればならない。このグラフは空中滞留全時間（又は等価垂直移動距離）に対する 全消費運動時間である。 滞空時間データは、結果が、その場で走行モデルのような、推定歩幅の関数で はないので、ユーザー２４の個人成績の良い指標である。さらに、ユーザー２４ が取った歩数を測定するだけでは、運動パッド１２の中のスイッチ感度もまたあ る程度変数に影響するので、適正な比較には必ずしも十分ではない。例えば、軽 く、短く、不規則な足踏みが、全体重を掛けた活発な足踏みとうまく区別出来な いことがある。その結果、滞空時間値は運動成績の割に正確な反映なので、記録 成績を各種の男女年齢区分について、六分、十二分、及びその他の時間間隔につ いて、例えばインターネット・ウエブサイトで一覧 表に出来る。 エアロビックス滞空時間応用はまたＥＰＳ１０を用いても実行出来る。これは 運動パッド１２，ＤＡＵ１４、及びソフトウエア２２の適切な変更版を用いる。 小型の第二休止／待機スイッチもまた必要になるであろう。このスイッチは、Ｄ ＡＵ１４上の入力線に容易に配線出来る。このスイッチの機能は、ＤＡＵ１４が 時間間隔データをコンピュータ１６に送るのを停止することで、それによりユー ザー２４が運動パッド１２から降りたいとき測定しないようにすることが出来る 。スイッチの状態は、同じく表示装置１８上に容易に表示出来る。 ＥＰＳ１０はここで当初休止モードにある。ユーザー２４がこのとき運動パッ ド１２に乗って休止／待機スイッチを押し、滞空時間測定を始動する。ユーザー ２４が跳躍すると、ＤＡＵ１４が跳躍の時間間隔をコンピュータ１６に報告する 。このときソフトウエア２２が時間（又は等価垂直跳躍高）をあらわすバーを棒 グラフ上にＧＵ１１１２の一部として発生する。各跳躍はこのとき別のバーを発 生し、ユーザー２４が運動パッド１２から降りて次の運動を準備したいときは、 単に休止／待機スイッチを押して運動バッド１２から降り、「精神集中」をする 。次いで、再挑戦の準備が出来たら、ユーザー２４は運動パッド１２上に戻り、 再度休止／待機スイッチを押して、新しい跳躍をおこなう。この用途は特にフッ トボール、バスケットボール、速度競技、プライオメトリッ ク型の運動をしようとする万人に受けるであろう。コーチもまたこれを、このよ うな競技者の跳躍能力向上のための重要な運動器具と見るであろう。 上述の例の他に、本発明のＥＰＳ１０には、本発明から逸脱することなく、各 種の他の改良及び代替案がおこなわれるであろう。したがって、上記の開示は制 限的に考慮されるのではなく添付請求の範囲は本発明の真の精神及び全範囲を包 含すると解釈されるべきである。 産業上の応用可能性 現在のＥＰＳ１０は各種の場所での利用に適している。本発明のユーザー２４ は、ＥＰＳ１０を家庭及び事務所において専用体操体制の一部として、又は他の 活動と同時に運動するため、容易に採用することができる。例えば、ユーザー２ ４はＥＰＳ１０を用いて完全なエアロビクス練習をおこなうのに１０−２０分掛 けることも、ＥＰＳ１０を用いる練習に３−５分のコマーシャルつまり休憩を取 ることも、ＥＰＳ１０を使いながら同時に、テレビを見たり、タ食の準備をした り、そのコンピュータで別の仕事をしたり、など他のの活動をおこなうことが出 来る。ＥＰＳ１０はまた、旅行中のユーザー２４がホテルの部屋で使うのに特に 適している。運動パッド１２のような、その非コンピュータ成分は、極めて軽量 で小さく収納出来るように作製出来る上、コンピュータ１６自体は膝置き型で、 旅行するユーザー２４が完全に別の目的で携行している。さらに、発明者は本発 明の最大可 能性を個人的体操用になると理解しているけれども、ＥＰＳ１０がヘルスクラブ 及びジムのような従来の体操施設内でもまた使えないとの理由はない。発明者は 、運動靴及び多分他の物品の販売に付属物として、スボーツ用品店及スポーツ用 品取引ショーでのＥＰＳ１０の商業用途を夢見ている。