Real-time simulation using the position detection

【発明の詳細な説明】 位置検出を用いたリアルタイムシミュレーション他者の権利 本発明は米国政府との契約に基づいてなされたものではないが、本願発明者らの１人がこの発明がなされた時点で米国航空宇宙局（NASA）の職員であった。 NA SAは、米国連邦規則法典パート１、第３７章に従って、特許権主張資格は個々の発明者に残されるが、米国政府が政府の目的で使用するための非専用実施権を保有するものとすることを明記している。 技術分野本発明は、一般に、運動装置に関し、特に、そのような運動装置を操作する使用者に対して実世界の運動コースをシミュレートするためのシステムに関する。 背景技術人間にとって運動は不可欠である。 医学的研究では、運動の不足を重要な健康上の問題として関連づけており、運動不足は、人間の気分や、自己イメージの感覚や、他人が自分を認識する公衆イメージに明らかに影響する。 しかしながら、 自分が必要とする量又はタイプの運動をできなくなっている人が益々増えてきている。 その理由はいろいろなあるが、その幾つかを挙げれば、倦怠、自意識過剰（はにかみやてれ）、どこかへ運動に出かけることが困難又は不可能であること、複雑な社会的プレッシャー等がある。 運動は、退屈であると考えられており、反復運動は、特にそうであると考えられる。 その主たる理由は、今日の運動は、自然の、あるいはいろいろなセッティング（環境、背景、情景）において実際的でないことが多いことである。 例えば、多くの都会的なセッティングの中で走るには、屋内トラックを用いたり、あるいは、健康クラブやジムで踏み車を用いたり、毎日同じ施設を用いること以外にほとんど選択の余地はない。 人が運動をしたいとき、そのための適当な場所を見つけることが難しいことがある。 健康クラブやジム又は公園が近くにないことがあり、あるいは、同様に運動をしたいと思っている他の人で込んでいたり、さらには、施設が関連のない使用の仕方をされていたりすることがある。 又、人によっては、どこかへ乗物で通うことを制限される身体的障害のために運動することが特に困難である場合がある。 このことは特に不都合なことである。 なぜなら、移動の自由を阻害されるために、あるいは、肉体的リハビリを必要とするために、誰よりも運動を必要とすることが多いのは、他ならぬ肉体的障害のある人であるからである。 どこで運動すべきかという問題に多少関係がるのは、運動の時間効率である。 公共の屋内運動施設へ通うのは時間がかかり、そこに着いても、今度は好みの運動器具を使用するのに待たなければならないことがある。 我々の社会は、（特に、近年の通信技術の進歩がそれを可能にするので）益々自宅で仕事をする方向に向かっているので、運動のために通うことの時間の非効率が一層目立つようになってきている。 又、健康クラブやジム等の従来の公共のセッティングで運動することは、多くの人にとって気恥ずかしい感じであり、ばつの悪い感じを持つことさえある。 単に恥ずかしがりやであり、常時他の人に見られているという意識をもたされるような場所で運動することを嫌う人もある。 又、特に健康クラブのように「他の人と比較されるような」セッティングにおいては、自分自身の身体の状態を気にする人もあり、そのために、人前で運動することをここちよく思わない（しかるに、そのような人こそ、例えば太りすぎであるため、最も運動を必要とする人であることが多い。） 今日の多様な社会のいろいろな要素は、むしろ、何らかの態様で人に運動をさせない傾向を有する。 例えば、性別と年齢によって、健康クラブで使用する器具、好んで訪れるジムに関して、更には、使用する公園の区域に関してさえも、はっきりと分かれる傾向がある。 しかも、残念ながら、これは、運動する個々人の自分自身の選択ではない。 要するに、人々が運動しない多くの複雑な理由が存在する。 それらの利用の幾つかは、決して完全には克服することはできないかもしれない。 しかしながら、 運動を可能な限り行うということが、価値のある目標であり、 各国政府も、国民の身体状態を国家的優先事項として古くから認識している。 例えば、米国合衆国には、フィットネス（健康）国家評議会が有り、その重要性が認識されている。 今日、多くの人が、運動環境の認識を運動への参加、運動の享受、そして最終的には運動の成功度を高くすることの鍵であるとみている。 従って、運動環境を代えるための努力がなされている。 その合理的な例の幾つかを挙げると、自然な態様で運動することができないときは、同じ筋肉を同じ態様で働かせるために運動器具を用いること、自然のセッティングへ出かけられないときは、自然のセッティングの幻影を創出すること、運動設備のある場所（例えば、健康クラブやジム）へ行くことができないときは、運動器具をユーザーのところへ持ち運ぶこと、性別や年齢をグループ運動の社会的動機の要素にしたくないときは、他のユーザーから性別や年齢の意識をそらすことによって、あるいは自分自身を何らかの態様でカムフラージュすることによってそれを隠すことである。 現在の社会的状況及び運動環境への注目度から、運動器具市場に特殊な分野が創生されてきている。 家庭用運動器具は、そのような分野の１つである。 しかしながら、残念ながら、それは、消費者が欲するものを提供することにあまり成功していない分野でもある。 なぜなら、家庭で運動をする人は、通常、運動することを楽しいと感じず、余り長い時間運動を継続することができないからである。 その１つの理由は、家庭内のセッティングは他のセッティングより退屈であることが多いことであり、もう１つの理由は、家庭には気を散らすものが多いことである。 もう１つの市場分野は、「バーチャルリアリティ」（仮想現実感）の運動器具である。 （この分野は、一部は家庭用運動器具の市場分野と重なる可能性があるが、今までのところはほとんど重複していない。）幾つかの大手運動器具メーカー（例えば、テトリックス、ノーチラス、ライフフィットネス、トランスケープ、ケトラー、プレコア、リーボック）は、そのような運動機械を開発してきた。 この種の運動機械は、圧倒的に、ユーザーとの高度の対話方式を使用するアニメーションコンピュータグラフィックに依存している。 しかしながら、アニメーションコンピュータ環境の開発費は禁止的な額となることが一般に認識されているから、メーカーは一般に消費者価格に対する抵抗を予測する。 従って、製品の提案が少ない。 開発され市販されるこの種の運動機械においても、その価格が健康クラブ、リハビリセンター、特別自治体施設等の機関への販売を制限する。 又、 そのような器具がそのような機関で利用できるとしても、使用したい人全員が利用できないことが多い。 本発明は、運動環境が鍵であるという認識に基づいているが、本発明を「バーチャルリアリティ」と称するのは、必ずしも適当ではなく、本発明のアプローチは、「自然環境シミュレーション」と称する方が適切であろう。 発明の開示従って、本発明の目的は、運動を自然環境において動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。 本発明の他の目的は、運動を自然環境において実物そっくり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。 