专利名称：动作支持方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于支持正在锻炼或玩游戏的用户的动作的方法和设备。
背景技术：
随着人们对变得健康和进行运动越来越感兴趣，并且更好地利用业余时间，越来越多的人在做包括步行、慢跑、各类健身项目，或各种舞蹈在内的锻炼，或玩计算机游戏等。已经对用于协助或支持做这类锻炼或玩这类游戏的方法和设备作了多种提案。
具体而言，日本未审专利申请特开平10-290854号公报中描述了一种通过考虑被测者的综合体力并将运动强度通知给被测者来检测作为被测者运动表现指标的被测者运动强度的方法。
在日本未审专利申请特开2001-257746号公报中，描述了一种用于检测由步行引起的振动以及在所检测到的振动信息的基础上计算所行走的步数或距离的设备。
在日本未审专利申请特开2002-272890号公报中描述了，当用户在室内使用称为“空中自行车”的固定的自行车来做健身项目时，产生让用户感觉就像是在户外骑车的虚拟环境。
在日本未审专利申请特开2005-156641号公报中描述了，当用户边听音乐边步行时，音乐的回放速度被调节到用户的步行节拍。
发明内容
当用户出于训练的目的步行或慢跑而不是漫无目的的闲逛时，用户试图在做动作的同时将诸如步行节拍或慢跑(跑步)节拍等动作节拍(动作节奏)保持在一定范围内。例如，用户可能想要以相对较快的节拍(节奏)慢跑。
然而，在上述专利文献中描述的技术不能以使动作节拍保持在一定范围内的方式来支持用户的动作。例如，日本未审专利申请特开2005-156641号公报中的方法使得音乐的回放速度取决于步行节拍。使用这种方法，很难引导用户的步行节拍落在一定范围内。
因此需要以使得用户的动作节拍保持在预定范围之内的方式来支持正在锻炼或玩游戏的用户的动作。
根据本发明一实施例的动作支持方法有以下步骤检测用户的动作节拍；判定该动作节拍检测值是否在目标范围之内；以及在动作节拍检测值在目标范围之外时输出警告。
根据本发明另一实施例的动作支持设备包括以下要素用于检测用户动作节拍的检测装置；用于判定动作节拍检测值是否在目标范围之内的判定装置；用于播放内容、输出声音或光，或者产生振动的输出装置；以及用于在判定装置判定动作节拍检测值在目标范围之外时允许输出装置输出警告的控制装置。
使用根据本发明实施例的如上述地构成的动作支持方法或设备，在用户在做包括步行、慢跑、各类健身项目或各类舞蹈在内的锻炼，或在玩计算机游戏等的情况下，当用户的动作节拍变得在目标范围之外时，通过改变正在播放的音乐的回放状态、输出警报声或光，或者产生振动等来给用户警告以告知用户动作节拍落在目标范围之外。因此，用户可以容易地改变动作节拍以使得动作节拍再次落在目标范围之内。
根据本发明的实施例，可以用使得用户的动作节拍保持在预定范围之内的方式来支持正在锻炼或玩游戏的用户的动作。
图1是作为根据本发明一实施例的动作支持设备示例的用户终端的连接结构的框图；图2是图1中所示的用户终端的功能结构的框图；图3A与3B是示出了示例性传感器输出信号和示例性自动校正的波形图；图4是示出了目标范围与动作节拍检测值的变化之间的示例性关系的示图；图5A与5B是示出了上侧容许幅度和下侧容许幅度与目标节奏成比例的情况的示图；
图6是示出了目标范围与动作节拍检测值的变化之间的另一示例性关系的示图；图7是支持动作的示例性过程的流程图。
具体实施例方式
1.系统示例(图1和图2)1-1.连接结构(图1)图1示出了作为根据本发明一实施例的动作支持设备示例的用户终端的连接结构。
该示例的用户终端10包括中央处理单元(CPU)11。其中写入了各种程序和数据的只读存储器(ROM)13以及在其中展开程序和数据的随机存取存储器(RAM)14连接到总线12。
