JP2007075172A - 音出力制御装置、音出力制御方法および音出力制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】目的とする強度の有酸素運動を、効率よく、かつ、無理なく確実に行えるようにする。
【解決手段】ＡＴ推定部１０３によりユーザの無酸素性作業閾値ＡＴを取得し、運動強度入力部１０４を通じてユーザからの運動強度の入力を受け付ける。所得した無酸素性作業閾値ＡＴと受け付けた運動強度とから目標とする身体状態を示す値を制御部１１０の制御に応じて身体誘導部１０５が算出する。ユーザの現在の心拍数を心拍数検出部１０２により検出する。算出した目標とする身体状態を示す値と検出した心拍数との比較結果に基づいて、ユーザの身体運動を誘導するように、制御部１１０が音楽生成部１０６、音楽再生部１０８を制御して、目的とするテンポで音楽を生成して出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、ＭＤ（Mini Disc（登録商標））プレーヤ、ハードディスクプレーヤ、メモリプレーヤといった携帯型音響再生装置などの装置、この装置で用いられる方法、プログラムに関する。

健康増進や成人病予防などを目的として、ランニング、ジョギング、ウォーキング、サイクリングなどの運動（身体運動）を適度な強度で行うことによって脂肪燃焼効果の高い有酸素運動を行うようにすることが広く一般に行われている。そして、運動を行った場合の結果の情報をユーザに通知して、ユーザが行う運動を支援する種々の機器が提供され、広く用いられている。

例えば、ランニング、ジョギング、ウォーキングといった運動を行う場合には、自分の運動量を把握するなどのために、歩数を計測する歩数計が従来から広く用いられている。また、近年においては、運動を行うユーザの心拍を計測し、計測した心拍に基づいて、ＥＰＯＣ、呼吸数、換気量、酸素摂取量、エネルギー消費などの各値を計算して、これらをユーザに提示する多機能な腕時計型心拍計も提供されるようになってきている。なお、ＥＰＯＣは、近年、ヨーロッパを中心に注目されているトレーニング理論であり、トレーニング後、身体が安静状態に戻るまでに必要とした（過剰な）酸素量をもとに、身体への負担を測ろうとするものである。

また、走行（歩行）距離を計測し、カロリー計算を行い、運動のペースをコントロールするための音を提示する時計型の装置や運動のペースをコントロールする音や光を提示するいわゆるピッチ計や歩数や距離や消費カロリーを計算する歩数計機能付きの携帯電話端末なども提供され、広く利用されるようになってきている。

さらに、後に記す特許文献１には、ウォーキングの動機付けを行い、継続的に楽しく運動を行えるように支援する運動支援システムについての発明が開示されている。具体的には、利用者端末とセンター装置とを通信ネットワークを介して接続することにより運動支援システムを構築し、利用者端末において出力（再生）される音楽に合わせて運動したときの運動量をセンター装置に記憶された個人プロフィール情報などに基づいて演算し、これをユーザに提示できるようにするものである。

このように、従来から提供されているユーザが行う運動を支援する種々の機器は、ユーザが運動を行った場合の結果の情報、すなわち、どれ位運動したか、消費カロリーはどれ位かなどの情報を比較的に正確に計測してユーザに通知することができるので、運動を行う上での、また、運動を継続する上での目安や指針を提供するものとして広く用いられるようになってきている。
特開２００３−３０５１４６号公報

しかしながら、上述した歩数計、心拍計、ピッチ計、運動支援システムなどは、いずれもユーザに対して、ユーザが運動を行った場合の結果の情報をユーザに対してフィードバックするのみであり、有酸素運動によって脂肪を燃焼させるように、ユーザの運動を誘導させるようにするというようないわゆるフィットネスに必要な機能を備えているものではない。

したがって、ユーザは、上述のような種々の機器を通じて提示される情報を見て、ユーザ自身が、目的とする運動を十分に行うことができたか否かを判断しなければならない。したがって、ユーザ自身が高い意識を持っていないと、目標とする運動量をこなすことができなったり、逆に必要以上に運動を行ってしまったりするなど、適度な運動を継続して行うことはできない。

以上のことにかんがみ、この発明は、目的とする強度の有酸素運動を、効率よく、かつ、無理なく確実に行えるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の音出力制御装置は、
無酸素性作業閾値を取得する取得手段と、
運動負荷値の入力を受け付ける受付手段と、
前記取得手段を通じて取得した前記無酸素性作業閾値と、前記受付手段を通じて受け付けた前記運動負荷値とから、目標とする身体状態を示す値を算出する算出手段と、
ユーザの現在の身体状態を示す値を検出する検出手段と、
前記算出手段で算出された前記目標とする身体状態を示す値と前記検出手段で検出された前記現在の身体状態を示す値との比較結果に基づいて、ユーザの身体運動を誘導し、ユーザの身体状態が目標とする身体状態となるように音出力を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする。

この請求項１に記載の発明の音出力制御装置によれば、取得手段により、身体運動を行おうとするユーザの無酸素性作業閾値（ＡＴ：Anaerobic Threshold）が取得される。具体的には、取得手段は、予め設定された無酸素性作業閾値を取得したり、ユーザからの入力を受け付けることにより無酸素性作業閾値を取得したり、あるいは、ユーザの身体状態を計測してこれを解析することにより無酸素性作業閾値を取得したりする。また、受付手段により、身体運動を行うユーザが希望する運動負荷値の入力が受け付けられる。

なお、取得手段によって取得される無酸素性作業閾値は、身体運動を行うユーザにおいて、当該ユーザが行う身体運動が有酸素運動から無酸素運動へ切り替わる場合の切り替わり点（変化点）を意味し、身体運動を行うユーザの心拍数により、あるいは、呼吸商や乳酸値などにより表すことができるものである。

上述のようにして、取得された無酸素性作業閾値と受け付けられた運動負荷値とが算出手段により用いられ、身体運動を行うユーザに対する目標とする身体状態を示す値が算出される。また、検出手段により、身体運動を行うユーザの現時点の身体状態を示す値が検出される。

そして、上述のようにして、算出された目標とする身体状態を示す値と検出された身体状態を示す値とに基づいて、制御手段により、身体運動を行うユーザの身体状態が、目標とする身体状態となるようにユーザが行う身体運動を誘導するためにユーザに提供する音（音楽、リズム音、人声などの音として提供される種々のもの）の出力制御が行われる。

なお、この出力制御には、出力する音楽などの選曲（音の選択）、出力する音楽などの音のテンポの制御、目的とするテンポの音楽などの音の生成や合成の制御、出力する音楽などの音の出力時間の制御など、出力する音に対する種々の処理について制御が含まれる。すなわち、この明細書において、音の出力処理は、音信号を記録媒体から読み出し、この読み出した音信号からスピーカなどに供給するアナログ音声信号を形成するまでの種々の処理も含まれる。

そして、出力される音楽などの音に合わせてユーザがウォーキング、ジョギング、ランニング、サイクリングなどを行うようにすることにより、運動を行うユーザが、目的とする強度の有酸素運動を効率よく、かつ、無理なく確実に行えるようにされると共に、より効果的に有酸素運動を行うことができるようにされる。

この発明によれば、ランニング、ジョギング、ウォーキング、サイクリングなどの身体運動を、有酸素運動として効率よく、かつ、無理なく確実に行うことができるように誘導し、有酸素運動をより効果的に行うようにすることができる。

以下、図を参照しながら、この発明による装置、方法、プログラムの一実施の形態について説明する。以下に説明する実施の形態においては、例えば、携帯用メモリプレーヤ、携帯用ハードディスクプレーヤ、携帯用ＭＤ（登録商標）プレーヤなどの携帯用の音楽再生装置（音出力制御装置）に、この発明による装置、方法、プログラムの一実施の形態を適用した場合を例にして説明する。

［携帯音楽再生装置の利用態様の一例］
図１は、この実施の形態の携帯音楽再生装置（以下、単に再生装置という。）１００の利用態様の一例を説明するための図である。図１に示すように、この実施の形態の再生装置１００は、ウォーキング、ジョギング、ランニング、サイクリングなどの身体運動を行うユーザの身体、ユーザの例えば腰部等に装着されて利用されるものである。

再生装置１００において処理される音信号に応じた音楽などは、再生装置１００に接続されたヘッドホン１００を通じて出力され、ユーザに提供することができるようにしている。これにより、ユーザは、音楽を聴取しながら、この音楽をいわゆるペースメーカにして、ウォーキング、ジョギング、ランニング、サイクリングなどの目的とする身体運動を行うことができるようにしている。