本発明の更に他の目的は、経済的であり、かつ、比較的最新の機器に慣れていないユーザーが、私的なセッティングにおいても使用することができるような在来の機器及び方法を用いる運動システムを提供することである。 略述すれば、本発明の１つの好ましい実施形態は、抵抗レベル設定機能と、速度検出機能を有する運動機械を含む対話型運動システムである。 このシステムには、その運動機械の抵抗レベルを調節し、運動機械から速度データを収集し、コンピュータシステムと双方向（対話型式で）通信するのに適する制御器も含まれる。 コンピュータシステムは、前に記録された運動コースデータを含むメディアを読みとり、運動機械から得られた速度データと、予め記憶されている運動コースデータに基づいて計算し、制御器に適当に指令して運動機械の抵抗レベルを動的に制御させ、それによって、ユーザーがその運動機械を操作する際に遭遇する、随時変化する（地形の起伏等に因る）難易度を本当の運動コースを通るときに実際に体験することと一致するようにシミュレートさせる。 本発明の１つの利点は、本発明によれば非常に動的な運動を行うことができ、 しかも、ユーザーが運動の努力レベルを設定するのに過度の面倒を必要とすることなく、運動を実施することができることである。 随意選択として、ユーザーは、最初に運動の公称難易レベルを設定し、その後、本発明の運動システムをして難易レベルを動的に制御させ、本物の運動コースの変化する地形から受ける変化する運動作用を呈示させることができる。 本発明のもう１つの利点は、本発明は、本物の運動体験を本物そっくりにシミュレートすることである。 本発明によれば、コンピュータアニメーション及びグラフィックや、スーパーインポーズド静止自然画像ではなく、本物の運動コース（以下、単に「コース」とも称する）に沿って自然のセッティングの中で撮られた本物の自然ビデオ内容（データ）が用いられる。 随意選択として、ユーザーは、そのビデオ内容に自然の音声内容を加えることを選択してもよく、あるいは、 言葉によるフィードバック及び激励、又は、ムードの創出や楽しみのための音楽を入れることを選ぶこともできる。 本発明の更に他の利点は、本発明を実施し、操作するのに要するコストが安いことである。 本発明は、抵抗レベル設定機能及びユーザーの速度収集能力を有する比較的在来型の運動機器を用いることができる。 又、本発明は、比較的標準的なオーデイオ及びビデオハードウエアを使用し、広汎に用いられている周知のオペレーティングシステム（OS）ソフトを使用する慣用のコンピュータシステムを用いることができる。 オーデイオ、ビデオ、地形情報及び随意の他のファイルを記憶するのに本発明が使用する記憶媒体（以下、単に「媒体」とも称する）は、多くの広く用いられている安価なフォーマットのうちの任意のものであってよく、従って、運動セッションを収容した媒体ユニットは、迅速に、比較的安価に製造し、 再製し、本発明の最終ユーザーに頒布することができる。 本発明の上記及びその他の目的並びに特徴、及びそれらを達成する態様は、以下に添付図を参照して述べる本発明の実施形態の説明から一層明かになろう。 図面の簡単な説明図１は、本発明の運動システムを適用しているユーザーを示す概略図である。 図２は、本発明のMS変換器であり、代表的な既存の装置に使用するのに適する変換器の様式化されたブロック図である。 図３は、本発明の運動システムが用いることができる、予め記録されている媒体に記憶されたファイルを示すブロック図である。 図４は、ソース、及び、媒体に記録するために用いられるデータを収集するためのタイムラインを示すブロック図である。 図５は、本発明の運動システムの抵抗レベル範囲と代表的な運動コースのシーケンスとの関係を示すグラフであり、そのうちの１つの関係は、傾きが変化する地形特性を表す関係である。 図６は、ユーザーが運動の難易度を高めることを要求した場合に図５の関係の１つに及ぼす影響を示すグラフである。 図７は、本発明の運動システムが作動中用いることができる代表的なルックアップ表を示す。 図８は、本発明の運動システムが作動中用いることができる代表的なリンクされたリストの抽象データ型を示す。 発明を実施するための最良の形態本発明の好ましい実施形態は、本物の運動コース（以下、単に「コース」とも称する）のシミュレーションを用いた対話型運動システムである。 各図、特に図１に示されるように、本発明の一実施形態による運動システムは、総体的に符号１０で示されている。 図１に示されるように、運動システム１０は、下記の主な構成機器、即ち、適当に特徴づけられた、又は改変された運動器具１２と、運動器具１２からデータを取得し、運動器具１２の作動の幾つかの側面を制御するMS変換器１４と、運動器具１２を作動させてユーザーに本物の運動体験のシミュレーションを呈示するためにソフトウエアプログラム１８と予め（情報を）記録された媒体２０を用いる運動器具１ ２を作動させてユーザーに本物の運動体験のシミュレーションを呈示するコンピュータシステム１６を含む。 運動器具１２は、ユーザーが運動中運動システム１０の他の構成機器によって創生されるシミュレートされた環境と直接対話することを可能にする。 使用される特定の運動器具１２の種類は、相当な範囲で変更することができる。 図１は、 この例で用いられている運動用自転車を示しているが、踏み車、階段踏み器械、 ローイングマシーン（船漕ぎ器械）、スキー器械等も同等に本発明に使用することができる。 運動器具１２は、最少限、調節自在の抵抗装置（例えば、ブレーキ）２２と、速度センサー（速度検出器）２４（図２）を含む。 ユーザーは、抵抗装置２２を調節することによって運動のための公称難易レベルを設定することができる。 後は、ユーザーが運動器具１２を操作するのと併行して速度センサー２ ４がデータを供給するので、そのデータからユーザーの実際の運動努力を推測することができる。 今日市販されているいろいろなな運動器具１２は、速度センサー２４及び抵抗装置２２の何らかの適当な構成のものが付設されている。 あるいは、適当な抵抗装置２２及び速度センサー２４を既存のいろいろなタイプの運動器具１２に後付で簡単に取付けることもできる。 一般に市販されている速度センサー２４としては、リラクタ、 ホール効果速度計、タコメーター、及びパルス発生オルタネータ型速度計等がある。 又、一般に市販されている抵抗装置２２としては、摩擦式ブレーキや、磁気式ブレーキ（例えば、モータ又は電磁装置を用いた電子的に調節可能なブレーキや、速度センサー２４に用いられるオルタネータから駆動されるブレーキ）がある。 これらは、通常、モータ駆動による作動器によって制御され、多くは、現時点のブレーキ設定値を表示するフィードバックを提供することができる。 図２は、MS変換器１４と、その適当な運動器具１２との接続態様をブロック図で示す。 ここでいう「MS変換器」とは、本発明の好ましい実施形態で用いられるモータ駆動型抵抗装置２２と、磁気ピックアップ型速度センサー２４を備えた磁石を総称する用語である。 MS変換器１４は、２つの主要な仕事を果たす。 １つは、運動器具１２の抵抗装置２２を制御するためにコンピュータシステム１ ６から命令を受け取ることであり、他の１つは、運動器具１２の速度センサー２ ４からデータを取得してそのデータを必要に応じて変換し、それを通信リンク２ ６を介してコンピュータシステム１６へ電送することである。 MS変換器１４は、OEM（相手先商標製造会社）によって運動器具１２に組み込まれるようにしてもよく、あるいは、既存の運動器具１２に後付で取り付けてもよい。 MS変換器１４は、一般的に用いられる抵抗装置２２を駆動し、かつ、一般的に用いられる速度センサー２４から情報を受け取るための回路を備えている。 （抵抗装置２２及び速度センサー２４の幾つかの例は、上記した。）MS変換器１４は、又、信号処理を実施し、通信リンク２６を介してコンピュータシステム１６と通信するための回路も備えている。 好ましい実施形態（例えば、図２参照）においては、統合アナログ／デジタル機能、内部データ通信機能、及びその役割を果たすのに十分なメモリーを有するマイクロコントローラ−２８（例えば、