内部存储装置17通过接口16连接到总线12，并且外部存储装置19通过接口18连接到总线12。内部存储装置17是包括在用户终端10中的内部硬盘或半导体存储器，而外部存储装置19是诸如压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD)或存储卡等可移动存储装置。音乐数据(歌曲数据)、视频数据(图像数据)等被存储在内部存储装置17或外部存储装置19中。
另外，键输入单元22通过接口21连接到总线12。音频输出单元24通过音频处理器23连接到总线12。液晶显示器(LCD)26通过显示控制器25连接到总线12。发光二极管(LED)显示单元28通过驱动电路27连接到总线12。振动器32通过驱动电路31连接到总线12。
音频输出单元24为扬声器或耳机，并输出回放的音乐或警告音。LCD 26显示回放的视频或设定屏幕。LED显示单元28通过导通或闪烁LED输出警告。振动器32输出振动警告。
另外，运动传感器35通过传感器输出处理器36连接到总线12。运动传感器35检测用户1身体的运动，诸如用户1的腿、手、头，以及臂的运动，用户1躯体的上下和左右运动以及前后运动等。具体而言，该运动传感器35是加速度传感器、速度传感器、陀螺仪、计步器，或摄像机。
传感器输出处理器36将运动传感器35的输出信号转换为数字信号，并处理和分析该数字信号以检测用户1的动作节拍。
用作运动传感器35的加速度传感器等可包括在用户终端10中或与之连接，而用户终端10由用户戴在臀部或携带。或者，运动传感器35可以是与用户终端10分离的装置并且附在用户1的身体的某部分或用户1的衣服上，并且运动传感器35可使用与用户终端10的无线或有线通信来将输出信号(运动检测信号)发送给用户终端10。
1-2.功能结构(图2)为了回放音乐或视频、检测动作节拍，以及输出警告，如图2所示，图1中所示示例的用户终端10功能性地包括内容存储装置41、内容回放处理器42、内容输出单元43、动作节拍检测器44、范围内/外判定单元45、控制器46、警告处理器47，以及警告输出单元48。
内容存储装置41包括内部存储装置17或外部存储装置19。内容回放处理器42包括音频处理器23或显示控制器25。内容输出单元43包括音频输出单元24或LCD 26。
动作节拍检测器44包括运动传感器35和传感器输出处理器36。范围内/外判定单元45判定动作节拍检测器44所检测到的动作节拍是否落在目标范围内，并且包括传感器输出处理器36、CPU11等。控制器46包括CPU 11、ROM 13，以及RAM 14。
警告处理器47执行给出警告的处理。在通过改变音乐或视频的回放状态或输出类似警告音的声音来输出警告的情况下，警告处理器47包括音频处理器23或显示控制器25。或者，在通过导通或闪烁LED显示单元28的LED来给出警告的情况下，警告处理器47包括驱动电路27。或者，在以振动器32产生的振动的形式来输出警告的情况下，警告处理器47包括驱动电路31。
在通过改变音乐或视频的回放状态或输出诸如警告音的声音来输出警告的情况下，警告输出单元48包括音频输出单元24或LCD 26。在通过导通或闪烁LED显示单元28的LED来输出警告的情况下，警告输出单元48包括LED显示单元28。在以振动器32产生的振动的形式来输出警告的情况下，警告输出单元48包括振动器32。
在诸如图1中所示示例的用户终端等内容播放器中，有两种工作模式，即，使用上述结构执行动作支持处理(警告输出)的模式(动作支持模式)以及不执行这种处理但播放内容的回放模式。通过由用户1执行切换操作可在这两种模式之间切换和选择操作。
2.动作支持方法(图3A以及3B至7)
2-1.动作节拍的检测(图3)图3A示出了用户1正在步行情况下的传感器输出信号，即运动传感器35的示例性输出信号。
在这种情况下的传感器输出信号是电压V在短时间内一点一点地变化而在总体上周期性变化。这个周期指示了步行节拍。周期越短，步行节拍越快。周期越长，步行节拍越慢。
