JP2002078840A - 体感競技中継装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 選手の競技中における疲労感や苦しさ，辛さ
と視聴者の疲労感を一致させることができる体感競技装
置を提供する。 【解決手段】 競技者２の走行速度を検出して中継装置
４から家庭内受信装置７に送信し、送信された走行速度
と予め計測された競技者２の運動能力係数とに基づいて
運動負荷を推定し、競技者２の運動速度から同じ運動負
荷を与える視聴者８の実速度を求め、その実速度で視聴
者８に疲労を与えるようにトレッドミル９を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は体感競技中継装置
に関し、たとえばマラソンやボートレースや自転車レー
スなどのように実際に競技している競技者の競技中にお
ける疲労感や苦しさ，辛さ，つまり疲労感を一致させて
視聴者自身の運動として体験できるような体感競技中継
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在スポーツを楽しむ方法として、「自
分の身体を使い競技する」と「他人の行なう競技を観戦
する」という２つの方法がある。前者の「自分の身体を
使い競技する」場合は、実際にそのスポーツをすること
で、スポーツの楽しさを直接体験する方法である。

【０００３】これに対して後者の「他人の行なう競技を
観戦する」場合は、競技の観戦を通じて間接的にスポー
ツを楽しむ方法である。後者はさらに競技の行なわれて
いる会場での観戦と、ＴＶ放送などのスポーツ中継など
のように遠隔地での観戦の２つに分類することができ
る。会場での観戦は直接会場に行くことで、会場の雰囲
気を体感することが最大の魅力であり、従来の放送で行
なわれているスポーツ中継は遠隔地に居ながらにして観
戦できることが魅力である。近年の中継では、映像や実
況にさまざまな付加情報を加え、より詳しい中継が行な
われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、いずれの手法
も第三者の客観的な視点からの観戦となっているため、
会場の興奮や様子は伝わるとしても、競技者の感じてい
ることやスポーツをする楽しさは伝わりにくい。

【０００５】そこで、本願発明者らは特願平１１−１５
５５３４号において「体感競技中継装置」を提案した。
この体感競技中継装置では、マラソン中継を具体例とし
た場合、選手の視点から見た映像を撮影するカメラを選
手の頭部に装着し、その映像と選手の走行位置や走行速
度などの情報を付加して家庭に中継し、家庭側には移動
感覚生成装置と大型スクリーンを配置し、被験者が従来
の中継に比べてより積極的にレースを体験した印象を得
ることができる。この装置では、移動感覚生成装置とし
て選手の走行速度に同期してベルトを動かし、視聴者は
その上を受動的に走行しているに過ぎない。しかし、選
手と視聴者の運動能力が異なれば各々が感じる苦しさや
辛さも異なるはずである。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、選
手の運動強度に一致して視聴者が運動するのではなく、
選手の競技中における疲労感や苦しさ，辛さ，つまり疲
労感と視聴者の疲労感を一致させることができる体感競
技中継装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、競技者の疲
労度と一致させて視聴者自身の運動として体験できる体
感競技中継装置であって、競技者の物理的に計測可能な
運動強度を検出する運動強度検出手段と、検出された運
動強度情報を送信する送信手段と、送信された運動強度
情報を受信する受信手段と、視聴者に或る速度で疲労を
与えるための疲労度付与手段と、受信された運動強度情
報と予め計測された競技者の運動能力係数とに基づいて
運動負荷を推定し、競技者の運動強度から同じ運動負荷
を与える視聴者の実運動強度を演算し、その実運動強度
で視聴者に疲労を与えるように疲労度付与手段を制御す
る制御手段を備えたことを特徴とする。

【０００８】また、運動能力係数は、競技者の運動中の
脈拍数と安静時の脈拍数と最高脈拍数と競技者の運動強
度とに基づいて求められる運動負荷と、視聴者の運動中
の脈拍数と安静時の脈拍数と最高脈拍数と視聴者の運動
強度とに基づいて求められる運動負荷とを等しくするた
めの係数であることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】まず、はじめにこの発明の一実施
形態の体感競技中継装置について説明する前に、この発
明の原理について説明する。この発明は、視聴者が選手
の立場で競技を行うことで、実際の競技の様子を間近で
体感し、同時に選手と視聴者の疲労感を一致させること
にある。ここで、疲労といっても生理的，精神的に定義
は多肢に渡り、そのものを直接に計測，制御することは
一般に困難である。