そして、この実施の形態の再生装置１００は、その本体内部に加速度センサを有するテンポ検出部を備え、身体運動を行うユーザの体の動き（例えば、身体の上下動など）を検出することにより身体運動リズムを測定し、身体運動リズムの周期である身体運動テンポを検出することができるようにしている。

また、ヘッドホン１０９に付随するように、心拍数検出部として心拍センサが設けられている。この心拍センサは、ユーザの例えば耳朶に装着され、ユーザの心拍を検出する。この心拍センサにより、身体運動に伴って変化するユーザの心拍数（単位時間当たりの心拍数）をも検出することができるようにしている。

また、詳しくは後述するが、この実施の形態の再生装置１００は、運動負荷を徐々に、あるいは、段階的に、変化させながら身体運動を行うようにした場合のユーザの心拍を計測し、この計測結果を所定の方式で解析することにより、ユーザの無酸素性作業閾値を求めることができるものである。なお、無酸素性作業閾値は、上述もしたように、ユーザが行う身体運動が有酸素運動から無酸素運動へ切り替わる場合の切り替わり点（変化点）を意味する。

そして、この実施の形態の再生装置１００は、上述のように、運動を行うユーザの心拍数に基づいて無酸素性作業閾値を求めるようにしており、求めた無酸素性作業閾値と、ユーザが入力する運動負荷値とに基づいて、目標とする身体状態を示す値、この実施の形態においては心拍数を求める。そして、ユーザの身体運動のテンポをも用いて、ユーザに提供する音楽などの音の出力（再生）を制御することにより、目標とする心拍数になるように、ユーザが行う身体運動のテンポ等を誘導することによって、無理なく、確実に、しかもより効果的に有酸素運動を行うことができるようにするものである。

［携帯音声再生装置の構成例］
図２は、この実施の形態の再生装置１００の構成例を説明するためのブロック図である。図２に示すように、この実施の形態の再生装置１００は、テンポ検出部１０１、心拍数検出部１０２、ＡＴ（Anaerobic Threshold：無酸素性作業閾値）推定部１０３、運動強度入力部１０４、身体誘導部１０５、音楽生成部１０６、音楽データベース１０７、音楽再生部１０８、ヘッドホン１０９、制御部１１０を備えたものである。

制御部１１０は、図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性メモリ、時計回路などがＣＰＵバスを通じて接続されて形成されたマイクロコンピュータであり、この再生装置１００の各部を制御するものである。

ここで、特に図示はしないが、制御部１１０が備える種々の回路やメモリのうち、ＣＰＵは、プログラムを実行し、各部に供給する制御信号を形成するなど、この実施の形態の再生装置１００の制御の主体となるものである。また、ＲＯＭは、ＣＰＵにおいて実行されるプログラムや処理に必要になる種々のデータが記憶されているものであり、ＲＡＭは、主に作業領域として用いられるものである。また、不揮発性メモリは、電源が落とされても記録されているデータが消滅することなく、かつ、データの書き換えが可能なものであり、例えば、種々の設定パラメータなどを記憶保持するものである。また、時計回路は、現在時刻を提供するものである。

テンポ検出部１０１は、上述もしたように、加速度センサを備え、ユーザの身体の例えば上下動に基づいて身体運動リズム（ユーザの身体の連続的な動き）を測定し、この測定結果に基づいて身体運動リズムの周期である身体運動のテンポ（当該身体運動リズムの速度）を求めて、これを制御部１１０に通知する。すなわち、テンポ検出部１０１は、規則的に繰り返されるユーザの身体運動である当該ユーザの身体の上下動を検出することにより、ユーザの身体運動リズムを把握し、当該身体運動リズムの周期である身体運動テンポを求めて、制御部１１０に通知する。

なお、ここでは身体運動リズムをユーザの身体の上下動に基づいて測定するものとした。しかし、これに限るものではない。例えば、サイクリングなどを行っている場合のように、身体の上下動よりも、左右動の方が大きい場合には、左右動により身体運動リズムを測定するように構成することも可能である。

心拍検出部１０２は、上述もしたように、例えば光電脈波検出方式の心拍センサを備え、身体運動を行うユーザの耳朶から当該ユーザの心拍数を測定し、これを制御部１１０に通知する。この心拍検出部１０２で検出されたユーザの心拍数は、現時点のユーザの身体状態を示す値として用いられる他、制御部１１０を通じて後述するＡＴ推定部１０３に供給され、ユーザの無酸素性作業閾値（ＡＴ（Anaerobic Threshold）値）の推定にも用いられる。

そして、この実施の形態の再生装置１００のＡＴ推定部１０３は、テンポを変えた音楽を用いて身体誘導を行ったときのユーザの心拍数の変化から無酸素性作業閾値を推定する。無酸素性作業閾値の推定方法の詳細は後述するが、その一例の概要を示せば、身体運動を行うユーザに対する運動負荷を徐々に重くするように身体誘導を行うため、テンポを徐々に早くするようにして音楽を出力（再生）する。ユーザは、出力される音楽に合わせて所定の運動を行うようにする。このとき、心拍数検出部１０２を通じてユーザの心拍数を計測し、この計測した心拍数に基づいて、無酸素性作業閾値を推定する。

なお、無酸素性作業閾値は、頻繁に大きく変動するものではない。このため、１年に１度、半年に１度、あるいは、数ヶ月に１度というようなタイミングで無酸素性作業閾値を推定しておき、これを制御部１１０の不揮発性メモリなどに記憶保持しておくことにより、通常のトレーニング時には、記憶保持している無酸素性作業閾値を用いるようにすることが可能である。

このため、この実施の形態の再生装置１００は、音声の出力（再生）に関して、無酸素性作業閾値推定モードと、トレーニングモードと、通常再生モードとの３つのモードを備えている。ここで無酸素性作業閾値推定モードは、上述もしたように、所定の音楽を徐々にテンポを変えながら出力して、ユーザの身体運動を誘導しながら、当該ユーザの心拍数を測定して、これに基づき無酸素性作業閾値を推定する処理を行うためのモードである。

また、トレーニングモードは、詳しくは後述するが、記憶保持されている無酸素性作業閾値と、後述する運動強度入力部１０４を通じてユーザにより入力された運動負荷値とに基づいて、目標とする身体状態を示す値、具体的には目標とする心拍数を求め、ユーザの身体運動を誘導して、ユーザの身体状態が目標とする心拍数になるように、出力音声のテンポなどを制御して音声の出力（再生）を行うようにするためのモードである。また、通常再生モードは、出力音声のテンポ制御などは行うことなく、通常通り、一定のテンポで音声を出力（再生）してユーザに提供するようにするためのモードである。

また、上述したように、無酸素性作業閾値は制御部１１０の不揮発性メモリなどに記憶保持されて使用されるものであるため、ユーザが入力した無酸素性作業閾値を制御部１１０の不揮発性メモリなどに記憶保持して用いるようにすることもできる。例えば、スポーツジムや大学などの研究機関などにおいては、より整った設備や機器を用いて、正確に無酸素性作業閾値を測定することが可能である。このため、スポーツジムや研究機関において測定した無酸素性作業閾値を、例えば、後述する運動強度入力部１０４などのユーザ操作部を通じて入力して、不揮発性メモリなどに記憶保持し、これを用いるようにすることもできる。

運動強度入力部１０４は、上述もしたように、ユーザからの運動強度を示す情報の入力を受け付けて、これを電気信号に変換し制御部１１０に供給するものである。運動強度を示す情報は、例えば、「軽め」、「普通」、「強め」などのユーザがこれから行おうとする身体運動についての強度を示すものである。なお、運動強度入力部１０４は、例えば、数字キー、再生、停止、一時停止、早送り、早戻しなどの操作キーや、その他の種々のファンクションキーを備え、運動強度以外のユーザからの情報入力や指示入力をも受け付けて、これを電気信号に変換し、制御部１１０に供給することもできるものである。

身体誘導部１１０は、ＡＴ推定部１１３からの無酸素性作業閾値（ＡＴ値）と、運動強度入力部１０４からの運動強度の値とから、目標とする身体状態を示す値、この実施の形態においては目標とする心拍数（目標心拍数）を計算する。そして、目標心拍数と心拍数検出部１０２からの心拍数とテンポ検出部１０１からのユーザの身体運動のテンポ情報を用いて、目標とするテンポ（目標テンポ）を計算する。