ハードウエアからの電力需要を充足するように適当な外部電源３０が選択され、 運動器具１２への入出力信号を処理するのに適する回路が選択される。 ＲＳ−２ ３２受信機／送信機集積回路（IC）通信ポート（接続口）３２が、マイクロコントローラ２８を通信リンク２６にインタフェース接続し、マイクロコントローラ２８はコンピュータシステム１６に接続している。 通信リンク２６は、コンピュータシステム１６とMS変換器１４との間の双方向通信を設定する。 好ましい実施形態では、通信リンク２６は、MS変換器１４ とコンピュータシステム１６を接続するために両端に適当なコネクタ端子を備えた電気ケーブル３３を用いる。 ケーブル型システムを用いた場合は、随意選択として相互接続アダプター３４を設けることが望ましい。 運動器具周辺環境では、 激しい活動が行われるのが普通であり、そのためにしばしば損傷したケーブルを交換する必要が生じる。 このことを考慮して、好ましい実施形態では、直ぐに、安価に入手でき、比較的熟練していない係員でも交換することができるケーブル３３を用いる。 例えば、MS変換器１４には、RJ1 2コネクタのためのソケットを装備することができ、コンピュータシステム１６ の端部にはRJ12からDB9に変換する相互接続アダプター３４（あるいは、古いDB 規格を用いているコンピュータではRJ12からDB9に変換する相互接続アダプター）を用いることができる。 （RJ45コネクタを用いることもできる。）このように、通信リンク２６のための損傷を受けやすいケーブル３３としてRJ12又はRJ45を備えた慣用の電話線ケーブルを用いることができる。 そのような電話線ケーブルは、どこででも入手することができる上に安価であり、端部が分極され、かつ、 コネクタの雄雌が区別されているので、接続を間違えることは事実上あり得ない。 （この点、慣用のコンピュータポートに利用される大多数のケーブルとは著しく異なる。） もちろん、通信リンク２６は、他の手段を介してデータを伝送することも可能である。 例えば、現在好ましいとされている直列式データ伝送プロトコールを用いずに、コンピュータパラレル（並列）ポートを用いる実施形態を構成することも容易に可能である。 ただし、そのような構成は、パラレルポートの電気的制約の故に必然的にケーブルの長さを制限される（標準の直列式データ伝送プロトコールの場合はケーブルの長さを７５ｍ以上とすることができるのに対してパラレルポートの場合は３〜５ｍに制限される。）別法として、通信リンク２ ６に赤外線（IR）伝送（例えば、IrDAプロトコール）又は高周波（RF）伝送を用いることもでき、その場合、ケーブル３３は完全に省除することができる。 図１に戻って説明すると、コンピュータシステム１６は、ユーザーインタフェース及び操作プラットホームを提供し、ソフトウエアプログラム１８（図３及び４）のための処理を行う。 即ち、コンピュータシステム１６は、記憶媒体２０に予め記録されているデータから組み立てられプレーされるオーデイオービデオ環境を制御するためにユーザーがコンピュータと対話することを可能にし、運動の困難度（難易レベル）のフィードバック及びその他の状況情報を提供する（そのようなフィードバック及び状況情報が運動器具１２のところに設置されているディスプレイによって与えられない場合）。 （あるいは又、コンピュータシステム１６は、運動の困難度の冗長フィードバックを供給するようにすることさえできる。）コンピュータシステム１６は、媒体プレーヤー３６、オーデイオサブシステム３８、ビデオサブシステム４０及びモニター４２を含む、適当な特殊機能を装備したパソコン（PC）又はプラットホームであってよい。 本発明の最初の実施形態として、Pentium １００Mhz中央処理装置（CPU）（Pentiumは米国カリフォルニア州サンタクララのインテル・コーポレーシヨンの商標名）と、PCI（周辺機器相互接続）バスと、１６メガバイトの高速ページモード又はEDO型ダイナミックRAM（DRAM）を備えたコンピュータシステム１６を用いた。 もちろん、他のハードウエアを用いることもできる。 例えば、PowerPCプロセッサ（PowerPCは米国イリノイ州のモトローラ社の商標名）は、この運動システム１０のための要件を充足すると考えられる。 運動セッションを設定するため、運動セッションを対話モードで制御するため、及び、後で運動セッションを要約しセッションの統計を比較するために、運動システム１０の使用を容易にするために、慣用のコンピュータグラフィックユーザーインタフェース（GUI）に関する現在のユーザーの知識を有利に活用することができる（そのような体験のないユーザーに対しては、そのようなGUIのための多様な文献又は情報源がある。）例えば、コンピュータシステム１６は、Wind ows９５やWindowsNT（いずれも米国マイクロソフト社の商標名）、又は、Machin tosh System ７（米国カリフォルニア州のアップル・コンピュータ・インコーポレイテッド社の商標名）、又は、Ｎｅｘｔオペレーティングシステム（米国カリフォルニア州のネキスト・コンピュータ・コーポレーシヨン社の商標名）のような代表的なGUI型オペレーティングシステムを用いることができる。 更に、この種のGUIは、それらの操作の易しさと、すでに熟練した多数のユーザーがいることに加えて、リアルタイムディスプレイと、運動データ（例えば、速度、心搏数、地形プロフィール（起伏等）地図、）の記録に適している点で特に有利である。 そのようなGUI及びソフトウエアプログラム１８中の適当なオプションは、ユーザーにディスプレイ死体ものを選択する融通性を与える。 更に、運動システム１０の高度な実施形態においては、第３者の評価プログラム、運動日記ソフトウエア、インターネット／モデムレーシング及びその他の特殊機能による運動データのデータ収集が得られる。 媒体プレーヤー３６は、使用される特定の記憶媒体２０（いかに述べる）に適する任意のタイプのものであってよい。 多くの実施形態において、媒体プレーヤー３６は、コンピュータシステム１６自体に搭載されると考えられるが、外部機器を用いることもできる（コンピュータシステム１６が後述するネットワークコンピュータ又はネットワークターミナルを有するものである場合は、特に「外部的な」機器を用いることができる）。 好ましい実施形態では、CD-ROM型媒体２０ を用いるので、好ましい実施形態に使用される媒体プレーヤー３６は、CD-ROMドライブ又はDVDドライブ(Digital Versatile Disk Format)である。 最近市場に参入してきている高能力フォーマットであり、DVDのディスクプレーヤーはCD-ROM ディスクをプレイすることもできる。 ）より高容量の媒体が普及してきているにつれて、新規な付加価値を加える余地のあるより高品質なビデオやより長時間の運動トレーニングプランを媒体２０ に組み入れることができる。 そのような要素の例としては、対話式コーチ、随意選択することができる多重音楽トラック、例えば、クラシック、ロック、ジャズ、ラップ、ボーカル、自然環境サウンド等がある。 コンピュータシステム１６のオーデイオサブシステム３８は、媒体２０に記憶されたオーデイオデータを再生する。 この目的のために、コンピュータシステム１６は、適当な「サウンド・ボード」を有している。 （ここでいう「ボード」とは、業界の慣用用語であるが、ここでは多少誤称の嫌いがある。なぜなら、今では多くのコンピュータにおいてそのような機能がマザーボードに一体に組み込まれているからである。なお、そのような単独の「ボード」は、ここには図示されていない。たいていのボードはコンピュータシステム１６の内部に設けられているからである。）オーデイオサブシステム３８は、又、電気信号をユーザーが聞き取れる音声に変換するために、少なくとも１つのスピーカー４４（又はヘッドホーン）を備えている。 図１には、スピーカー４４はモニター４２の一例であるテレビ４６に組み込まれたものとして示されている。 ビデオサブシステム４０は、媒体２０に記憶されたビデオデータを再生し、テレビ（TV）タイプのビデオ及び又はSVGA信号を運動システム１０のモニター４２ へ出力する。 ユーザーは、ビデオデータの再生をモニター４２（例えば、カラーテレビ、TVゴグル（図示せず）又はコンピュータモニター４８）上でみる。 モニター４ ２は、ビデオ画像を鮮明に映し出すための適当な解像度とリフレッシュ速度を有する。 今日のほとんどすべてのコンピュータは、すでに、何らかのタイプの「ビデオ・ボード」（即ち、ビデオ信号創出機能）と、コンピュータモニター４８を備えている。 これらが十分な出力を有するものである場合は、それらをビデオサブシステム４０に用いることができる。 ただし、その場合、運動システム１０をセットアップするときと、使用するときとで、運動システムの「制御操作」と「ビデオ再生」との間で観察モードを切り替えることが必要となる。 それを回避するために、そして、より高いビデオ性能を得るために、運動システム１０のための専用として、別個のビデオサブシステム４０をコンピュータシステム１６に組み入れることができる。 図１はそのような実施形態を示しており、この実施形態ではテレビ４６（上述したようにオーデイオサブシステム３８が使用するためのスピーカー４４を含む）は、補助ビデオボード（通常はコンピュータシステム１６内に内蔵されているので図示されていない）によって「駆動」される。 この実施形態では、コンピュータシステム１６の主ビデオボードは、コンピュータモニター４８を駆動し、コンピュータシステム１６の補助ビデオボードは、外部テレビ４６を駆動する。 この構成は、又、外部テレビ４６をユーザーの近くに設置し、専用のコンピュータモニター４８を備えたコンピュータシステム１６は任意の便利な場所に設置することができるという利点をもたらす。 非常に高性能指向の実施形態向けには、ユーザーへのビデオデータのディスプレイに高い解像度を与え、円滑な可変速を可能にするための「所有」ビデオボードをビデオサブシステム４０に装備して特殊化することさえできる。 そのような「所有」（所有権を主張できる）ビデオボードの搭載を実現するためには、多くの近代的コンピュータ機器のうちの特定の機構、例えば、フラッシュROMに記憶されたプログラム可能なBIOSを用いるのが有利である。 今日では、ビデオボードを含む多くの最新エレクトロニクス機器は、一般にBIOS（Basic Input and Outp ut system）と称される予め記憶されたプログラムを実施するマイクロプロセッサを用いる。 今日、そのようなBIOSは、表向きはエンドユーザーが後でBIOSを「 バグ修正」としてアップグレードすることができるように、フラッシュROM集積回路内に記憶されることが多くなってきており、OEM（相手先商標製造会社）によっていろいろな改良が研究開発されている。 フラッシュROMは、適当な知識を有する人であれば、何回でも消去してプログラムし直すことができる。 （ROM：R ead Only Memoryは、フラッシュROMという文脈の中では誤称であるが、エレクトロニクス業界ではまだ使用している用語である。）本発明の幾つかの実施形態においては、運動システム１０のための特に能率的な実施形態を創出するために適当な既存のビデオボードのフラッシュROMを再プログラミングして使用する。 ただし、「所有」ビデオボードは、本発明のビデオサブシステム４０の必須の構成要素ではない。 十分なレベルの性能を提供する既存の市販ビデオボードは多数存在する。 市販のビデオボードで十分なレベルの性能が得られるということは、有利である。 なぜなら、カスタマイズされたビデオに高い代価を支払うことを好まない人もあり、そのようなビデオをインストールして使用することを（例えば、コンピュータにオプションを自分でインストールしたり、構成したりする技術的知識や自信がないために）好まない人もいるからである。 更に、ビデオボードは、常時改良されているので、怠慢なメーカーによって供給されたビデオ機能は、やがて運動システム１０にとって望ましいものに取って代わられるかもしれないからである。 しかしながら、現在市販されている怠慢なメーカーのビデオ機能は、特に解像度と速度の点では、ユーザーの常に高まっている期待には若干及ばないのが常であるという見方をとることもできる。 いずれにしても、本発明は、それぞれの特定の状況に応じて標準のビデオ機能でも、特別に誂えられたビデオ機能でも選択的に使用することができるという利点を有する。 どのようなタイプのビデオボードを用いるかに拘わらず、媒体２０は、随意選択として、適当なビデオドライバの最新バージョンを装備することができる。 媒体２０がコンピュータシステム１６に搭載されたならば、そのビデオドライバの新旧度が（例えば、ウインドウズ９５のオートラン操作で）チェックされ、ドライバが適正であれば、コンピュータの体験がほとんど又は全くないユーザーであっても、アップデート手順に従って案内される通りに実行することによってドライバをアップデートすることができる。 新生技術は、コンピュータシステムというものの定義を常に書き換えているが、本発明の運動システム１０は、そのような進歩発展する技術を有利に採用することができる。 特に、本発明に用いられるコンピュータシステム１６は、必ずしもそのすべての構成機器を物理的に１つの「箱」内に、あるいは１つの場所に納める必要はな胃ことに留意すべきである。 コンピュータネットワーク、特にインターネットは、今日、コンピュータの能力を相当に拡大している。 本発明の運動システム１０は、そのような技術を利用することもできる。 例えば、世界中の異なる大陸に居住するユーザーが、いろいろなスポーツ競技や、コーチによる指導付き運動プログラムのために「共同」運動セッションを一斉に実施するために、 インターットで結ばれたネットワークコンピュータ（NC）と、（おそらくは更に別の大陸に設置された）サーバーコンピュータ上の記憶媒体２０と共に本発明の運動システム１０を用いることができる。 別法として、運動システム１０は、１台の強力コンピュータシステム１６を用いて、運動器具１２の多数のインスタンスにおいて多数のユーザーのための運動セッションを実行することもできる。 