图2中的动作节拍检测器44使用计算传感器输出信号的自动校正函数的方法从传感器输出信号检测用户1的动作节拍。如果传感器输出信号如图3A中所示，则图3B中示出了其自动校正波形，从中可以检测到动作节拍。
例如，如果步行周期是600毫秒，则一步包括600毫秒。这可以表示成每分钟100步。这可以换算成其中一拍对应四分之一音符的每分钟100拍(BPM)的音乐节拍。图3A与3B示出了动作节拍(步行节拍)是100(每分钟100步)的情况。
2-2.目标节拍和目标范围的设定(图4、5A和5B)根据本发明一实施例的动作支持方法使用以下方法设定目标节拍(动作节拍目标值)和目标范围。
第一种方法是在用户开始步行或慢跑时向用户终端10指示目标节拍。例如，当用户想要以大约170的动作节拍慢跑时，用户向用户终端10的控制器46指示动作节拍“170”，控制器46进而将目标节拍设定到170。
第二种方法是在用户开始步行或慢跑时，通过用户终端10的控制器46将步行或慢跑开始时的动作节拍设定为目标节拍。例如，当动作节拍检测器44检测到用户动作开始时的动作节拍是120时，控制器46将目标节拍设定到120。动作开始时的动作节拍是例如多个检测值的平均值。
第三种方法是，当用户边用用户终端10听音乐边步行或慢跑时，通过用户终端10的控制器46根据回放的音乐的节拍设定目标节拍。例如，如果回放的音乐的节拍是98，则目标节拍被设定为98。这是因为当用户边听音乐边步行或慢跑时，用户很可能随着音乐来步行或慢跑。
在这种情况下，如果将该乐曲的节拍记述为音乐附属信息，则可以从该信息中迅速地检测到该乐曲的节拍。然而，如果没有将该乐曲的节拍记述为音乐附属信息，则用户终端10的控制器46可以从回放的音乐开头的预定时间的音乐数据检测该乐曲的节拍。
另外，用户终端10的控制器46在目标节拍的基础上设定目标范围，目标节拍由用户1指示或由控制器46所做的判定来设定。
图4示出了目标节拍与目标范围之间的示例性关系。图4中的曲线3示出了由动作节拍检测器44检测到的动作节拍即动作节拍检测值T相对于时间的示例性变化。
如图4所示，目标范围从(Ta+Tu)到(Ta-Td)，其中Ta是目标节拍(动作节拍目标值，Tu是上侧容许幅度，而Td是下侧容许幅度。因此，(Ta+Tu)是上限值(上限节拍)，而(Ta-Td)是下限值(下限节拍)。
上侧容许幅度Tu与下侧容许幅度Td是例如不论目标节拍Ta如何均恒定的。在这种情况下，上侧容许幅度Tu与下侧容许幅度Td可以是相同幅度或不同幅度。
此外，在这种情况下，除了在用户终端10中将上侧容许幅度Tu与下侧容许幅度Td设定为固定值，用户1还可以指示上侧容许幅度Tu与下侧容许幅度Td。
或者，如图5A与5B中所示，上侧容许幅度Tu与下侧容许幅度Td可以与目标节拍Ta成比例。
即，在这种情况下，Tu＝αTa，而Td＝βTa，其中α和β是比例系数，并且可以是相同的值或者不同的值。
图5A示出了目标节拍Ta是例如180等相对较大的值而上侧容许幅度Tu与下侧许幅度Td被设定为相对较大的值的情况。图5B示出了目标节拍Ta是例如120等相对较小的值而侧上容许幅度Tu与下侧容许幅度Td被设定为相对较小的值的情况。
在上侧容许幅度Tu与下侧容许幅度Td不论目标节拍Ta如何都恒定的情况下，目标节拍Ta越大，越难将实际动作节拍保持在目标范围内。该难处可以通过将上侧容许幅度Tu与下侧容许幅度Td设定为与目标节拍Ta成比例来避免，如图5A与5B中所示。
在这种情况下，用户可向用户终端10指示比例系数α和β，而不是在用户终端10中将比例系数α和β设定为固定值。
2-3.动作节拍是否在目标范围内的判定(图4与6)图2所示的范围内/外判定单元45判定从动作节拍检测器44输出的动作节拍检测值T是否落在以上述方式设定的目标范围内。