音楽生成部１０６は、制御部１１０の制御により、音楽データベース１０７に記憶保持されている音楽コンテンツを用いて、身体誘導部１０５において求められた目標テンポの音楽を生成する。音声再生部１０８は、音楽生成部１０６において生成された音楽データから、ヘッドホン１０９に供給する形式のアナログ音声信号を形成し、これをヘッドホン１０９に供給する。これにより、ヘッドホン１０９からは、テンポが制御された音楽が放音（出力）され、これに応じてユーザが身体運動を行うことにより、目的とする運動強度で、目的とする有酸素運動を適切に行うことができるようにされる。

なお、音声生成部１０６においては、単に出力する音楽のテンポを制御する処理を行うだけではない。上述もしたように、音楽データベース１０７に記憶されている音楽データ（楽曲コンテンツ）の中から、目的とするテンポの音楽データを検索して選曲したり、目的とするテンポやリズムの音楽などを生成したり合成したり、出力する音声の出力時間（再生時間）を制御したりするなどの出力する音声に対する種々の処理が行われる。

また、音声再生部１０８においては、例えば、運動強度入力部１０４を通じて受け付けたユーザからの指示入力に応じた制御部１１０による制御に応じて、音量調整や音質調整などをも行うことができるようにしている。また、音楽データベース１０７は、ＭＤ（登録商標）などの光磁気ディスクや光ディスク、ＩＣメモリカード、小型のハードディスクなどの記録媒体に対して、詳しくは後述もするが、音楽データおよび音楽に関するメタデータ、音楽素材のデータなどが多数蓄積されて形成されたものである。

なお、図しないが、この実施の形態の再生装置１００は、外部入出力インターフェースを備え、例えば、パーソナルコンピュータなどの外部機器から音楽データや音楽素材のデータなどの供給を受けて、これを音楽データベース１０７に記憶保持するなどのこともできるようにされる。

また、音楽データベース１０７が形成された記録媒体が、この実施の形態の再生装置１００の本体に対して着脱が可能ないわゆるリムーバブルな記録媒体である場合には、記録媒体を変えることにより、音楽データベースを変えるようにすることもできる。

［再生装置１００で行われる処理（動作）の詳細について］
次に、この実施の形態の再生装置１００において行われるテンポ検出処理、無酸素性作業閾値推定処理、身体運動誘導処理のそれぞれについて説明する。

［テンポ検出処理の詳細について］
まず、テンポ検出処理について説明する。テンポ検出処理は、主にテンポ検出部１０１の機能により実現されるものである。テンポ検出部１０１は、上述もしたように、ユーザの身体運動リズムの周期である身体運動のテンポを検出する。この身体運動のテンポは、後述もするが、無酸素性作業閾値推定モード時においては、ユーザがこの実施の形態の再生装置１００が提供する音楽などの音信号にしたがって身体運動を行っているか否かの判断基準として用いられる。また、身体運動のテンポは、トレーニングモード時においては、ユーザに過大な負荷をかけることなく、適切にユーザの身体運動を誘導するための情報の１つとして用いられる。

この実施の形態の再生装置１００のテンポ検出部１０１は、自己が備える加速度センサによりユーザの身体運動のリズムを測定し、この測定結果の自己相関を求めることにより、身体運動のテンポを検出するようにしている。以下、図３を参照しながら、テンポ検出部１０１における処理を具体的に説明する。

図３Ａは、テンポ検出部１０１が備える加速度センサの出力波形の一例を示すものである。この図３Ａに示す波形は、この実施の形態の再生装置１００を腰部に装着したユーザが、例えば、ジョギングを行っている場合においてのテンポ検出部１０１の加速度センサからの出力波形であり、ユーザの身体運動リズムに応じた波形である。図３Ａに示すように、テンポ検出部１０１の加速度センサからの出力波形は、小刻みに変化の激しいものとなる。

これは、ジョギングを行っているユーザが、地面から足を離すときや、逆に地面から離れた足が地面についたときなどにおいてユーザの身体に若干の振動が生じたり、あるいは、再生装置１００自体がユーザの動きの影響などにより振動したりするなどのために、ユーザの身体の上下動に対して、種々のノイズが加わってしまうような状態となるためである。

そこで、この実施の形態において、再生装置１００のテンポ検出部１０１は、加速度センサからの検出出力の自己相関を求めることにより、時間方向に相関のない波形成分を除去して、時間方向に相関のある波形成分のみを抽出することにより、規則的に繰り返し行われるユーザの身体運動リズムを正確に取得し、ユーザの身体運動テンポを正確に検出するようにしている。

図３Ｂは、図３Ａに示した加速度センサからの出力波形の自己相関波形であり、自己相関を取ることにより、時間方向に相関のない波形成分を除去して、時間方向に相関のある波形成分のみを抽出すると、図３Ｂに示すように、規則的に繰り返されるユーザの身体運動のリズムに応じた波形（自己相関波形）を得ることができる。

そして、図３Ｂに示した自己相関波形の１周期分の時間が、ユーザの身体運動の現実のテンポとして取得することができる。なお、図３に示した波形の場合には、その１周期の期間は、６００ミリ秒であり、当該ユーザの身体運動のテンポは、１周期が６００ミリ秒であることが検出され、これが制御部１１０に供給されて種々の処理において用いられることになる。

［無酸素性作業閾値の推定処理について］
次に、無酸素性作業閾値（ＡＴ値）の推定処理について説明する。無酸素性作業閾値の推定処理は、主にＡＴ推定部１０３と制御部１１０とが協働することにより実現するようにしている。この実施の形態の再生装置１００は、上述もしたように、無酸素性作業閾値推定モードとされている場合には、ＡＴ推定部１０３は、制御部１１０を通じて提供を受ける心拍数検出部１０２からの心拍数に基づいて、無酸素性作業閾値を推定する処理を行う。無酸素性作業閾値の推定方法としては、（１）呼吸商による推定、（２）乳酸値による推定、（３）心拍による推定などがあり、この実施の形態においては、比較的に、簡単かつ手軽に無酸素性作業閾値を推定することが可能な（３）心拍による推定を用いる。

心拍の無酸素性作業閾値は心拍性作業閾値（ＨＲＴ：Heart Rate Threshold）と呼ばれる。ＨＲＴを求めるためには、（ａ）コンコーニ・テスト(Conconi Test)と呼ばれる運動負荷を上げていったときの心拍数の変化が線形でなくなる変曲点の心拍数を求める方法と、（ｂ）運動負荷を上げていったときに心拍数が安定しなくなるときの心拍数を求める方法とがある。これら（ａ）、（ｂ）の概要について説明する。

図４は、（ａ）運動負荷を上げていったときの心拍数の変化が線形でなくなる変曲点の心拍数を無酸素性作業閾値として求める方法について説明するための図である。図４において、横軸は身体運動を行うユーザに対する運動負荷に相当する運動スピードを示し、縦軸は身体運動を行うユーザの心拍数を示している。

すなわち、図４は、スピードを徐々に上げながらジョギングを行うようにした場合の当該ユーザの心拍数の変化をグラフにしたものである。この図４に示したグラフから分かるように、例えば、分速１３０メートルから一定時間毎に徐々に速度を上げながらジョギングを行うようにすると、分速２２８メートルまではユーザの心拍数は線形に上昇して行く。しかし、ジョギングのスピードが、分速２２８メートルを超えたあたりから、ユーザの心拍数の変化は線形ではなく非線形となる。

このように、ユーザの心拍数の変化が線形でなくなる変曲点（屈曲点）に対応する心拍数が求める無酸素性作業閾値（ＡＴ値）となる。図４に示した例の場合には、ＨＲＴである無酸素性作業閾値は、１５５拍／分（毎分１５５拍）となる。そして、この値が、無酸素性作業閾値として用いることができるものである。

一方、図５は、（ｂ）運動負荷を上げていったときに心拍数が安定しなくなるときの心拍数を求める方法を説明するための図である。図５において、横軸は身体運動を行うユーザにかけられる負荷量（重さ）を、縦軸は身体運動を行うユーザの心拍数を示している。

すなわち、図５は、例えば、自転車型トレーニングマシンを用いて運動を行う場合であって、ペダルをこぐユーザの足にかかる負荷を一定時間毎に徐々に大きくしていった場合の当該ユーザの心拍数の変化をグラフにしたものである。図５の例の場合には、ユーザにかかる負荷を、２．０ｋｇから０．４ｋｇ単位で一定時間毎に上げるようにするが、負荷を上げる前に一定のインターバルを設けるようにしている。