それらの運動セッションは、媒体２０からの全く異なるデータを用いて全く異なるものとすることもでき、あるいは、多人数が一斉に又は競技として実施する運動セッションとすることもできる。 例えば、健康クラブの場合は、１台のコンピュータシステム１６を備えた運動システム１０を用いて、健康クラブの各個人会員ユーザーのために各個人の好みや能力に適合する態様でいろいろな異なる運動器具１２を同時併行的に制御することができる。 好ましい実施形態では、１つの運動コース（例えば、通常１つの４５分間運動セッション）のための情報を媒体２０のCDユニットに記憶させておくことができる。 （４５分間運動セッションは、例えば、反復して実施してもよく、あるいは、それをより短いセッションに分割していろいろな順序で実施するようにしてもよい。）ただし、より高い容量の媒体２０が利用できるようになってきている今日では、より長いコース、更には複数の異なる互いに関連性のないコースを１つの機械的な記憶ユニットに記憶させることができる。 又、本発明にはCD（コンパクトディスク）以外の記憶媒体を用いることもできる。 例えば、レーザーディスクは、本発明に好適である。 更に、より高い容量の記憶媒体が利用できるようになってきている今日、 それらの記憶媒体（例えば、DVD媒体）も、本発明に適用できる。 あるいは又、 媒体２０を、コンピュータシステム１６内の適当な大容量記憶装置、例えばネットワークサーバーの超高容量ハードドライブに記憶させることもできる。 媒体２０（図３参照）は、３つの一般的なタイプの予め記録されているデータファイル５０、即ち、ビデオファイル５２（例えば、圧縮されたAVI又はMOVフォーマット）と、オーデイオファイル５４（例えば、WAV、MIDI及びその他のフォーマット）と、正規化された地形特徴データ（例えば、坂のデータ）のテーブル（表）ファイル５６を収容している。 テーブルファイル５６は、地形特徴をビデオファイル５２中の幾つかの特定の時点に関連づけている。 特に、ビデオファイル５２は、従来のシステムに通常用いられているものとは異なる。 本発明の運動システム１０は、本物の運動コースに代わる代替画像を呈示するためにコンピュータアニメーションやコンピュータグラフィックを用いない。 そのような技術は、周知のように労働集約的であり、時間と費用がかかる。 そうではなくて、本発明の運動システム１０は、実物の運動コースから実際に撮影したビデオを用いる。 従来技術の大抵のものとのこの基本的な相違は、本発明を用いてする運動を遥かに本物に近い感覚のものとし、しかも、媒体２０を開発する費用を遥かに安くする。 いろいろなタイプのオーデイオファイル５４を提供することができるが、それらのうちの２つ、即ち音声オーデイオファイル５８と、音楽オーデイオファイル６０は、一般に慣用の態様で用いられる。 音声オーデイオファイル５８としては、例えば、現在健康クラブで人気のあるスピニング・トレーニングを本発明の運動システム１０によって提供される自然環境のシミュレーション下でトレーニング命令を与えるスピンマスターを用いて家庭内で実施することができる。 ただし、本発明においては、従来の運動システムでは通常みられない２つの他のタイプのオーデイオファイル５４を用いることができる。 それらは、環境オーデイオファイル６２（例えば、鳥などの動物や、木々にそよぐ風、流れる水の音等）と、 効果オーデイオファイル６３（例えば、自転車のギアチェンジ等の音響効果）である。 もちろん、自然のシミュレーション効果を高めるために環境音声を用いることは古くから知られているが、自然をシミュレートした運動システムの分野では知られていない。 先に述べたように、従来技術の運動システムは、主として、 コンピュータアニメーションと音響内容に依存しており、それらは、一般に、「 漫画」に類する品質のものであった。 又、音響効果の使用は、（例えば、コンピュータゲームにおいて）長い歴史を有しているが、他のタイプの音響内容と組み合わせて、又、本発明のような態様では実施されていない。 媒体２０には、又、コンピュータシステム１６にロードしてコンピュータシステム上で実行するためのソフトウエアプログラム１８を含めることができる。 ただし、それは必須要件ではに。 ソフトウエアプログラム１８は、完全に別途に（例えば、電子掲示板システムっＢＳ又はインターネットサイトからダウンロードすることによって）供給することができる。 ソフトウエアプログラム１８の実行バージョンは、使用する前にその都度媒体２０からロードするのではなく、コンピュータシステム１６の大容量記憶装置に記憶させておくことができ、それによって、１単位の媒体２０の容量の全部をデータファイル５０に割り当てることができる。 別法として、１つのバージョンのソフトウエアプログラム１８を媒体２０の幾つかの（必ずしもすべてのではなくてもよい）インスタンス（オブジェクト指向プログラミングにおいて、クラスが生成するオブジェクト）に含めることができ、コンピュータシステム１６にすでにロードされ、実行している既存のバージョンが媒体２０に記憶されているバージョンがより新しいもの（即ち、全部又は一部がアップグレード）であることを検出すると、 ユーザーは、それ以後その新しいバージョンを使用するために媒体２０からコンピュータシステム１６にインストールしたいかどうかを判断する機会を与えられる。 更に、先にも触れたように、更に別のタイプのデータ（例えば、ビデオドライバデータ更新）を媒体２０に記憶させることもできる。 本発明の運動システム１０に使用される媒体２０は、 テーブルファイル５６に本物の運動コースの位置特徴及び地形特徴を取り込むことによって、又、人がその運動コースを実際に通るときに人の目に映る景色を表すビデオデータをビデオファイル５２のために取り込むことによって、又、オーデイオファイル５４のためにオーデイオデータを取り込むことによって（例えば、取得した地形及びビデオデータにマッチするようにヴォイスオーバー（画面外の声）及び音楽のサウンドトラック又は自然環境の音をダビングすることによって）、又、これらのすべてを媒体２０内に同期情報と共に記憶させることによって作成される。 正規化された地形特徴データをマッピングするこの一般化された方法は、新しいビデオ環境を創生するのを容易にする。 地形特徴データは、地形特徴の変化がユーザーにとって円滑で連続したものと見えるよう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。 この運動システム１０が使用する地形特徴のタイプは、広範囲に変更することができる。 本発明者らはこの運動システム１０を最初に開発したときは、本物のコースには斜面（坂）の傾斜度にいろいろな変化があるから、コンピュータシステム１６は本発明がシミュレートすることができる１つの地形特徴であると考えた。 しかしながら、他のいろいろな地形特徴も使用することができるのである。 例えば、ローイングマシーンを運動器具１２として使用する場合は、川を上り、 あるいは湖を横切って船を漕ぐ体験をシミュレートするために潮流と風を地形特徴データとするのが適当であろう。 あるいは又、例えば土の道から砂浜、更にアスファルトのランニングトラックに至るまで走行表面の変化のシミュレーションも、１つの例である。 