参照图4，动作节拍检测值T随时间变化，如曲线3所示。在时刻t1，动作节拍检测值T超过了目标范围。在时刻t3，动作节拍检测值T重新回到目标范围之内。在时刻t4，动作节拍检测值T降到低于目标范围。在时刻t6，动作节拍检测值T重新回到目标范围之内。
在这种情况下，当动作节拍检测值T在时刻t1或时刻t4落在目标范围之外时，用户终端10可迅速地输出警告。例如，用户终端10被配置成当动作节拍检测值T落在目标范围之外已经经过预定时间Tc或以上，在图4的情形中即在时刻t2和时刻t5时输出警告。
在图4中，由于在时刻t2和时刻t4输出警告，所以用户注意到动作节拍在一定范围(目标范围)之外。时刻t2后用户立即放慢了动作节拍。时刻t5后，用户立即加快了动作节拍。由此，动作节拍检测值T在刻t3和时刻t6回到目标范围之内。因此，时间段P1和P4是其间动作节拍检测值T落在目标范围之外的时间段。
除了当动作节拍检测值T落在目标范围之外已经经过预定的时间Tc以上时输出警告外，用户终端10还可被配置成当动作节拍检测值T在最近的M次检测中至少有N次落在目标范围之外时输出警告。
具体而言，为了方便在图4中示出动作节拍检测值T是连续获得的。然而实际上动作节拍是从如图3A和3B中所示的传感器输出信号的自动校正波形检测到的。因此，因此动作节拍检测值T是如图6中所示采样检测的。
在图6所示的方法中，M＝5，而N＝2，并且当动作节拍检测值T在包括S5、S6、S7、…S22、S23、S24等的最近的五次检测中两次或两次以上落在目标范围之外时输出警告。
在图6的情况下，在获得检测值T7时没有警告输出。当在时刻t9获得检测值T9时，动作节拍检测值T被认为倾向于超过目标范围，并输出警告。类似地，在获得检测值T20时没有警告输出。当在时刻t24获得检测值T24时，动作节拍检测值T被认为倾向于降到低于目标范围，并输出警告。
在上述方法中，M是大于或等于三的整数，而N是大于或等于二并且小于M的整数。
或者，可以在当预定时间段(预定次数的检测)中获得的动作节拍检测值T的平均值落在目标范围之外时输出警告。
如果动作节拍检测值T落在目标范围之外即使一次也迅速地输出警告，则当用户在道路的弯角且动作节拍检测值T在目标范围之外时就会输出警告，这可能令用户感到很烦。在图4所示的当动作节拍检测值T连续落在目标范围之外已经过预定时间(预定次数的检测)或以上时输出警告的情形，或在图6所示的当动作节拍检测值T在最近的M次检测中至少有N次落在目标范围之外时输出警告的情形，或在当预定时间段(预定次数的检测)中获得的动作节拍检测值T的平均值落在目标范围之外时输出警告的情形中可避免这个问题。
2-4.动作支持处理(图7)图7是在用户边听由用户终端10播放的音乐边步行或慢跑时由用户终端10执行的示例性动作支持处理的流程图。
该示例性动作支持处理在用户开始步行或慢跑时响应于来自用户的指示而启动。在步骤S51，控制器46设定目标节拍Ta。在步骤S52，控制器46设定目标范围。
在步骤S51，当用户的动作开始时的动作节拍如上所述地被设定为目标节拍Ta时，检测动作开始时的动作节拍，并且将检测到的节拍设定为目标节拍Ta。
在步骤S53，动作节拍检测器44检测动作节拍。在步骤S54，范围内/外判定单元45判定动作节拍检测值T是否在从下限值(下限节拍)或(Ta-Td)到上限值(上限节拍)或(Ta+Tu)的范围之内，即，在目标范围之内。
当动作节拍检测值T在目标范围之内时，流程从步骤S54前进到步骤S55。在步骤S55，控制器46控制用户终端10以正常状态播放音乐。在步骤S56，控制器46响应于用户指示来判定是否结束动作支持处理。如果控制器46判定不结束该过程，则流程返回到步骤S53，并且控制器46允许动作节拍检测器44继续检测动作节拍。