そして、図５に示したように、ユーザの心拍数は、運動負荷が２．０ｋｇの場合には、１３０拍／分付近でほぼ一定になり、運動負荷が２．４ｋｇの場合には、１４０拍／分の少し前でほぼ一定になり、運動負荷が、２．８ｋｇの場合には、多少ばらつきが生じているものの、１４５拍／分近辺でほぼ一定となり、運動負荷が３．２ｋｇの場合には、１５０拍／分を少し上回ったところでほぼ一定になっている。しかし、運動負荷が３．４ｋｇになると、ユーザの心拍数は、１５５拍／分を超えて上昇し続けるようになる。すなわち、運動負荷を３．４ｋｇにすると心拍数が安定しなくなり、この安定しなくなる直前の心拍数が１５５拍／分であり、これが無酸素性作業閾値として求める値なる。

次に、図４、図５のそれぞれを用いて説明したユーザの身体状態を示す値として心拍数を用い、ユーザの無酸素性作業閾値を求める場合のより具体的な処理の内容を、図６、図７のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、（ａ）運動負荷を上げていったときの心拍数の変化が線形でなくなる変曲点の心拍数を無酸素性作業閾値として求める方法についてより具体的に説明する。図６は、当該変曲点の心拍数を無酸素性作業閾値として求める方法を説明するためのフローチャートである。この図６に示す処理は、実際には、この実施の形態の再生装置１００の制御部１１０が、各部を制御することにより行われる処理である。

上述もしたように、この実施の形態の再生装置１００が無酸素性作業閾値推定モードとされている場合において、例えば、操作部を通じて無酸素性作業閾値の推定処理を開始するユーザからの指示入力を受け付けると、制御部１１０は、ＡＴ推定部１０３を制御して、音楽のテンポを示す変数ＴＭＰに、予め設定されたテンポの最小値ＴＭＰｍｉｎを設定する（ステップＳ１０１）。次に、制御部１１０は、音楽生成部１０６、音楽再生部１０８を制御して、変数ＴＭＰが示すテンポの音楽を一定時間生成して出力（再生）し、ユーザに提供するようにする（ステップＳ１０２）。ユーザは、提供される音楽のテンポに合わせて運動することになる。

そして、制御部１１０は、テンポ検出部１０１を制御して、現時点におけるユーザの身体運動テンポを測定し（ステップＳ１０３）、測定した身体運動テンポと、出力している音楽のテンポＴＭＰとがほぼ等しくなっているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４の判断処理は、出力している音楽のテンポに合わせてユーザが身体運動を行っているか否かを確認するための処理である。

ステップＳ１０４の判断処理において、測定した身体運動テンポと、出力している音楽のテンポＴＭＰとがほぼ等しくなっていない、すなわち、出力している音楽のテンポに合わせてユーザが身体運動を行っていないと判断したときには、適切に無酸素性作業閾値を推定することはできないと判断して、無酸素性作業閾値ＡＴに０（ゼロ）を代入して（ステップＳ１０５）、この図６に示す処理を終了する。

ステップＳ１０４の判断処理において、測定した身体運動テンポと、出力している音楽のテンポＴＭＰとがほぼ等しくなっている、すなわち、出力している音楽のテンポに合わせてユーザが身体運動を行っていると判断したときには、制御部１１０は、心拍数検出部１０２を制御して、ユーザの心拍数ＨＲを測定する（ステップＳ１０６）。

そして、制御部１１０は、ＡＴ推定部１０３を制御して、心拍数検出部１０２からの心拍数の変化をテンポＴＭＰで２階微分し（ステップＳ１０７）、この２階微分の結果が、予め決められた一定値以上か否かを判断する（ステップＳ１０８）。このステップＳ１０８の判断処理は、ユーザにかかる負荷が大きくなり心拍数の変化が線形にならずに変曲点に到達したか否か、すなわち、ユーザの身体運動が有酸素運動から無酸素運動に変化したか否かを判断する処理である。

ステップＳ１０８の判断処理において、ステップＳ１０７の２階微分の結果の値が、予め決められた一定値以上であると判断したときには、制御部１１０は、今回の心拍数の位置が変曲点であるので、その今回の心拍数ＨＴを無酸素性作業閾値ＡＴとして（ステップＳ１０９）、この図６に示す処理を終了する。

ステップＳ１０８の判断処理において、ステップＳ１０７の２階微分の結果の値が、予め決められた一定値以上でないと判断したときには、制御部１１０は、今回の（現在の）心拍数ＨＲは、無酸素性作業閾値ＡＴに達していないと判断し、ＡＴ推定部１０３を制御して、テンポＴＭＰに予め決められた一定値ΔＴＭＰを加え（ステップＳ１１０）、テンポＴＭＰが予め設定されたテンポＴＭＰの最大値ＴＭＰｍａｘより大きいか否かを判断する（ステップＳ１１１）。

ステップＳ１１１の判断処理において、テンポＴＭＰの値が、予め決められた最大値ＴＭＰｍａｘより大きければ、無酸素性作業閾値ＡＴの計算は失敗したと判断し、無酸素性作業閾値ＡＴに０（ゼロ）を代入して（ステップＳ１１２）、この図６に示す処理を終了する。また、ステップＳ１１１の判断処理において、テンポＴＭＰの値が、予め決められた最大値ＴＭＰｍａｘより大きくないと判断したときには、ステップＳ１０２からの処理を繰り返し、ステップＳ１１０において、ΔＴＭＰ分変化させたテンポＴＰＭの音楽を生成して、出力する処理から再度行うようにする。

このようにして、図４を用いて説明したように、運動負荷を上げていったときの心拍数の変化が線形でなくなる変曲点の心拍数を無酸素性作業閾値ＡＴとして求めることができる。

次に、（ｂ）運動負荷を上げていったときに心拍数が安定しなくなるときの心拍数を無酸素性作業閾値として求める方法についてより具体的に説明する。図７は、運動負荷を上げて心拍数が安定しなくなるときの心拍数を無酸素性作業閾値として求める方法を説明するためのフローチャートである。この図７に示す処理は、実際には、この実施の形態の再生装置１００の制御部１１０が、各部を制御することにより行われる処理である。

図６を用いて説明した処理の場合と同様に、この実施の形態の再生装置１００が無酸素性作業閾値推定モードとされている場合において、例えば、操作部を通じて無酸素性作業閾値の推定処理を開始するユーザからの指示入力を受け付けると、制御部１１０は、ＡＴ推定部１０３を制御して、音楽のテンポの変数ＴＭＰに、予め設定されたテンポの最小値ＴＭＰｍｉｎを設定する（ステップＳ２０１）。また、制御部１１０は、自己が備える時計回路から現在時刻を取得し、これを時刻の変数Ｔに設定する（ステップＳ２０２）。

次に、制御部１１０は、音楽生成部１０６、音楽再生部１０８を制御して、変数ＴＭＰが示すテンポの音楽を一定時間生成して出力し、ユーザに提供するようにする（ステップＳ２０３）。ユーザは、提供される音楽のテンポに合わせて運動することになる。そして、制御部１１０は、テンポ検出部１０１を制御して、現時点におけるユーザの身体運動のテンポを測定し（ステップＳ２０４）、測定した身体運動のテンポと、出力している音楽のテンポＴＭＰとがほぼ等しくなっているか否かを判断する（ステップＳ２０５）。このステップＳ２０５の判断処理は、出力している音楽のテンポに合わせてユーザが身体運動を行っているか否かを確認するための処理である。

ステップＳ２０５の判断処理において、測定した身体運動のテンポと、出力している音楽のテンポＴＭＰとがほぼ等しくなっていない、すなわち、出力している音楽のテンポに合わせてユーザが身体運動を行っていないと判断したときには、適切に無酸素性作業閾値を推定することはできないと判断して、無酸素性作業閾値ＡＴに０（ゼロ）を代入して（ステップＳ２０６）、この図７に示す処理を終了する。

ステップＳ２０５の判断処理において、測定した身体運動のテンポと、出力している音楽のテンポＴＭＰとがほぼ等しくなっている、すなわち、出力している音楽のテンポに合わせてユーザが身体運動を行っていると判断したときには、制御部１１０は、心拍数検出部１０２を制御して、ユーザの心拍数ＨＲを測定する（ステップＳ２０７）。