【００１０】そこで、この発明では、疲労の要因である
運動負荷を介して制御することを特徴とする。運動負荷
とはある人の運動の最大作業能力に対して、その人がど
の程度の負荷の作業を行っているかを示す指標である。
そして、疲労感はある運動負荷で運動を継続することに
より負荷が蓄積され強まるものと考えられる。つまり、
競技者と視聴者の運動負荷を計測し、それを二者間で一
致するように運動量を制御すれば、結果的に疲労感の一
致につながると考えられる。

【００１１】この発明では、計測の簡便さから脈拍によ
る運動負荷計測手段を用いる。運動負荷（ＷＬ：Ｗｏｒ
ｋ Ｌｏａｄ）は、個人の最大運動負荷に対する現在の
運動の負荷を示す指標である。ここで、運動負荷ＷＬは
運動中の脈拍数ＰＲ（Ｐｕｌｓｅ Ｒａｔｅ），安定時
の脈拍数ＰＲｒｅｓｔ，最高脈拍数ＰＲｍａｘとから次
式により求められる。

【００１２】 ＷＬ＝（ＰＲ−ＰＲｒｅｓｔ）／（ＰＲｍａｘ−ＰＲｓｅｔ）×１００ …（１） なお、最高脈拍には、たとえば（２２０−年齢）の予測
最高脈拍数を用いる。

【００１３】以下の説明では、運動競技としてマラソン
中継を対象とし、競技者が或る速度でランニングするも
のに適用して説明する。ランニングにおける運動強度と
しては走行速度が適用される。走行速度ＲＳと脈拍数Ｐ
Ｒには、軽いランニングのような中程度の負荷から激し
く走る重度の負荷に至る間、走行速度と脈拍数がほぼ比
例して増加する関係にある。このため、運動中の脈拍と
定数（最高脈拍数、安静脈拍数）から求められる第
（１）式の運動負荷ＷＬと走行速度ＲＳの関係式にも、
図６に示すように線形な区間が現れる。したがって、第
（２）式に示すように走行速度ＲＳと運動負荷ＷＬを一
次回帰によって対応付ける特性直線を定義できる。

【００１４】ＷＬ＝ａ・ＲＳ＋ｂ …（２） ここで、ａ，ｂは走行速度ＲＳから運動負荷ＷＬを求め
る係数で個人ごとの特徴を表す定義とみなすことがで
き、これらを事前に計測できれば、第（２）式を用いて
任意の運動負荷を実現する走行速度を算出できる。この
直線を運動能力の特性直線とし、ａ，ｂの係数を運動能
力係数と称する。

【００１５】以下の説明では、競技者の速度を「仮想速
度」、視聴者が実際に走行する変換された速度を「実速
度」と称する。いま、競技者と視聴者の走行速度と運動
負荷の関係を第（３）式に示す。なお、添え字Ｐ，Ｒは
競技者および視聴者の変数であることを示す。

【００１６】 ここで、運動負荷の一致が条件なので、 ＷＬ_P＝ＷＬ_R …（４） となる。よって、第（３）式を第（４）式に代入し変形
すると、 ＲＳ_R＝（ａ_P・ＲＳ_P＋ｂ_P−ｂ_R）／ａ_R …（５） が得られる。

【００１７】以下、上述の原理に基づく実施形態につい
て説明する。図１は上述の体感競技中継装置を実現する
ための一実施形態の全体の構成を示すブロック図であ
る。

【００１８】図１において、体感競技中継装置は、競技
場１で競技者２が装着する情報取得装置３と中継装置４
および家庭５に設置される再生装置６とから構成されて
いる。情報取得装置３と中継装置４との間は近距離の無
線通信を通じて行なわれ、中継装置４と再生装置６との
間は通常のＴＶ放送によって実現される。

【００１９】情報取得装置３は周囲の音を集音するマイ
クロホン３１と、周囲の景色を撮像するビデオカメラ３
２と、温度や湿度や風向や風速などの気象情報を測定す
る気象センサ３３と、実際に体感競技で走行する前に脈
拍を検出するための脈拍センサ３４と、これらによって
取得された情報を送信するデータ送信機３５とによって
構成される。マイクロホン３１とビデオカメラ３２と気
象センサ３３は競技環境検出手段を構成し、データ送信
機３５とともに競技者が被る帽子に装着することができ
る。脈拍センサ３４は競技者の耳や手首などに張り付け
られ、体感競技前に脈拍や安静脈拍数を検出するが、脈
拍数の検出は体感競技では行われない。データ送信機３
５からの各種情報の送信は時分割方式など種々考えられ
る。このような情報取得装置３は視聴者が体感を希望す
る競技者全員が装着する。