現在このような店は、ラ ンニング・シューズのような高価な商品を、顧客が正直で戻って来ることを信じ ながら、敷地内又は領域から出して試させるか、又は顧客が近くの通路又はマッ ト上のその場で走るを余儀なくさせ、潜在顧客はこれを具合悪くまた苦々しくさ え思っている。ＥＰＳ１０を使うことにより、このような販売場面で顧客（ユー ザー２４）は、店内の運動パッド１２上で、言わば大型スクリーン型の表示装置 １８を用い、人前を気にしながら販売環境の威圧的勧誘の真ん中に取り残されて ではなく、再生装置１１４により予約したように、商品を試すことが出来る。 ＥＰＳ１０はまた広範囲のユーザー２４による、及び広範囲の運動型のための 、使用に適している。子供達は走ったり跳んだりするのが好きで、親達はこのよ うな活動をその場でおこなわせる方法を永く探し求めて来た。ＥＰＳ１０はこの 観点で少なくとも部分的解決策になる。これは聴覚−視覚結合で使って幼児達を 、ＥＰＳ１０の運動パッド１２部分一カ所に止まったままで、楽しませることが 出来る。少し年が上の子供達はＥＰＳ１０を、一人縄跳びのような他の肉体運動 、又はその場で走るレ ース又は縄跳びコンテストのような競技運動と組み合わせて使うことが出来る。 忙しい大人は、ＥＰＳ１０を、テレビ・コマーシャルの間又は長いコンピュータ ・ファイル・ダウンロードの間などの短い体操休憇用、又は台所カウンタ上で又 は店頭テーブルで、又はコンピュータ・ワークステーションでの同時体操用に使 うことが出来るし、又は、ＥＰＳ１０を所望の運動課題用に従来の方法で使うこ ともできる。熟年者のような高齢成人、及び回復目的用に緩慢から中庸の体操体 制を望む他の人々にとって、ＥＰＳ１０は特に適している。このようなユーザー が力を使い果たし過ぎることの多いエクササイクル及び足踏み板のような、従来 の重い体操器具と異なり、ＥＰＳ１０は合理的で中庸の運動を自然に奨励する。 この一つの理由は、ＥＰＳ１０自体が、列記した従来体操器具に比べて、受動的 なことである。しかし、別の理由は、ＥＰＳ１０ユーザー２４へのフィードバッ クを備えており、これがその運動課題を安全で制御されたものにすることである 。簡単な具体化においてさえＧＵＩ１１２は多数のフィードバックを備えており 、ＥＰＳ１０のより高級な具体化、例えば、特定のユーザーデータ１１０を取得 できるもの及び脈拍又は呼吸数モニターのような任意選択器具からの追加入力が 出来るものさえ、容易に可能であって、ユーザー２４がその特有の状態につき適 切に注意を受けコーチされることが出来る。 ＥＰＳ１０を用いる複数ユーザー用途もまた全く可能 である。ＥＰＳ１０の一変形は、ＤＡＵ１４に接続した二つ以上の運動パッド１ ２を持つことが出来る。グラフィックのスプライトはこのときユーザー２４の相 対位置を示し、表示装置１８上の分割スクリーンに、一人のユーザー２４が遥か 後方に遅れたとき、その相対位置を示すのを実行させることが出来る。ＥＰＳ１ ０を用いてインターネットまたは近代レーシングもまた極めて可能であることも また期待される。ユーザー２４の間で速度と距離とのデータをリアルタイムで交 換することにより、ユーザー２４は統合ペーサー特性を経由して異なる地点にい る他者と競争したり歩調を合わせたり出来る。他のユーザー２４の他の進行につ いてのデータは表示装置１８に表示された歩行者を制御するのに用いられる。こ のようなペーサー特性はＧＵＩ１１２で別個のグラフィック・ウインドウに表示 するか、又はビデオ上映に、表示されている道路上などで、順次重ね合わせるユ ーザー２４のスプライト又化身とともに重畳することが出来る。 ＥＰＳ１０はまた、入門レベル又は低価格装置部門及び特に対話的器具部門（ これは今のところ事実上入門レベル又は低価格見積がない）をはじめとする、こ れまで適切に対応されていなかった運動器具市場の部門に極めて適している。