そして、制御部１１０は、ＡＴ推定部１０３を制御して、現在時刻を時計回路から取得と、時刻の変数Ｔが示す時刻から現在時刻までに測定された心拍数の分散を計算し（ステップＳ２０８）、求めた心拍数の分散が、予め決められた一定値以上か否かを判断する（ステップＳ２０９）。このステップＳ２０９の判断処理は、ユーザにかかる負荷が大きくなり心拍数の変化（分散）が一定の範囲に収まらずに、有酸素運動から無酸素運動に変化したか否かを判断する処理である。

ステップＳ２０９の判断処理において、心拍数の分散が、予め決められた一定値以上であると判断したときには、制御部１１０は、有酸素運動から無酸素運動に変化したと判断し、そのときの心拍数ＨＲを無酸素性作業閾値ＡＴとして（ステップＳ２１０）、この図７に示す処理を終了する。

ステップＳ２０９の判断処理において、心拍数の分散が、予め決められた一定値以上ではないと判断したときには、制御部１１０は、現在時刻を取得し、この取得した現在時刻と時刻の変数Ｔとを比較して、予め決められた一定時間を経過したか否かを判断する（ステップＳ２１１）。このステップＳ２１１の判断処理は、同じ運動負荷で身体運動を行うようにする一定時間を計測する処理である。

ステップＳ２１１の判断処理において、一定時間経過していないと判断したときには、制御部１１０は、ステップＳ２０３からの処理を繰り返し、再び変数ＴＭＰが示すテンポの音楽を一定時間生成して出力し、これに応じてユーザが身体運動を行うように促す。ステップＳ２１１の判断処理において、予め決められた一定時間が経過していると判断したときには、現在の心拍数ＨＲは、無酸素性作業閾値ＡＴに達していないと判断し、制御部１１０は、音楽生成部１０６、音楽再生部１０８を制御して、ＴＭＰｍｉｎが示すテンポの音楽を一定時間生成して出力する（ステップＳ２１２）。ユーザはこの音楽のテンポに合わせて運動する。

このステップＳ２１２の処理は、正確に無酸素性作業閾値ＡＴを求めるために、運動負荷値を大きくして心拍数を上げるようにする前に、ユーザの心拍数をいったん下げて、心拍数を落ち着かせるようにするためのいわばインターバル期間を設けるようにするための処理である。

そして、制御部１１０は、ＡＴ推定部１０３を制御して、テンポＴＭＰに予め決められた一定値ΔＴＭＰを加え（ステップＳ２１３）、テンポＴＭＰが予め設定されたテンポＴＭＰの最大値ＴＭＰｍａｘより大きいか否かを判断する（ステップＳ２１４）。ステップＳ２１４の判断処理において、テンポＴＭＰの値が、予め決められた最大値ＴＭＰｍａｘより大きければ、無酸素性作業閾値ＡＴの計算は失敗したと判断し、無酸素性作業閾値ＡＴに０（ゼロ）を代入して（ステップＳ２１５）、この図７に示す処理を終了する。

また、ステップＳ２１４の判断処理において、テンポＴＭＰの値が、予め決められた最大値ＴＭＰｍａｘより大きくないと判断したときには、ステップＳ２０２からの処理を繰り返し、ステップＳ２１３において、ΔＴＭＰ分変化させたテンポＴＰＭの音楽を生成して出力する処理から再度行うようにする。

このようにして、図５を用いて説明したように、一定時間単位に、間にインターバルを設けながら運動負荷を上げていったときの心拍数の分散が一定値以上になった場合の心拍数を無酸素性作業閾値ＡＴとして求めることができる。

なお、図４、図６を用いて説明した（ａ）運動負荷を上げていったときの心拍数の変化が線形でなくなる変曲点の心拍数を無酸素性作業閾値として求める方法は、テンポを徐々に早くしながらジョギングなどの運動を行うことにより比較的手軽に無酸素性作業閾値ＡＴを推定できる。

これに対し、図５、図７を用いて説明した（ｂ）運動負荷を上げていったときに心拍数が安定しなくなるときの心拍数を求める方法は、例えば、自転車型トレーニングマシンを用いて、ユーザにかかる負荷を正確に制御する必要がある。このため、この実施の形態の再生装置１００の制御部と、自転車型トレーニングマシンの制御部とを制御信号線などにより接続し、再生装置１００から自転車型トレーニングマシンに対して、運動負荷を上げたり下げたりするタイミングや、運動負荷を指示する情報などを送受し、自転車型トレーニングマシンにおける運動負荷の変更タイミングや運動負荷の程度を自動制御できるようにしておくことが望ましい。

もちろん、再生装置１００から運動負荷を上げたり下げたりするタイミングを得て、ユーザが運動負荷を手動で変更するようにして無酸素性作業閾値ＡＴを推定するようにすることも可能である。

なお、この実施の形態の再生装置１００においては、例えば、比較的に簡単に無酸素性作業閾値ＡＴを推定することが可能な図４、図６を用いて説明した（ａ）運動負荷を上げていったときの心拍数の変化が線形でなくなる変曲点の心拍数を無酸素性作業閾値として求める方法を用いて、ユーザの無酸素性作業閾値ＡＴを推定するようにしている。

そして、無酸素性作業閾値ＡＴの推定処理は、上述もしたように、例えば、１月に１度、あるいは、３ヶ月に１度などの所定のタイミングで推定され、この推定された無酸素性作業閾値ＡＴが、制御部１１０の不揮発性メモリに記憶保持され、例えば、日々のトレーニング時に実行される身体運動誘導処理において読み出されて利用される。

［身体運動誘導処理の詳細について］
次に、身体運動誘導処理について説明する。この実施の形態の再生装置１００は、上述したトレーニングモードとされている場合において、主に、身体誘導部１０５と制御部１１０とが協働することにより、既に推定された無酸素性作業閾値ＡＴを考慮して、身体運動誘導処理を行う。

図８、図９は、この実施の形態の再生装置１００が行う身体運動誘導処理を説明するための図である。所定の操作入力を受け付けることにより、トレーニングモードとされている場合には、この実施の形態の再生装置１００の制御部１１０は、図８、図９に示す処理を実効する。

なお、以下に説明するように、この図８、図９に示す処理においては、現時点の身体運動テンポで一定時間身体運動を行うウォーミングアップ期間と、実際に有酸素運動を行うトレーニング期間と、トレーニング後における身体運動テンポで一定時間身体運動を行うクールダウン期間とを設けようにしている。

まず制御部１１０は、運動強度入力部１０５を通じて、ユーザからの運動強度の指示入力を受け付けるようにする（ステップＳ３０１）。運動強度の指示入力を受け付けるまで待ち状態になる。なお、受け付ける運動強度は、例えば「ゆったり（軽め）」、「ふつう」、「きつい（強め）」の３段階である。これらの各段階は、無酸素性作業閾値ＡＴに対して予め決められた関係で関連付けられている。例えば「ゆったり」は無酸素性作業閾値ＡＴの４０％〜６０％、「ふつう」は無酸素性作業閾値ＡＴの６０％〜８０％、「きつい」は無酸素性作業閾値ＡＴの８０％から１００％のように関連付けられている。

そして、制御部１１０は、運動強度入力１０４を通じて受け付けた運動強度と自己の不揮発性メモリに記憶保持している前もって推定された無酸素性作業閾値ＡＴとを身体誘導部１０５に供給し、目標とする心拍数の範囲（Ｈ０，Ｈ１）を計算する（ステップＳ３０２）。このように、この実施の形態においては、目標とする心拍数は、範囲で定めるようにしている。なお、（Ｈ０，Ｈ１）のうち、Ｈ０は開始心拍数であり、Ｈ１は終了心拍数である。

また、目標心拍数の範囲の具体例を示すとすれば、例えば、予め推定された無酸素性作業閾値ＡＴの値が１５０拍／分である場合には、目標心拍数の範囲は前述の「ゆったり」の場合には（６０，９０）となり、「ふつう」の場合には（９０，１２０）となり、「きつい」の場合には（１２０，１５０）となる。

そして、制御部１１０は、自己の時計回路から現在時刻を取得し、これを時刻の変数Ｔにセットし（ステップＳ３０３）、テンポ検出部１０１を制御して、ユーザの現在の身体運動テンポＴＭＰｔを測定するようにし、その結果の提供を受ける（ステップＳ３０４）。そして、制御部１１０は、身体運動テンポの変数ＴＭＰに現在の身体運動テンポの変数ＴＭＰｔの値を代入する（ステップＳ３０５）。