【００２０】情報取得装置３で取得された情報は競技場
１に設置されている中継装置４に個別的に伝送される。
中継装置４は受信装置４１、情報抽出装置４２、放送装
置４３とから構成されている。受信装置４１は各情報取
得装置３から送信されてきた各種情報を受信する。な
お、図示しない競技者２の後方から中継車によって捉え
られた追跡映像も中継装置４に送信されてきており、情
報抽出装置４２は各競技者から送られる視野情報を抽出
し、それらを放送装置４３によってＴＶ放送電波で送信
可能なフォーマットに変換し、各家庭に放送される。な
お、情報抽出装置４２は脈拍センサ３４で検出された脈
拍に基づいて運動負荷を算出するとともに各競技者の運
動能力係数なども競技に先立って算出する。

【００２１】一方、家庭５の再生装置６には家庭内受信
装置７が設けられている。家庭内受信装置７は放送受信
装置７１と視野情報のデコード装置７２と体感提示装置
駆動システム７３とユーザモニタ７４とを含む。放送受
信装置７１は中継装置４からのＴＶ放送を受信し、視野
情報がデコード装置７２に与えられる。視聴者はこのデ
コード装置７２により注目している競技者の視野情報を
選択できる。駆動システム７３は選択された視野情報に
基づいて疲労付与手段と競技体験手段を駆動する。

【００２２】ここで、競技体験手段は視聴者８がその上
に乗ってランニングするトレッドミル９と、画像情報に
基づいて周囲の映像を表示するモニタディスプレイ１０
と、周囲の音を再生するスピーカ１１と、向かい風を送
る送風装置１２と、所定の気温および湿度を与える空調
装置１３を含む。また、トレッドミル９の速度を速くし
たり、送風装置１２による向かい風を強くしたり、空調
装置１３による気温および湿度の上昇によって視聴者８
に疲労を与えることができ、これらは疲労付与手段を構
成している。

【００２３】なお、視聴者８の後方に別の逆風装置を設
置すれば視聴者８に追風を与えることができ、この場合
は視聴者８の疲労を軽減できる。

【００２４】さらに、マラソンに限ることなくトレッド
ミル９を傾斜させて、登山を想定する場合には、気圧や
酸素濃度を変化させて、視聴者に疲労を与えることがで
きる。

【００２５】また、視聴者８は事前に、耳などに脈拍セ
ンサ１４を張り付けて走行を行なうが、競技体感中にお
いては脈拍センサ１４は必要とされない。脈拍センサ１
４からの情報は視聴者８が被る帽子に取付けられたデー
タ送信機１５を介してユーザモニタ７４に伝送される。
また、視聴者８の走行状態や生理状態がモニタ用ビデオ
カメラ１６によって撮像され、ユーザモニタ７４に与え
られる。

【００２６】したがって、この実施形態によれば、モニ
タディスプレイ１０には競技者２が走行している周囲に
見える視野の映像が表示され、モニタスピーカ１１から
は競技者２の周囲で聞こえる音などがステレオ音として
再生され、送風装置１２からは競技者２の走行速度と競
技場の風の状態から推定された風向きと風力の風が送ら
れる。さらに、空調装置１３からは競技場１と同じ温度
と湿度の気象条件が与えられる。

【００２７】その結果、視聴者８は競技場１で走行して
いる競技者２固有の感動や興奮を家庭で体験できる。

【００２８】なお、図１に示した実施形態では、音はマ
イクロホン３１で検出し、視野の映像はビデオカメラ３
２で撮像し、気象情報は気象センサ３３で検出し、生理
情報は脈拍センサ３４で検出するようにしたが、これら
は従来から広く知られているものを用いることができ
る。しかし、競技者２の走行速度については既存の方法
では困難である。

【００２９】そこで、この発明の実施形態では、走行時
の走行速度がピッチに反比例する現象に着目し、このピ
ッチ情報から走行速度を推定する。ここでのピッチと
は、走行において足が地面に交互に接地する周期であ
る。特に、この実施形態では、ピッチを直接計測するた
めのセンサを別に用いることなく、競技者２の視野情報
の１つである画像情報からピッチを計測する。これによ
り、競技者２に装着するセンサが減ることで競技者の機
器装着感が改善され、また送信情報の量も低減できる。

【００３０】図２はこの発明の一実施形態における走行
速度計測アルゴリズムを示すフローチャートであり、図
３は走行速度を計測する上での画像フレームを示す図で
ある。