更に、直接にはシミュレートしにくい地形特徴（例えば、高度や温度変化）でも、データファイル５０に記録することができ、ソフトウエアプログラム１８は、現実のコースでユーザーに要求される変化する運動努力レールをシミュレートする可変「ハンディキャップ」（「間接フィードバック」と称する方が好ましい）を課する適当な態様で運動器具１２を制御するのに用いることができる。 又、 間接フィードバックは、現時点までの運動セッションの特徴に基づいて、あるいは、統計学的に集められたユーザー情報に基づいて、特定の運動シナリオを予測するのにも用いることができる。 そような間接フィードバックを用いてソフトウエアプログラム１８を実行するために、ファジー理論技術を有利に用いることができる。 従って、媒体２０に記録するのに適する広範囲な地形特徴が存在し、そのような広範囲な地形特徴が本発明の運動システム１０の範囲に含まれる。 地形データの品質を高めるために、地形データを正確な基準６４（図４）を参照することによって得ることができる。 本発明の好ましい実施形態では、そのような基準６４として、衛星航法システム（GPSシステム６５）への参照を用いる。 ただし、地上無線システム、工学システム、及びその他の古くから使用されている慣用のシステムをこの基準６４として用いることができる。 同様にして、電子高度計、走行距離記録器、電子式又は通常の傾斜計、及び、運動コースの視覚プレビューに基づく手動加算による傾斜度情報も、使用可能な基準６４の例である。 サイクリング（自転車走行）のための傾斜地形データとビデオデータを同時に収集するために本発明が用いる１つの方法は、ある特定の運動コースの既知の全走路を記録し、ビデオカメラと、そのビデオデータをログ(記録)するPCとのファイアワイヤ接続を用いてビデオをリアルタイムで記録し、傾斜地形に従って実際のサイクリストの走行速度（即ち、６°の傾斜面では走行速度８MPH、０°の傾斜面では走行速度２０MPH等）から収集された実験データから導出された正規化データに従って走行速度を変化させることである。 このようにして、走行速度及び傾斜データをデジタルビデオと（リアルタイムで）同期させることができ、併行して記録された傾斜と時間間隔をデジタル又はアナログビデオフレーム率／秒で等分に割り切れる要にすることができる。 図４は、タイムラインフォーマットで媒体２０に記録される本発明の好ましい実施形態の主要な要素を示す。 ビデオフィル５２のためのビデオデータ６６と、 テーブルファイル５６のための地形コースデータ６８とは同時に一時的データベース７０に集められる。 次いで、オーデイオファイル５４と、 ソフトウエアプログラム１８を含める場合はそれとをデータベース７０に加えてデータベース７０を完成し、媒体２０が書き込まれる。 オーデイオファイル５４ とソフトウエアプログラム１８は、ビデオデータ６６を収集する時点に対して任意の時点でデータベース７０に加えることができる。これは、本物のセッティング（必ずしもビデオデータ６６のためのものと同じではない）内で取得することができる、あるいは、自然の音の「ストック」データ（本物の自然セッティングから得られたものでないものも含む）から導出することができる環境オーデイオファイル６２に関しても当てはまる。ソフトウエアプログラム１８（図３）は、 入力、出力及び処理（プロセシング）という３つの慣用のタスク（仕事）を実行するのに用いることができる。プログラム１８は、媒体２０からデータファイル５０を入力として受け取り、通信リンク２６を通して送られてくるMS変換器１ ４からの速度センサー２４（及び随意選択として用いられる他のセンサー）のデータをも入力として受け取る。出力としては、プログラム１８は、運動器具１２ でのユーザーの成績を媒体２０の内容がプレーされている速度及び態様に関係づけるために抵抗装置２２の動的制御のための制御データを通信リンク２６を通してMS変換器１４へ送る。好ましい実施形態では、ソフトウエアプログラム１８ は、モデル時間ベースプロセスを用いる。その場合、ソフトウエアプログラム１ ８は、現行の運動コース内の速度及び位置をほぼ６０ミリ秒間隔で計算する。 M- S変換器１４は、データを非同期的にソフトウエアプログラム１８へ供給する。次いで、運動コース内の現時点.の「位置」に対応する地形データが取り出されて処理され、モデル時間ベースプロセスがビデオ再生速度を調節してビデオの位置を運動コース内のユーザーのバーチャル位置と同期させる。このモデル時間ベースプロセスは、MS変換器１４からの新しい速度データの入来によって中断され、別のサイクルを実行してその新しい速度データが入ってきたときの速度及び位置を計算し直す。従って、好ましい実施形態では、MS変換器１４は、そのような速度データを最高６０ミリ秒ごとに１回の割合で送信し（送信間隔が短いほど計算の円滑度が高くなる）、モデル時問ベースプロセスは、速度センサー２４ から速度の報知を受けるたびに抵抗装置２２を設定する旨を指令する。望ましい抵抗レベルは、モデル時間ベースプロセスが１つの速度報知と次の速度報知との間で計算するパワーレベルの時間平均として計算される。かくして、MS変換器１４は、運動器具１２に作用する抵抗装置２２の抵抗レベルを、該変換器が受け取った速度データと、媒体２０に記憶されているコース情報に含まれるパラメータ（即ち、地形特性、例えば図７及び８参照）の関数として制御自在に調節することができる。しかしながら、ビデオ再生のために用いられる同期速度は、ビデオのタイミングが可変であり、必ずしもリアルタイムと関連させる必要がないという事実によって多少複雑になる。この問題に対処するために、本発明は、抵抗装置２２のための制御データをビデオ時間の１秒間に１回の割合で送信し、スキップされたビデオ時間（秒）があればそれに対応する時間には制御データの送信を省く。このようにして、ソフトウエアプログラム１８は、ビデオの再生と、ユーザーが抵抗装置２２から受ける抵抗度（困難度）のフィードバックとの間に正しい整合を維持する。地形特徴のグラフや、コース内でのユーザーの相対位置等の有用な特徴も、モニターとして用いられるテレビ４６にポップアップ式ウインドウとして、又は、別個のコンピュータモニター４８に容易に表示することができる。ビデオファイル５２の実際の再生のためには、好ましい実施形態では、所望の出力特性を得るために慣用のAvtive Movie(アクティブ・ムービー)フィルタグラフを用いる。 Avtive Movieフィルタグラフは、かなりの融通性を与え、いろいろな異なる「Movie」フォーマットの使用を可能にし、ソフトウエアプログラム１ ８に「再生」、「一時停止」、「再開」、「リセット」、及び「停止」等の広汎なユーザー命令機能を含めることを可能にする。更に、好ましい実施形態では、 ソフトウエアプログラム１８を使用し、運動システム１０の再生速度に受け取った整数値の速度データを浮動小数点値に変換するために１，０００の分母を用いた関数で運動システム１０の再生速度を変更する。それによって、解像度の調節をし、ユーザーが自分の運動内容を微調整することができるように課なりの程度の制御を行うことを可能にする。ソフトウエアプログラム１８の多くの側面は慣用のものとすることができる。例えば、ビデオ及びオーデイオデータの順方向再生のための技術（例えば、上述したAvtive Movie技術）としては、それらの再生速度を変更する技術も含めて、 現在広く用いられている技術が存在する。又、データテーブル（表）を記憶し、 マイクロプロセッサ及び通信回路を制御するための技術も、周知である。 （通信回路を制御するための情報は、通常、それぞれのメーカーから供給される。）従って、ソフトウエアプログラム１８の作成は主要なタスクではあるが、熟練したプログラマであれば、現在のコンピュータ言語を用いて作成することができる。本発明においては、MS変換器１４に使用されるマイクロコントローラ２８と通信するための３２ビットのルーチンを書くためにVisual C++ライブラリとMicros oft Foundation Classライブラリ（いずれも、Microsoft社の商標名）を使用する。それらは、Avtive Movieを用いてビデオファイル５２をAVI又はMOVフォーマットで再生する。この方法は、又、ソフトウエアプログラム１８を一般に使用されているWindows９５やWindowsNT（いずれも米国マイクロソフト社の商標名）のオペレーティングシステムで操作することを可能にする。操作において、運動システム１０は、高度にユーザー対話型である。しかしながら、この対話特徴は、従来のシステムにおけるように押しつけがましいタイプのものではない。例えば、ソフトウエアプログラム１８のセットアップ手順では、運動器具１２の選択については適合する幾つかのタイプのリストから選択するように指示する。ユーザーによる選択がなされると、運動システム１０が自動的に始動され、選択された特定の運動器具１２から取り出されたユーザーの速度データを受理する。ユーザーは又、希望の運動の難易度の公称レベル（例えば、容易、現実的、困難等）、希望するオーデイオ出力のタイプ（例えば、音量、音楽又は自然の音等）及び運動実施中にみたい追加のフィードバック情報（例えば、 心拍数、速度、距離、カロリー等）をしていするように養成される。フィードバックとしてのこの情報は、モニター４２上に（例えば、ビデオの再生画面へのスーパーインポーズで）、又は、運動器具１２に組み込まれたディスプレイユニット（図２）上に、又は、別個のディスプレイユニットに表示させることができる。かくして、ユーザーは、１つの特定の運動器具１２について１回運動システム１０をセットアップすることができ、その後は特定の運動セッションのために必要に応じてセットアップすればよく、それ以降は運動システム１０が自動的に作動するのでユーザーは何も煩わされる必要はない。図５は、好ましい実施形態における対話式難易レベル設定機能がどのようにして作動するかを示す。運動器具１２の抵抗設定値の可能範囲が、機器レンジ７４に０から１００の間に線形整数でマッピングされる。次いで、ある運動コースの地形特徴のレンジ（範囲）が正規化され、この機器レンジ７４にマッピングされる。各コースに関して、媒体２０のテーブルファイル５ ６（図３）を用いて、正規化された地形特徴値をその特徴値が収集された相対時間に関連づけるサブレンジ７８のルックアップ表７６（図７）を作成する。次いで、簡単な乗数を用いて、運動器具１２の全動的機器レンジ７４内で正規化地形特徴データのサブレンジ７８の度合を算定する。この乗数は、運動器具１２の抵抗をシミュレートされた現場の運動の抵抗にマッチさせることによって体験に基づいて算定される。使用される特定の抵抗装置２２の設定値による実際の地形特徴の校正は、すべての媒体２０に共通であるが、コースの特徴のレンジ及び時間の規則数列は、各コース内に示された独特の地形によって異なる。図６は、ユーザーがいつでも運動器具１２の抵抗設定値を増減することによって地形特徴データのサブレンジ７８を移行させることができることを示すグラフである。相対的地形特徴値は、不変であり、ユーザーが受ける抵抗の全体的レンジ（範囲）を単純に直線的に移行させる。これによって、媒体２０のあらゆるユニットをユーザーが望むままに難しいレベル又は易しいレベルとして設定することができる。地形特徴データは、コース全体を通して起こる時点と一緒に（即ち、ビデオファイル５２内の位置に関連づけて）媒体２０のテーブルファイル５６に記憶されている。媒体２０中の１つのコースを始動させると、テーブルファイル５６コンピュータシステム１６内の一時記憶装置内へロードされる。そして、ルックアップ表７６が作成される。次いで、地形特徴の変化をリンク付けされたリスト８０ （図８）へロードすることができる。あるいは、ルックアップ表７６（図７）から直接地形特徴の変化にアクセスすることができる。指定された時間間隔で、地形特徴データがアクセスされ、その時点に対応する地形特徴の情報がロードされる。その地形特徴の情報に応答して、抵抗が計算されてMS変換器１４へ送信され、それに基づいてMS変換器１４は、運動器具１２の抵抗装置２２を制御する。かくして、実際に人間の目に見える本物の運動コースの地形を表す地形特徴データを用いて、自動的に抵抗装置２２の設定値を変更し、それによって、ユーザーに動的な（適宜変化する）難易レベルを課する。好ましい実施形態では、ビデオの再生速度は、ソフトウエアプログラム１８の制御下で、ユーザーの努力（運動器具１２での運動速度）に応じて、即ち、速度センサー２４からの速度変化に関するデータに応答して変化される。ビデオサブシステム４０は、ビデオの再生を円滑で終止安定させ、画像の振れを防止する。図８は、Video Speedファンクション(Hwnd，Spd)を用いてビデオの再生速度を表示するために媒体２０の地形特徴データがソフトウエアプログラム１８によって使用される態様を示す。 （ここで、Spdは、基準速度（即ち、平常再生速度）である１，０００である。Hwndは、開かれたビデオファイル５２のためのポインターである。）かくして、バイクでの走行に対しては１ ５mp、ランニングに対しては６mph、ハイキングに対しては３mphというように典型的な速度を予め入力されているビデオデータ６６は、ユーザーが基準速度で動いていれば、Video Speedファンクションを介してビデオプレーヤーに１，００ ０を出力させる。次いで、ユーザーが速度を上げれば、数字を１，０００より上昇し、速度を落とせば数字を下げる。媒体２０に記憶されたいろいろなオーデイオデータは、ビデオ環境を向上させるために、又、ユーザーを最適なトレーニングレベルにまで誘導するために、又、ユーザーの全体的運動体験を向上させるために、いろいろな異なる態様で用いられる。例えば、音声オーデイオファイル５８は、ユーザーの楽しみや、気晴らしや、生理学的な鼓舞のために戦略的な時点で再生される。音声オーデイオファイルは、例えば、ユーザーが最適なトレーニングレベルより上であるいは下で動作したことが認められたときに（例えば、スピードアップさせるために、又は、 心拍数が高いこと、やその他の肉体的危険を警告するために）再生される。又、 所望ならば、音楽オーデイオファイル６０又は環境オーデイオファイル６２は、常時再生されるようにしてもよい。例えば、各々長さ１〜２分程度（容量約２０〜３０キロバイト）の幾つかの小さい音楽オーデイオファイル６０を媒体２０に記憶させておき、それらを常時又は間欠的に再生するようにし、一連のものとして連結してもよく、ループ状に連結してもよい。特に、音楽は、トレーニングのうちあるユーザーが従事する部分を補足するように選択することができる。従って、ウオームアップ、トレーニング及びクールダウンにそれぞれ適合する異なるタイプの音楽を演奏させることができる。あるいは、所望ならば、環境オーデイオファイル６２も、音楽オーデイオファイル６０の場合と同じ態様で再生することができる。