次に、制御部１１０は、音楽生成部１０６と音楽再生部１０８とを制御して、変数ＴＰＭが示すテンポの音楽を一定時間出力（再生）するようにする（ステップＳ３０６）。そして、制御部１１０は、予め決められたウォーミングアップの時間Ｔｗａｒｍ分、現時点の身体運動テンポの音楽を出力したか否かを判断する（ステップＳ３０７）。

このように、ウォーミングアップとして、ユーザの運動テンポに合わせた音楽を生成して出力するのは、臨床心理においてラポールを構築するためのペーシング(pacing)のプロセスに相当し、この後に目標心拍数にユーザを導いていくリーディング(leading)のプロセスに引き続くようにしている。

つまり、臨床心理において、警戒心を解いて信頼関係を構築できるようにリズムや目線を合わせてリラックスした状態を形成して、リーディングのプロセスに導くようにするのと同様に、よりスムーズにトレーニング期間に移行できるようにするためにウォーミングアップ期間を設けるようにしている。

ステップＳ３０７の判断処理において、ウォーミングアップの時間Ｔｗａｒｍ分、現在の身体運動テンポで音楽を出力していないと判断したときには、制御部１１０は、ステップＳ３０４からの処理を繰り返し、ウォーミングアップを続行させる。また、ステップＳ３０７の判断処理において、ウォーミングアップの時間Ｔｗａｒｍ分、現在の身体運動テンポで音楽を出力したと判断したときには、ウォーミングアップは終了したと判断し、制御部１１０は自己の時計回路から現在時刻を取得し、これを時刻の変数Ｔに代入する（ステップＳ３０８）。

そして、制御部１１０は、心拍数検出部１０２を制御して、現在のユーザの心拍数ＨＲを測定する（ステップＳ３０９）。この後、図９に示すステップＳ３１０の処理に進み、測定したユーザの心拍数ＨＲは、目標とする心拍数の範囲の開始心拍数Ｈ０より小さいか否かを判断する（ステップＳ３１０）。

ステップＳ３１０の判断処理において、心拍数ＨＲが、目標とする心拍数の範囲の開始心拍数Ｈ０より小さいと判断した場合には、テンポＴＭＰを予め決められたΔＴＭＰだけ増加させる（ステップＳ３１１）。ステップＳ３１０の判断処理において、心拍数ＨＲが、目標とする心拍数の範囲の開始心拍数Ｈ０より大きいと判断した場合には、制御部１１０は、目標とする心拍数の範囲の終了心拍数Ｈ１より、測定したユーザの心拍数ＨＲの方が大きいか否かを判断する（ステップＳ３１２）。

ステップＳ３１２の判断処理において、心拍数ＨＲが、目標とする心拍数の範囲の終了心拍数Ｈ１より大きいと判断した場合には、テンポＴＭＰを予め決められたΔＴＭＰだけ減少させる（ステップＳ３１３）。ステップＳ３１１の処理の後あるいはステップＳ３１３の処理の後、あるいは、ステップＳ３１２の判断処理において、心拍数ＨＲが、目標とする心拍数の範囲の終了心拍数Ｈ１より小さいと判断した場合には、テンポＴＭＰが示すテンポの音楽を生成して出力し、ユーザに提供する（ステップＳ３１４）。

そして、制御部１１０は、自己の時計回路から現在時刻を取得し、予め決められたトレーニング時間Ｔｘ分、トレーニングを行ったか否かを判断する（ステップＳ３１５）。ステップＳ３１５において、予め決められたトレーニング時間Ｔｘ分のトレーニングが終了していないと判断したときには、図８に示したステップＳ３０９からの処理を繰り返し、音楽の再生速度（出力速度）の制御を可能にする。すなわち、エクセサイスを継続する。

ステップＳ３１５において、予め決められたトレーニング時間Ｔｘ分のトレーニングは終了したと判断したときには、制御部１１０は自己の時計回路から現在時刻を取得し、これを時刻の変数Ｔに設定し、テンポ検出部１０１を制御して現在の身体運動のテンポＴＭＰｔを測定する（ステップＳ３１７）。

測定したテンポＴＭＰｔを音楽のテンポの変数ＴＭＰに設定し（ステップＳ３１８）、テンポがＴＭＰである音楽を一定時間生成するようにする（ステップＳ３１９）。ユーザはこの音楽のテンポに合わせて運動する。そして、制御部１１０は、時計回路から現在時刻を取得し、予め決められたクールダウン期間Ｔｃｏｏｌ分、身体運動を行ったか否かを判断する（ステップＳ３２０）。

ステップＳ３２０の判断処理において、予め決められたクールダウン期間分、身体運動を行っていないと判断したときには、ステップＳ３１７からの処理を繰り返し、現在の身体運動のテンポで身体運動を行うことによって、クールダウンするようにする。ステップＳ３２０の判断処理において、予め決められたクールダウン期間分、身体運動を行ったと判断したときには、クールダウン期間は過ぎているので、図８、図９に示した身体運動誘導処理を終了する。

図１０は、図８、図９に示した身体運動誘導処理を行った場合のエクセサイスの時間における音楽テンポの時間変化に伴う心拍数の時間変化を説明するための図であり、図１１は、図１０に対応する音楽テンポの時間変化を説明するための図である。上述もしたように、エクセサイス期間においては、図１１に示すように、生成されてユーザに提供される音楽のテンポは、段階的に上げられていく。

このように、段階的にあがられていく再生音楽のテンポに合わせて、身体運動、例えば、ウィーキング、ジョギング、ランニング、サイクリングなどを行うことにより、ユーザの身体に適度に運動負荷がかかり、心拍数が徐々に増加して、図１０に示したように、目標とする心拍数の範囲（Ｈ０，Ｈ１）の範囲に誘導することができるようにしている。

そして、ユーザの心拍数が目標とする心拍数の範囲に到達した後においては、無酸素運動に移行することがないように、クールダウン期間を設けて、無理なく身体運動（エクセサイス）を終了させることができるようにしている。したがって、ユーザの身体に大きな負荷をかけることなく、有酸素運動だけを効率よく確実に行うことができるようにされる。

このように、この実施の形態の再生装置１００は、ユーザの心拍などの身体の動きという身体状態を測定して、測定した身体状態から身体運動リズム（身体運動テンポ）および無酸素性作業閾値を計算し、無酸素性作業閾値と入力された運動強度とから、目標となる有酸素運動をするための身体状態を計算し、この身体状態となるように身体誘導するためのフィードバックを与えることにより、適切な有酸素運動を行えるようにサポートすることができるものである。

［音楽データベースと音声制御について］
上述もしたように、音楽生成部１０６は、音楽データベース１０７に格納されている音楽情報を用いて、身体誘導部１０５において計算された目標とするテンポの音楽を生成する。音楽データベースには、楽曲のデータおよび楽曲に関するメタデータ、音楽素材のデータが蓄積されている。

そして、目標のテンポの音楽を生成する方法には、次のように、（１）〜（３）の方法がある。（１）既存の音楽から目標のテンポに近い音楽を選択する方法、（２）既存の音楽のテンポを目標のテンポに変更する方法、（３）目標のテンポの音楽を自動生成する方法がある。

既存の音楽から目標のテンポに近い音楽を選択する方法では、音楽データベース１０７には楽曲データが蓄積されており、それぞれの楽曲データにはメタデータとして音楽のテンポが記録されている。音楽データベースは図１２に示すような音楽のテンポで降順にソートされた楽曲のリストを持っている。

図１２は、音楽データベースのリスト（一覧表）の一例を説明するための図である。図１２に示す例の音楽データベースのリストは、各楽曲データを特定するＩＤ（識別子）、アーティスト名、曲名、アルバム名、テンポからなるものである。そして、目標のテンポの音楽を生成するためには、図１２に示したようなリストの上から楽曲のテンポを目標のテンポと比較していき、最も目標のテンポに近い楽曲を選択して出力（再生）するようにすればよい。

既存の音楽のテンポを目標のテンポに変更する方法では、再生されている楽曲のテンポを目標テンポに合わせて出力（再生）する。すなわち、この実施の形態の再生装置１００の場合には、制御部１１０が音楽再生部１０８を制御してテンポを変更するようにすればよい。これにより既存の楽曲のテンポを変更してユーザに提供することができる。