ユ ーザー２４が既にコンピュータ１６を有しているとき、及びそれを媒体８０の事 例にネットワーク（例えばインターネット）アクセスのため設定出来るときは、 ＥＰＳ１０の使用は運動パッド１２、ＤＡＵ １４、及びケーブル（既に記述したように、ある実施例用にはＤＡＵ１４及びケ ーブルでさえも省略出来る）の購入を必要とするのみである。現在、潜在ユーザ ー２４のほぼ大多数は少なくともコンピュータ１６へのアクセスを有しているが 、遥かに少数がまた適切なネットワーク・アクセスをも有している。したがって 、ネットワーク・アクセスが利用出来る場合であっても、発明者は、ＥＰＳ１０ の殆どの実施例が、ＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤフォーマットの媒体８０を読み取る のに適したローカル媒体プレーヤ２０を含むことを期待する。このときユーザー ２４は、ＥＰＳ１０の購入コンポーネント・パケージの一部として含まれる媒体 ８０のコピイを再生出来るか、又は、廉価なＣＤ−ＲＯＭフォーマット装置を購 入するか又はＤＶＤフォーマット装置をレンタルして、別の媒体８０を入手でき る。この方法でユーザー２４は容易に且つ経済的に自分自身で構築するか又は、 それぞれが異なる運動目標と興味を目指す異なる実世界ビデオ内容を有する対話 的運動課題の広範なライブラリから借りることが出来る。 上述の及び他の理由で、本発明のＥＰＳ１０は、広範囲の産業上の応用可能性 を有することが期待される。したがって、本発明の商業利用は広範で長期に渡る と期待される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヒルファティ，マイケル，エフ. アメリカ合衆国 モンタナ州 59833，フ ローレンス，ワイルドライフ ウェイ 5466 (72)発明者 フランシス，スコット，アール. アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95023，ホリスター，デルモンテ ドライ ヴ 631 (72)発明者 リューク，ローレン，エム. アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94402，サン マテイオ，アッシュウッド コート 1301

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ユーザーがその上を繰り返し踏むのに適したパッドと、 前記ユーザーが前記パッドを踏み及び離れた時期を検出するため、及びそれら に基づきイベントデータを作成するため、の検出手段と、 コンピュータと、 前記イベントデータを前記コンピュータに伝えるための通信手段と、 実際の運動コースから採取したコースデータと映像データとを含むあらかじめ 記憶したデータファイルを含む媒体と、 前記データファイルを前記コンピュータに再生するための媒体プレーヤ手段と 、 前記映像データを前記コンピュータから前記ユーザーに表示するための表示手 段と、 前記コンピュータが前記イベントデータと前記コースデータとを処理して、前 記ユーザーが前記実際の運動コース内を通って動く運動のシミュレーションを経 験するよう、前記表示手段上への前記映像データの表示を命令することと、 を含む対話的運動システム。 ２．前記検出手段が、前記パッドに組み込まれていて前記パッドを踏み及び離れ る前記ユーザーが作動させる電気接点を有する少なくとも一つのスイッチを含む 、請求 の範囲１の運動システム。 ３．前記検出手段が、前記パッドに組み込まれていて前記パッドを踏み及び離れ る前記ユーザーから前記イベントデータを電気的に発生するセンサを含む、請求 の範囲１の運動システム。 ４．