【００３１】競技者２に装着したビデオカメラ３２から
得られる画像（図２（ａ））は走行動作に伴って上下に
振動している。まず、画像処理によってこのビデオ信号
を構成する各フレーム間でその振動の状態が得られる。
図３（ａ）に示すようにここでは対象フレームの１フレ
ーム前（ｎ−１）の画像の中央部のイメージが対象フレ
ーム（ｎ）のどの部分に移動したかが調べられる。その
結果、図３（ｂ）に示すように、水平移動成分ｄｘと垂
直移動成分ｄｙが得られるが、このうちの垂直移動成分
ｄｘのみをこのフレームでの振動情報として使用され
る。これにより、競技者２が走行中に任意の方向を見た
としても、走行に伴う上下の移動情報には影響を及ぼさ
ないために、安定した振動情報の検索ができる。

【００３２】上述のごとくして得られた時系列振動情報
（図２（ｂ））に対してＦＦＴフィルタを作用させる
と、そのスペクトル（図２（ｃ））から人間の走行ピッ
チの範囲内でのスペクトルの最大成分がピッチとして取
得される。なお、この手順で定まるピッチは離散値であ
り、離散値のピッチから競技者２の走行特性により求ま
る推定走行速度もまた離散値となる。この離散値のピッ
チによって得られた速度をそのままトレッドミル９上で
再生してしまうと、僅かなピッチの変化でも急な速度変
化が生じてしまい危険となる。このため、ピッチを連続
的に変化させる必要があるが、ここではその方法として
スプライン補完を用いて連続値（図２（ｄ））を得てい
る。

【００３３】以上の手順により映像からの推定走行速度
（図２（ｅ））は連続して得られるが、ＦＦＴのデータ
取得のために速度算出処理が映像に対して数秒遅れてし
まう。これは中継時に中継装置４内で映像を遅らせる処
理によって解決することができる。

【００３４】走行ピッチの計測例としては、通常の放送
の中継映像から画像処理によって計測する方法が既に提
案されているが、いずれも別に初期設定が必要であると
ともに、時々刻々と変化する撮影条件が変化した場合に
は、初期設定を再度やり直すなどの手間を必要とする
が、この実施形態ではこのような初期設定が不要とな
る。

【００３５】次に、競技者と視聴者の疲労感を一致させ
る動作について説明する。図４は競技者と視聴者の疲労
感を一致させるための運動量の再生を調整する動作を示
すブロック図であり、図５はフローチャートであり
（ａ）は事前の計測動作を示し、（ｂ）は体感競技の動
作を示す。

【００３６】まず、体感競技を行う前に、図５（ａ）に
示すようにステップ（図示ではＳと略称する）S１にお
いて、事前に脈拍センサ３４によって、競技者３と視聴
者８の安静時の脈拍数ＰＲｒｅｓｔを計測し、（２２０
−年齢）から最高脈拍数ＰＲｍａｘを算出する。そし
て、ステップＳ２で何通りかの速度Ｖｋ（ｋ＝１〜ｎ）
で競技者３と視聴者８とを走らせ、そのときのそれぞれ
の脈拍ＰＲｋ（ｋ＝１〜ｎ）を計測する。ステップＳ３
において、速度Ｖｋ（Ｖｋ＝１〜ｎ）で走ったときの競
技者と視聴者の運動負荷ＷＬｋ（ｋ＝１〜ｎ）を、それ
ぞれの最高脈拍数ＰＲｍａとＰＲｋ（ｋ=１〜ｎ）とか
ら第（１）式により求める。ステップＳ４において速度
Ｖｋと運動負荷ＷＬｋとの関係から一次回帰してそれぞ
れの回帰直線の運動能力係数ａ，ｂを求める。これらの
運動能力係数ａ，ｂは、図１に示した体感提示装置駆動
システム７３に予め登録される。

【００３７】体感提示装置駆動システム７３は、状態比
較機構７３１と走行速度のスケール変換機構７３２を有
している。そして、体感競技において、図５（ｂ）に示
すように、状態比較機構７３１には、前述のごとく登録
された競技者３の運動能力係数ａ，ｂが与えられてい
て、状態比較機構７３１はこの登録されている情報を参
照しながら、走行負荷のスケール変換機構７３２によ
り、トレッドミル９によって提示する走行負荷のスケー
ル変換を行なう。

【００３８】すなわち、スケール変換機構７３２は、ス
テップＳ５で計測された競技者３の走行速度ＲＳ_Pから
競技者３の感じている運動負荷ＷＬｐを推定し、ステッ
プＳ６でその運動負荷に見合った視聴者の走行速度ＲＳ
ｒを第（５）式から算出し、その実走行速度でトレッド
ミル９を駆動する。それによって、競技者３が感じる疲
労感と視聴者８が感じる疲労度を一致させる走行速度で
トレッドミル９を駆動できる。