また、目標のテンポの音楽を自動生成する方法としては、例えば、図１３の左に示すような楽譜に合わせて、右に示すＭＩＤＩデータを再生することにより楽曲を生成する。ここで、リズム１はベースのリズムであり、ユーザの身体運動のテンポと同じテンポで生成され、例えば身体運動テンポが音楽のテンポの±１０％になったときにリズム２が身体運動リズムと同じテンポで生成され、身体運動テンポが音楽テンポの±５％になったときにリズム３が身体運動テンポと同じテンポで生成される。これにより、身体運動テンポが音楽テンポに合うほど複雑で楽しいリズムが生成され、出力される。

なお、ここでは、ユーザの身体運動テンポに応じて、異なるリズム１、リズム２、リズム３のように、異なる音楽を出力するようにしたが、これに限るものではない。例えば、初めにユーザの身体運動テンポと同じテンポで音楽素材Ａを出力する。次に、例えば身体運動テンポが音楽のテンポの±１０％になったときに音楽素材Ａに加えて、音楽素材Ｂを出力するようにする。この場合、音楽素材Ａと音楽素材Ｂとを合成するようにしてもよいし、音楽素材Ａと音楽素材Ｂとを合成した音楽素材を予め用意しておき、これを出力するようにしてもよい。

そして、身体運動テンポが音楽テンポの±５％になったときに音楽素材Ａ、音楽素材Ｂに加えて、音楽素材Ｃを身体運動テンポと同じテンポで出力するようにする。この場合においても、音楽素材Ａと音楽素材Ｂと音楽素材Ｃとを合成するようにしてもよいし、音楽素材Ａと音楽素材Ｂと音楽素材Ｃとを合成した音楽素材を予め用意しておき、これを出力するようにしてもよい。このようにすることにより、身体運動テンポが音楽テンポに合うほど複雑で楽しい音楽を生成して出力するようにしてもよい。

上述した（１）〜（３）の３つの方法は同時に利用することもでき、例えば音楽データベースから目標のテンポに近い音楽テンポの楽曲を選択して、楽曲の音楽テンポを目標テンポに合わせて出力して、さらにその上に新たな音源を重ねるということも可能である。

なお、上述した実施の形態の再生装置１００の身体運動誘導処理は、ウォーミングアップ期間、トレーニング期間、クールダウン期間と言うように、３つの期間を設けるようにした。そこで、各期間において用いる音楽を変えるようにしたり、各期間において用いる音楽の優先順位を設定したり、あるいは、各期間において用いる音楽を予め決め設定しておくようにしたりするなどのこともできるようにされる。

また、上述した実施の形態においては、目的とするテンポに近いテンポの音楽をデータベースから選曲して出力したり、または、選曲してから同じテンポに変化させたり、あるいは、目的とするテンポの音楽を生成して出力したりすることによってユーザの身体運動のテンポを誘導し、目的する身体運動を無理なく行うことができるようにした。しかし、音楽を介在させるものに限るものではない。

例えば、パルス音や打楽器音であってももちろんよいし、また、ユーザに対して与えるようにする振動の周期や光の点滅の周期、あるいは、ユーザに対して表示して提供するようにする静止画像の表示周期や動画像の再生速度などを制御することにより、ユーザの身体運動のテンポを誘導するようにしてもよい。すなわち、上述した実施の形態においては、音楽を用いてユーザの身体運動のテンポを誘導するようにした場合と同様にして、ユーザに対して、聴覚、触覚、視覚を通じてリズムを与え、ユーザの身体運動のテンポを誘導するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態においては、この発明を携帯音楽再生装置に適用した場合を例にして説明したが、これに限るものではない。例えば、トレーニングジムなどの屋内において、ランニングマシンや自転車型トレーニングマシンを用いて屋内においてトレーニングを行うことを考慮し、ユーザの身体運動のテンポを検出するための加速度センサやユーザの心拍数を検出するための心拍センサはユーザが身に付けるようにするが、その検出出力は、いわゆる据え置き型の音楽再生装置に有線あるいは無線で送信し、ユーザの身体運動のテンポを誘導するように据え置き型の音楽再生装置から音楽を出力させるようにしてもよい。すなわち、据え置き型の音楽再生装置などにも、この発明を適用することもできる。

また、音楽を聴きながらトレーニングを行うことが可能な音楽再生装置部が設けられランニングマシンや自転車型トレーニングマシンなどのいわゆるフィットネスマシンにこの発明を適用することも可能である。

また、上述した実施の形態においては、身体運動リズムを検出するために加速度センサを用いるようにしたが、これに限るものではない。運動を行うユーザの靴に接地される圧力センサや振動センサなど、身体運動リズムを検出することが可能な種々のセンサ素子を用いるようにすることができる。

また、上述した実施の形態においては、再生装置１００は、ユーザの腰部などに装着されて用いられるものとして説明したが、これに限るものではない。ユーザの腕部、頭部など、ユーザの利用態様やユーザが行う身体運動の種目などをも考慮して、ユーザの身体の最適な位置に装着して利用可能なように、形状や大きさなどを変えた再生装置１００を構成することももちろん可能である。

また、上述した実施の形態においては、ＡＴ推定部１０３が制御部１１０と協働して無酸素性作業閾値を取得する取得手段としての機能を実現し、運動強度入力部１０４が、運動負荷値を受け付ける受付手段としての機能を実現し、身体誘導部１０５と制御部１１０とが協働して目標とする身体状態を示す値を算出する算出手段としての機能を実現し、また、身体誘導部１０５と制御部１１０とが協働して音出力を制御する制御手段としての機能を実現するようにしている。

また、加速度センサや心拍センサが担当する機能部分を除き、テンポ検出部１０１、心拍数検出部１０２の機能は、制御部１１０において実行されるプログラムによって実現することができる。ＡＴ推定部１０３、身体誘導部１０６の機能もまた、制御部１１０において実行されるプログラムによって実現することができる。

したがって、音楽再生機能を備え、ユーザからの指示入力を受け付けることが可能な音楽再生装置に搭載されたコンピュータによって実行されるプログラムであって、（１）無酸素性作業閾値を取得し、（２）運動負荷値の入力を受け付け、（３）取得した無酸素性作業閾値と受け付けた運動負荷値とから目標とする身体状態を示す値を算出し、（４）ユーザの現在の身体状態を示す値を検出し、（５）算出した目標とする身体状態を示す値と検出した現在の身体状態を示す値との比較結果に基づいて、ユーザの身体運動を誘導してユーザの身体状態が目標とする身体状態となるように音声再生を制御するというように、（１）〜（５）の各ステップを順次に実行するプログラムを搭載することにより、既存の音楽再生装置等にもこの発明を適用することができる。

もちろん、（１）における無酸素性作業閾値の取得方法は、図４、図６を用いて説明した方法と、図５、図７を用いて説明した方法を用いることが可能であるし、（５）における制御の具体的な方法も、図８、図９を用いて説明した方法を用いることができる。すなわち、コンピュータが搭載された音楽再生装置等の音声出力装置に対して、図６のフローチャートのように動作するプログラムを作成して搭載し、これを実行することができるようにしておくことにより、あるいは、図７のフローチャートのように動作するプログラムを作成して搭載し、これを実行することにより、ユーザの無酸素性作業閾値を取得するようにすることが可能である。

また、コンピュータが搭載された音楽再生装置等に対して、図８、図９のフローチャートのように動作するプログラムを作成して搭載し、これを実行することにより、ランニング、ジョギング、ウォーキング、サイクリングなどの身体運動を、有酸素運動として効率よく、かつ、無理なく確実に行うことができるように誘導し、有酸素運動をより効果的に行えるようにする装置を提供することができる。

この発明の一実施の形態が適用された再生装置１００の利用態様を説明するための図である。 この発明の一実施の形態が適用された再生装置１００の構成例を説明するためのブロック図である。 テンポ検出部におけるユーザのテンポの検出を説明するための図である。 無酸素性作業閾値ＡＴの推定方法の一例を説明するための図である。 無酸素性作業閾値ＡＴの推定方法の他の例を説明するための図である。 無酸素性作業閾値ＡＴの推定方法の一例を説明するためのフローチャートである。 無酸素性作業閾値ＡＴの推定方法の他の例を説明するためのフローチャートである。 身体運動誘導処理を説明するためのフローチャートである。 図８に続くフローチャートである。 身体運動誘導処理の結果の例を説明するための図である。 身体運動誘導処理の結果の例を説明するための図である。 音楽データリストの一例を説明するための図である。 目標のテンポの音楽を自動生成する方法の具体例を説明するための図である。