前記イベントデータを前記通信手段から未加工フォーマットで取得するため と、前記未加工フォーマットを前処理フォーマットに処理するためと、前記イベ ントデータの前記前処理フォーマットを前記コンピュータに前記通信手段を用い て送るためとのデータ取得手段をさらに含む、請求の範囲１の運動システム。 ５．前記前処理フォーマットが、反響除去と、濾波と、増幅とを含む操作の組の うち少なくとも一つの操作を用いて処理される、請求の範囲４の運動システム。 ６．前記前処理フォーマットが、前記運動パッドを踏む前記ユーザーのイベント と離れる前記ユーザーのイベントとに関する別個のデータを含む、請求の範囲４ の運動システム。 ７．前記前処理フォーマットが、前記運動パッドを前記ユーザーが踏むのと離れ るのとの間の持続時間に関するデータを含む、請求の範囲４の運動システム。 ８．前記データファイルに追加して含まれた音響データと、 前記音響データを前記コンピュータから前記ユーザーに再生するための音響手 段と、 前記コンピュータが、前記実際の運動コースの前記シミュレーションの一部と して前記音響データを前記音響手段上で演奏することをさらに命令する、請求の 範囲１の運動システム。 ９．前記音響データが、言語音データ、音楽データ、環境音データを含む組のう ち少なくとも一つを含み、 前記言語音データが、運動システムの前記ユーザーに激励と情報とを伝達し、 前記音楽データが、運動システムを用いて前記ユーザーが運動する間、気晴れ らしをさせ、楽しませ、適切な雰囲気を設定し、 前記環境音データが、運動システム上での運動が前記実際の運動コースにおい て起こっているとの錯覚をユーザーに与える、 請求の範囲８の運動ジステム。 １０．前記音響データが、ＷＡＶフォーマットと、ＭＩＤＩとフォーマットとを 含む組のうちから選んだ少なくとも一つのファイル記憶フォーマットで記憶され ている、請求の範囲８の運動システム。 １１．前記映像データがさらに、文字データと図形データとを含む組のうち少な くとも一つを含み、 前記文字データが、運動システムの前記ユーザーに文書情報を伝達し、 前記図形データが、運動システムの前記ユーザーに情報の図形的デモンストレ ーションにより伝達する、 請求の範囲１の運動システム。 １２．前記映像データが、ＡＶＩフォーマットと、ＭＯＶフォーマットとを含む 組のうちから選んだ少なくとも一つのファイル記憶フォーマットで記憶されてい る、 請求の範囲１の運動システム,。 １３．前記表示手段が、前記コンピュータに含まれたビデオ処理回路とモニター とを含み、 前記音響手段が、前記コンピュータに含まれた音響処理回路とスピーカとを含 む、 請求の範囲１の運動システム。 １４．前記表示手段が、前記コンピュータに含まれたビデオ処理回路と、テレビ に含まれた画面とを含み、 前記音響手段が、前記コンピュータに含まれた音響処理回路と前記テレビに含 まれたスピーカとを含む、 請求の範囲１の運動システム。 １５．前記通信手段が、電導体を有するケーブルと、光線伝送手段と、無線周波 伝送手段とを含む組のうち少なくとも一つを含む、 請求の範囲１の運動システム。 １６．ユーザーがパッドを踏み及び離れた時期に基づいてイベントデータを検出 するステップと、 前記イベントデータをコンピュータに通信するステップと、 あらかじめ記憶した、実際の運動コースから採取したコースデータと映像デー タとを含む、データファイルを コンピュータに回収するステップと、 前記イベントデータと、前記コースデータと、前記映像データとを前記コンピ ュータ内で処理するステップと、 前記処理の結果に基づいて前記映像データを、ユーザーが前記実際の運動コー ス内を通って動く運動のシミュレーションを経験するよう、前記ユーザーに表示 するステップと、 の各ステップを含む運動中のシミュレーションを制御する方法。 １７．