如果在步骤S54中判定动作节拍检测值T在目标范围之外，则在步骤S57中，控制器46在这种情况下判定该状态是否已经持续了预定时间。如果该状态还没有持续预定时间，则在步骤S56中，控制器46判定是否结束该动作支持处理。如果控制器46判定不结束该处理，则流程返回到S53，并且控制器46允许动作节拍检测器44继续检测动作节拍。
相反，当在步骤S57中判定动作节拍检测值T连续地在目标范围之外已经经过预定时间时，在步骤S58，控制器46如以下所述地通过改变音乐的回放状态来输出警告。即，控制器46警告用户该用户与节拍不一致。在步骤S56中，控制器46判定是否结束动作支持处理。如果控制器46判定不结束处理，则流程返回到步骤S53，并且控制器46允许动作节拍检测器44继续检测动作节拍。
2-5.警告类型指示动作与节拍不一致的警告使用以下方法输出。
改变内容的回放状态执行第一种方法从而通过在播放音乐或视频时，即在用户边听音乐或看视频边锻炼或游戏时改变正在播放的内容的回放状态来输出警告。
例如，当如在上述示例中那样播放音乐时，音乐的回放状态被改变。具体而言，用以下方式来改变音乐的回放状态(a)当动作节拍超过目标范围时，诸如在图4中的时刻t2或图6中的时刻t9，正在播放的音乐的回放节拍被加快到大大快于本来的节拍，从而可告知用户动作节拍超过了目标范围。当动作节拍降到目标范围之下时，诸如在图4中的时刻t5或图6中的时刻t24，正在播放的音乐的回放节拍被放慢到大大慢于本来的节拍，从而可告知用户动作节拍降到了目标范围之下；(b)不放声乐部分地播放音乐；(c)只播放两个立体声声道(左声道和右声道)中的一个；(d)左右立体声道被颠倒播放。
(e)停止音乐的回放；以及(f)播放不同的音曲来代替正在播放的乐曲。
当播放视频(图像)时，视频的回放状态被改变。具体而言，用以下方式来改变视频的回放状态。
(g)当动作节拍超过目标范围时，正在播放的视频的回放节拍被加快到大大快于本来的节拍(快播视频)从而可告知用户动作节拍超过了目标范围。当动作节拍降到目标范围以下时，正在播放的视频的回放节拍被放慢到大大慢于本来的节拍(慢播视频)从而可告知用户动作节拍降到了目标范围以下。
(h)降低正在播放的视频的亮度、对比度或饱和度，并且播放该视频；(i)停止视频的回放；以及(j)播放诸如静止图像等其它图像来代替正在播放的视频。
声音的输出、改变或停止在播放或不播放音乐或视频时均适用的第二种方法输出警告音、噪声或其它声音，在目标范围的情况下改变输出的声音的频率，或者在动作节拍超过或降到低于目标范围时停止声音的输出。
在这种情况下，在动作节拍超过以及降到低于目标范围时可输出不同的警告音或噪声。或者，在动作节拍超过或降到低于目标范围的情况下可改变正在输出的声音的频率。
光的输出、改变或停止在播放或不播放音乐或视频时均适用的第三种方法在动作节拍超过或降到低于目标范围时输出光，改变光输出模式，或停止光输出。
具体而言，当动作节拍超过或降到低于目标范围时，图1所示示例的用户终端10执行下列方式(k)LED显示单元28导通或闪烁LED；(l)已经导通的LED显示单元28的LED被改成闪烁；或者其LED已经被导通以发射特定颜色的光的LED显示单元28被改成发射不同颜色的光；以及(m)已经导通的LED显示单元28的LED被关断。
震动的产生、改变，或停止在播放或不播放音乐或视频时均适用的第四种方法产生振动，改变振动模式，或者停止振动。第四种方法可由图1所示示例的用户终端10中的驱动电路31和振动器32来执行。
本领域的技术人员应该理解，根据设计需要及其它因素可能产生各种修改、组合、子组合和变更，但它们仍落在所附权利要求或其等效技术方案的范围内。
权利要求
1.一种动作支持方法，包括以下步骤检测用户的动作节拍；判定动作节拍检测值是否在目标范围内；以及当所示动作节拍检测值在所述目标范围之外时输出警告。
2.如权利要求1所述的动作支持方法，其特征在于，所述目标范围在目标范围的上侧和下侧分别具有上侧容许幅度和下侧容许幅度。