符号の説明

１００…再生装置、１０１…テンポ検出部、１０２…心拍数検出部、１０３…ＡＴ（Anaerobic Threshold：無酸素性作業閾値）推定部、１０４…運動強度入力部、１０５…身体誘導部、１０６…音楽生成部、１０７…音楽データベース、１０８…音楽再生部、１０９…ヘッドホン、１１０…制御部

Claims (18)

1. 無酸素性作業閾値を取得する取得手段と、
   運動負荷値の入力を受け付ける受付手段と、
   前記取得手段を通じて取得した前記無酸素性作業閾値と、前記受付手段を通じて受け付けた前記運動負荷値とから、目標とする身体状態を示す値を算出する算出手段と、
   ユーザの現在の身体状態を示す値を検出する検出手段と、
   前記算出手段で算出された前記目標とする身体状態を示す値と前記検出手段で検出された前記現在の身体状態を示す値との比較結果に基づいて、ユーザの身体運動を誘導し、ユーザの身体状態が目標とする身体状態となるように音出力を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする音出力制御装置。
2. 請求項１に記載の音出力制御装置であって、
   前記取得手段は、運動負荷を上げながら身体運動を行うようにした場合のユーザの身体状態を示す値の変化を得て、当該身体状態を示す値の変化の変曲点に対応する身体状態を示す値を前記無酸素性作業閾値として取得することを特徴とする音出力制御装置。
3. 請求項１に記載の音出力制御装置であって、
   前記取得手段は、運動負荷を上げながら身体運動を行うようにした場合のユーザの身体状態を示す値の変化を得て、当該身体状態を示す値の変化が所定値より大きくなった場合の身体状態を示す値を前記無酸素性作業閾値として取得することを特徴とする音出力制御装置。
4. 請求項１、請求項２または請求項３に記載の声出力制御装置であって、
   ユーザの身体運動リズムを検出するリズム検出手段と、
   前記リズム検出手段により検出された前記身体運動リズムに基づいて、ユーザが身体運動を行っているか否かを判別する判別手段と
   を備えることを特徴とする音出力制御装置。
5. 請求項１に記載の音出力制御装置であって、
   ユーザの身体運動リズムを検出するリズム検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記リズム検出手段からの検出出力を参照し、検出した身体運動リズムに合致したテンポで音信号を一定時間出力し、次に、音信号のテンポを一定の値だけ変化させて一定時間出力し、次に、検出した身体運動リズムに合致したテンポで音信号を一定時間出力するように制御することを特徴とする音出力制御装置。
6. 請求項１に記載の音出力制御装置であって、
   ユーザの身体運動リズムを検出するリズム検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記リズム検出手段からの検出出力を参照し、検出した身体運動リズムに合致したテンポの音信号を一定時間出力し、次に、前記テンポと異なるテンポの音信号を一定時間出力し、次に、検出した身体運動リズムに合致したテンポの音信号を一定時間出力するように制御することを特徴とする音出力制御装置。
7. 無酸素性作業閾値を取得する取得工程と、
   運動負荷値の入力を受け付ける受付工程と、
   前記取得工程において取得した前記無酸素性作業閾値と、前記受付工程において受け付けた前記運動負荷値とから、目標とする身体状態を示す値を算出する算出工程と、
   ユーザの現在の身体状態を示す値を検出する検出工程と、
   前記算出工程において算出した前記目標とする身体状態を示す値と前記検出工程において検出した前記現在の身体状態を示す値との比較結果に基づいて、ユーザの身体運動を誘導し、ユーザの身体状態が目標とする身体状態となるように音出力を制御する制御工程と
   を有することを特徴とする音出力制御方法。
8. 請求項７に記載の音出力制御方法であって、
   前記取得工程においては、運動負荷を上げながら身体運動を行うようにした場合のユーザの身体状態を示す値の変化を得て、当該身体状態を示す値の変化の変曲点に対応する身体状態を示す値を前記無酸素性作業閾値として取得することを特徴とする音出力制御方法。
9. 請求項７に記載の音出力制御方法であって、
   前記取得工程においては、運動負荷を上げながら身体運動を行うようにした場合のユーザの身体状態を示す値の変化を得て、当該身体状態を示す値の変化が所定値より大きくなった場合の身体状態を示す値を前記無酸素性作業閾値として取得することを特徴とする音出力制御方法。
10. 請求項７、請求項８または請求項９に記載の音出力制御方法であって、
    ユーザの身体運動リズムを検出するリズム検出工程と、
    前記リズム検出工程において検出した前記身体運動リズムに基づいて、ユーザが身体運動を行っているか否かを判別する判別工程と
    を有することを特徴とする音出力制御方法。
11. 請求項７に記載の音出力制御方法であって、
    ユーザの身体運動リズムを検出するリズム検出工程を有し、
    前記制御工程においては、前記リズム検出工程における検出結果を参照し、検出した身体運動リズムに合致したテンポで音信号を一定時間出力し、次に、音信号のテンポを一定の値だけ変化させて一定時間出力し、次に、検出した身体運動リズムに合致したテンポで音信号を一定時間出力するように制御することを特徴とする音出力制御方法。
12. 請求項７に記載の音出力制御方法であって、
    ユーザの身体運動リズムを検出するリズム検出工程を有し、
    前記制御工程においては、前記リズム検出工程における検出結果を参照し、検出した身体運動リズムに合致したテンポの音信号を一定時間出力し、次に、前記テンポと異なるテンポの音信号を一定時間出力し、次に、検出した身体運動リズムに合致したテンポの音信号を一定時間出力するように制御することを特徴とする音出力制御方法。
13. 音声を再生して出力する音出力制御装置に搭載されたコンピュータに、
    無酸素性作業閾値を取得する取得ステップと、
    運動負荷値の入力を受け付けるようにする受付ステップと、
    前記取得ステップにおいて取得した前記無酸素性作業閾値と、前記受付ステップにおいて受け付けた前記運動負荷値とから、目標とする身体状態を示す値を算出する算出ステップと、
    ユーザの現在の身体状態を示す値を検出する検出ステップと、
    前記算出ステップにおいて算出した前記目標とする身体状態を示す値と前記検出ステップにおいて検出した前記現在の身体状態を示す値との比較結果に基づいて、ユーザの身体運動を誘導し、ユーザの身体状態が目標とする身体状態となるように音出力を制御する制御ステップと
    を実行させることを特徴とする音出力制御プログラム。
14. 請求項１３に記載の音出力制御プログラムであって、
    前記取得ステップにおいては、運動負荷を上げながら身体運動を行うようにした場合のユーザの身体状態を示す値の変化を得て、当該身体状態を示す値の変化の変曲点に対応する身体状態を示す値を前記無酸素性作業閾値として取得することを特徴とする音出力制御プログラム。
15. 請求項１３に記載の音出力制御プログラムであって、
    前記取得ステップにおいては、運動負荷を上げながら身体運動を行うようにした場合のユーザの身体状態を示す値の変化を得て、当該身体状態を示す値の変化が所定値より大きくなった場合の身体状態を示す値を前記無酸素性作業閾値として取得することを特徴とする音出力制御プログラム。
16. 請求項１３、請求項１４または請求項１５に記載の音出力制御プログラムであって、
    ユーザの身体運動リズムを検出するリズム検出ステップと、
    前記リズム検出ステップにおいて検出した前記身体運動リズムに基づいて、ユーザが身体運動を行っているか否かを判別する判別ステップと
    を実行させることを特徴とする音出力制御プログラム。
17. 請求項１３に記載の音出力制御プログラムであって、
    ユーザの身体運動リズムを検出するリズム検出ステップを有し、
    前記制御ステップにおいては、前記リズム検出ステップにおける検出結果を参照し、検出した身体運動リズムに合致したテンポで音信号を一定時間出力し、次に、音信号のテンポを一定の値だけ変化させて一定時間出力し、次に、検出した身体運動リズムに合致したテンポで音信号を一定時間出力するように制御することを特徴とする音出力制御プログラム。
18. 請求項１３に記載の音出力制御プログラムであって、
    ユーザの身体運動リズムを検出するリズム検出ステップを有し、
    前記制御ステップにおいては、前記リズム検出ステップにおける検出結果を参照し、検出した身体運動リズムに合致したテンポの音信号を一定時間出力し、次に、前記テンポと異なるテンポの音信号を一定時間出力し、次に、検出した身体運動リズムに合致したテンポの音信号を一定時間出力するように制御することを特徴とする音出力制御プログラム。
    

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