前記検出のステップが、前記パッドに含まれた少なくとも一つのスイッチ の接点の組の開閉を検出するステップを含む、請求の範囲１６の方法。 １８．前記検出のステップが、前記パッド上の重量の有無を感知するステップを 含む、請求の範囲１６の方法。 １９．前記イベントデータを未加工フォーマットで取得するステップと、 前記イベントデータを前記コンピュータに通信するステップに先立って、前記 イベントデータを未加工フォーマットから前処理フォーマットに前処理するステ ップと、の各ステップをさらに含む、請求の範囲１６の方法。 ２０．前記前処理のステップが、前記イベントデータを反響除去するステップと 、濾波するステップと、増幅するステップとの組のうちである少なくとも一つの 副次ステップを含む、請求の範囲１９の方法。 ２１．前記前処理のステップが、前記パッドへの前記ユ ーザーの踏み上がりイベントと前記ユーザーの踏み降りイベントとに関するデー タの間を差別するステップを含む、請求の範囲１９の方法。 ２２．前記前処理のステップが、前記ユーザーが前記パッドを踏むのと離れるの との間の持続時間を確認するステップを含む、請求の範囲１９の方法。 ２３．前記データファイルに追加して含まれた音響データを、前記実際の運動コ ースのシミュレーションの一部として、前記ユーザーに再生するステップをさら に含む、請求の範囲１６の方法。 ２４．前記音響データ再生のステップが、前記ユーザーを指導するステップと、 情報を与えるステップと、楽しませるステップと、激励するステップと、を含む 組のうち少なくとも一つの副次ステップを含む、請求の範囲２３の方法。 ２５．前記ビデオデータを再生するステップが、前記ユーザーを指導するステッ プと、情報を与えるステップと、楽しませるステップと、激励するステップと、 を含む組のうち少なくとも一つの副次ステップを含む、請求の範囲２４の方法。 ２６．実際の運動コースにおける運動のシミュレーションを動的に制御するため コンピュータシステムが読むことの出来る記憶媒体を作る方法であって、 実際の運動コースに沿う各地点について位置情報を収集するステップと、 前記各地点について地形特性を収集するステップと、 前記位置情報と前記地形特性とを結合してコースデータを作成するステップと 、 採取した自然ビデオ映像シーケンス含むビデオデータを収集するステップと、 前記コースデータと前記ビデオデータとをコンピュータ読取可能媒体中に記憶 し、それにより、コンピュータ・システムが前記媒体装置の一場面を読み取るこ とが出来るようにして、ユーザーのため前記実際の運動コース内を動いていると のシミュレーションを動的に発生するステップと、 の各ステップを含む方法。 ２７．運動機械の前記ユーザーを運動の際、指導し、楽しませるため、前記媒体 装置に音響データを記憶するステップをさらに含む、請求の範囲２６の方法。 ２８．コンピュータ・システム制御用ソフトウエアを前記媒体装置に記憶させる ステップをさらに含む、請求の範囲２６の方法。 ２９．前記位置情報収集のステップが、位置標準を基準として前記実際の運動コ ースに沿う前記地点の位置を決定するステップを含み、それにより前記運動機械 のユーザーが動いた実効距離を前記実際の運動コースに沿う前記地点の地理的変 位に関連付け出来る、請求の範囲２６の方法。 ３０．前記位置標準が、ＧＰＳシステムと、無線周波三 角測量システムと、光三角測量システムと、高度計と、走行距離計と、傾斜計と を含む組のうち少なくとも一つを含む、請求の範囲２９の方法。 ３１．前記力情報収集のステップが、前記実際の運動コースに沿う前記地点に存 在する実際の力を測定するステップを含む、請求の範囲２６の方法。 ３２．前記地形特性収集のステップが、傾斜と、高度と、温度と、風速と、風向 と、流速と、流れ方向と、地面弾性との組のうち少なくともーを含む、請求の範 囲２６の方法。