3.如权利要求2所述的动作支持方法，其特征在于，所述上侧容许幅度和所述下侧容许幅度是目标节拍的函数，并随着所述目标节拍的加快而增大。
4.如权利要求2或3所述的动作支持方法，其特征在于，所述目标节拍根据用户做动作时所播放的音乐的节拍或用户开始做动作时用户的动作节拍来设定。
5.如权利要求1所述的动作支持方法，其特征在于，当所述动作节拍检测值在所述目标范围之外已经经过预定时间或以上时输出警告。
6.如权利要求1所述的动作支持方法，其特征在于，当预定时间段中动作节拍检测值的均值在所述目标范围之外时输出警告。
7.如权利要求1所述的动作支持方法，其特征在于，通过改变正在播放的内容的回放状态来输出警告。
8.如权利要求1所述的动作支持方法，其特征在于，通过输出警告音、噪声或其它声音、改变输出的声音，或停止声音的输出来输出警告。
9.如权利要求1所述的动作支持方法，其特征在于，通过输出光、改变光输出模式，或停止光输出来输出警告。
10.如权利要求1所述的动作支持方法，其特征在于，通过产生振动、改变振动模式，或停止振动输出来输出警告。
11.一种动作支持设备，包括用于检测用户动作节拍的检测装置；用于判定动作节拍检测值是否在目标范围内的判定装置；用于播放内容、输出声音或光，或产生振动的输出装置；以及用于在所述判定装置判定所述动作节拍检测值在所述目标范围之外时允许所述输出装置输出警告的控制装置。
12.如权利要求11所述的动作支持设备，其特征在于，所述目标范围在目标范围上侧和下侧分别具有上侧容许幅度和下侧容许幅度。
13.如权利要求12所述的动作支持设备，其特征在于，所述上侧容许幅度和所述下侧容许幅度是目标节拍的函数，并随着所述目标节拍加快而增大。
14.如权利要求12或13所述的动作支持设备，其特征在于，所述目标节拍是根据用户做动作时所播放的音乐的节拍或是用户开始做动作时用户的动作节拍来设定的。
15.如权利要求11所述的动作支持设备，其特征在于，所述控制装置在所述动作节拍检测值在所述目标范围之外已经经过预定时间以上时允许所述输出装置输出警告。
16.如权利要求11所述的动作支持设备，其特征在于，所述控制装置在预定时间段中的动作节拍检测值的均值在所述目标范围之外时允许所述输出装置输出警告。
17.如权利要求11所述的动作支持设备，其特征在于，所述控制装置允许所述输出装置通过改变正在由所述输出装置播放的内容的回放状态来输出警告。
18.如权利要求11所述的动作支持设备，其特征在于，所述控制装置允许所述输出装置通过输出警告音、噪声或其它声音、改变输出的声音，或停止声音的输出来输出警告。
19.如权利要求11所述的动作支持设备，其特征在于，所述控制装置允许所述输出装置通过输出光、改变光输出模式，或停止光输出来输出警告。
20.如权利要求11所述的动作支持设备，其特征在于，所述控制装置允许所述输出装置通过产生振动、改变振动模式，或停止振动输出来输出警告。
21.一种动作支持设备，包括可用来检测用户动作节拍的检测器；可用来判定动作节拍检测值是否在目标范围内的判定单元；可用于播放内容、输出声音或光、或产生振动的输出单元；以及可用于在所述判定单元判定所述动作节拍检测值在所述目标范围之外时允许所述输出单元输出警告的控制器。
全文摘要
一种动作支持方法，包括以下步骤检测用户的动作节拍；判定动作节拍检测值是否在目标范围内；以及当所示动作节拍检测值在所述目标范围之外时输出警告。
文档编号G08B21/00GK1965756SQ200610162468
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月15日 优先权日2005年11月16日
发明者佐古曜一郎, 田守宽文, 高塚进, 寺内俊郎, 井上真, 白井克弥, 高井基行, 牧野坚一, 中村隆俊, 小森显博, 佐野茜, 佐佐木彻, 酒井祐市 申请人:索尼株式会社