【００３９】なお、上述の実施形態では、競技者３がマ
ラソンランナーであり、このマラソンランナーの走行速
度を送信し、視聴者８がトレッドミル９の上でランニン
グする例について説明したが、これに限ることなく競技
が自転車競技あるいはボート競技であれば、トレッドミ
ル９に代えてローイングマシンやエルゴメータなどを用
いれば、視聴者８が競技者３と同様の体感を得ることが
できる。この場合、送信する情報としては、走行速度に
代えてオールを漕ぐ強度、ペダルを踏みこむ強度などの
ように物理的に計測可能な情報を用いればよい。

【００４０】なお、今回開示された実施の形態は全ての
点で例示であって、制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特
許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の
意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意
図される。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、競技
者の運動強度情報と予め測定された競技者の運動能力係
数とに基づいて運動負荷を推定し、競技者の運動強度か
ら同じ運動負荷を与える視聴者の実運動強度を演算し、
その実運動強度で視聴者に疲労を与えるように疲労度付
与手段を制御するようにしたので、競技者の競技中にお
ける疲労感や苦しさ，辛さなどを一致させて視聴者自身
の動きとして体験できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施形態の体感競技中継装置の
ブロック図である。

【図２】 この発明の一実施形態における走行速度計測
アルゴリズムを示すフローチャートである。

【図３】 走行速度計測アルゴリズムにおける画像フレ
ームを示す図である。

【図４】 競技者と視聴者の疲労感を一致させるための
運動量の再生を調整する動作を示すブロック図である。

【図５】 競技者と視聴者の疲労感を一致させるための
事前の計測動作と運動量の再生を調整する動作を示すフ
ローチャートである。

【図６】 競技者と視聴者が同じ運動負荷で走行すると
きの走行速度を示す図である。

【符号の説明】

１ 競技場、２ 競技者、３ 情報取得装置、４ 中継
装置、５ 家庭、６再生装置、７ 家庭内受信装置、８
視聴者、９ トレッドミル、１０ モニタディスプレ
イ、１１ スピーカ、１３ 空調装置、１４，３４ 脈
拍センサ、１６ モニタ用ビデオカメラ、３１ マイク
ロホン、３２ ビデオカメラ、３３気象センサ、３５
データ送信機、４１ 受信装置、４２ 情報抽出装置、
４３放送装置、７１ 放送受信装置、７２ デコード装
置、７３ 体感提示装置駆動システム、７４ ユーザモ
ニタ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 競技者の疲労度と一致させて視聴者自身
   の運動として体験できる体感競技中継装置であって、 前記競技者の物理的に計測可能な運動強度を検出する運
   動強度検出手段、 前記運動強度検出手段によって検出された運動強度情報
   を送信する送信手段、 前記送信手段によって送信された運動強度情報を受信す
   る受信手段、 前記視聴者に或る運動強度で疲労を与えるための疲労度
   付与手段、および前記受信手段によって受信された運動
   強度情報と予め計測された前記競技者の運動能力係数と
   に基づいて運動負荷を推定し、前記競技者の運動強度か
   ら同じ運動負荷を与える視聴者の実運動強度を演算し、
   その実運動強度で前記視聴者に疲労を与えるように前記
   疲労度付与手段を制御する制御手段を備えた、体感競技
   中継装置。
2. 【請求項２】 前記運動能力係数は、前記競技者の運動
   中の脈拍数と安静時の脈拍数と最高脈拍数と前記競技者
   の運動強度とに基づいて求められる運動負荷と、前記視
   聴者の運動中の脈拍数と安静時の脈拍数と最高脈拍数と
   前記視聴者の運動強度とに基づいて求められる運動負荷
   とを等しくするための係数であることを特徴とする、請
   求項１に記載の体感競技中継装置。
3. 【請求項３】 さらに、前記競技者の競技環境を検出す
   る競技環境検出手段と、 前記競技者と同じ競技を体験するための競技体験手段
   と、 前記競技環境検出手段によって検出された競技環境の情
   報を送信する手段と、 前記送信手段から送信された競技環境の情報を受信する
   手段と、 前記受信手段によって受信された競技環境の情報に基づ
   いて、前記競技体験手段を制御する手段とを含むことを
   特徴とする、請求項１に記載の体感競技中継装置。