本発明の運動システム１０は本物の運動コースをシミュレートすることができるので、多くのユーザーは、本物のセッティング（環境、背景及び情景等）と合致する自然の音を聞きたいと思うことが予想される。本発明の運動システム１０が提供する包括的な体験は、高度の現実的なシミュレーションを可能にする。適正なタイプの運動器具（例えば、エクササイクル（ 商標）（ペダルを踏むだけの屋内運動器械））を用いれば、韻律（リズム）のような特徴をシミュレートすることができる。本発明のもう１つの特に有用なシミュレーション特徴は、重力運動量がシミュレートされることである。抵抗の変化は、地形コースデータ６８を作成するために用いられた本物の傾斜面を歩行又は走行するときに体験する質量効果及び運動量をシミュレートするために制御することができる。ソフトウエアプログラム１８ に適当な心拍数センサー及び適当なモジュールを追加すれば、（以下に述べる「 ギアチェンジ」式シミュレーションの例を更に向上するものとして、あるいは、 全く別個のものとして）一定の代謝率トレーニングを与える機能を提供することができる。本発明が実現したもう１つのシミュレーション特徴は、ギアチェンジである。例えば、ギアチェンジをシミュレートするためにソフトウエアプログラム１８に「定常レベル」というメニュオプションを設けることができる。この「ギアチェンジ」は、ユーザーが直接制御することができるようにしてもよく、あるいは、 ユーザーの運動速度（又はそれから計算された運動の複雑な変量）や地形情報（ やはり地形コースデータ６８のテーブルファイル５６内にある）のような特定の特徴に関連して自動的に行われるようにすることもできる。これを可能にするために、速度センサー２４を用いることができる。即ち、速度センサー２４を介して、シミュレートされた走行地上距離を、回転数（又は単位時間当りの分数回転数）を単位時間当りに走行した距離に変換するための距離常数を用いて導出する。速度センサー２４は単なる韻律センサー又はRPMセンサーであるから、例えばエクササイクルのような運動器具に任意の数のバーチャルギアを設けることができ、各ケースごとに異なる距離常数を用いることができる。この距離常数は、バーチャルギア比に比例させることができる。その場合、バーチャルギアチェンジに比例して抵抗装置２２（即ち、ブレーキ）も変化される。例えば、２ １ギアシステムの場合、各バーチャルギアに１つづつ合計２１の異なる距離常数が用いられる。同様にして、MS変換器１４への入力としてのブレーキ抵抗を変更するために異なる抵抗係数が用いられる。本発明の運動システムの更に他の特徴は、ペーサーを追加することができることである。動物オブジェクト又は人間（例えば、サイクリスト又はランナー）の絵の形としたペーサーをビデオデータ６６に含めることができる。そのようなペーサーは、ビデオデータ６６を最初に収集するときに含めてもよく、あるいは、 慣用のデータ収集後ビデオ編集技法によってペーサーを追加してもよい。ペーサーは、その特性が（例えば、運動セッションのセットアップの一環として）初期化されると、ソフトウエアプログラム１８の制御下で、モニター４２のビデオ再生画面にユーザーに対してユーザーの運動努力に比例した位置関係で現れる。以上、本発明を実施形態に関連して説明したが、本発明は、ここに例示した運動システム１０の実施形態の構造及び形態に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変更及び改変を加えることができることを理解されたい。

産業上の利用分野本発明の運動システム１０は、極めて広範囲のセッティング（環境、背景、情景）への応用に適している。本発明の運動システム１０は、在来のジムや健康クラブ、家庭及び医学理学療法施設等に、更には、スポーツ及び軍事訓練にさえも利用することができる。本発明は、シミュレーションによって、自然をユーザーの手元に「呼び込む」ことができ、その場には存在しないかもしれない自然を「 再現」することができ、多数のユーザーを運動トレーニング、共同運動、又は運動競技やスポーツイベントのために「バーチャル」自然の中に集合させることさえできる。自然を運動の中に再導入することによって、本発明の運動システム１０は、フィットネスやトレーニング養生法において反復される運動の退屈さに対する実行可能な解決法を提供する。実世界の環境の画像及び音声記憶媒体に記憶させておいて再生することができ、ユーザーにカントリーサイドのバイク旅行や、山へのハイキングを始め、その他いろいろな競技会などの体験を提供することができる。運動システム１０は、トレーニング及び運動養生法との適合性、並びに、フィットネスの向上をもたらす身体活動のプログラムを評定し、規定し、企画する上での能率を促進する現実的なユーザー制御による環境を創生する。ジム、健康クラブ、家庭及び医療施設等の不自然なセッティングにおいて、 ユーザーは、彼等の実際の周囲環境の現実に気を紛らわされることなく、本発明の運動システム１０によって創出されるシミュレートされた自然セッティングに没頭することができる。本発明の運動システム１０は、又、特定の運動シナリオのための特定の条件群を事実上何回でも再現することができる。それによって、ユーザーは、現実的に、そして能率的にトレーニングをすることができ、自己の進歩を正確にベンチマークテストすることができる。しかも、そのようなトレーニング及びベンチマークテストは、特定の自然条件が「季節はずれ」でるときでも、あるいは、実際の自然セッティングが地理的に遠く離れすぎている場合でも、実施することができる。例えば、ランナーユーザーは、日本の富士山の頂上への徒歩レースのためのトレーニングをすることも可能である。この例の場合、多くのユーザーは、そのようなシミュレートされたセッティングで運動ができ、そのようなイベントのために必要な体調を整えることができるだけで満足するであろうし、あるいは又、 可能な限りの現実的な態様でトレーニングをしたという確信をもって、毎年恒例の夏季富士山登頂徒歩レースに参加するために実際に出かけていく人もあるであろう。 （実際、山に住んでいる人よりも、ある意味で豊富なトレーニングを積むことができる。なぜなら、山に住む人は季節的な天候の変化によって制約を受けるからである。）又、他の例として、軍事訓練のためのユーザーは、シミュレートされた速い潮流と、風及び寄せ波の状況下で、しかし本当のトレーニング運動の危険を伴うことなく、特定の海浜へ接近するための筏漕ぎの訓練をすることもできる。本発明の運動システム１０は、又、運動の社会的内容を向上又は変更することもできる。例えば、「トゥールド フランス」ロードレースのためにトレーニングをしている競輪選手は、同じ目的を持つ他の人と「競争する」ことができ、あるいは、友人同士が、風光明媚なアイルランドのカントリーサイドのシミュレートされた創作を通して社会的な（グループでの）自転車走行を行うこともできる。これらの例に用いられる運動器具１２は、必ずしも同じ国に置かれている必要はない。これらの例は、インターネットのようなネットワークで接続されたコンピュータシステム１６のグローバルな（地球規模の）広域実施の一例である。もちろん、上述したような状況下で運動システム１０をいろいろな異なる地域で別々に利用するユーザーは、互いに連絡を取り合い、互いを積極的に認識し合いたいと思うかもしれない。そのようなことは、益々一般化してきている技術を用いて（例えば、「ビデオ会議」型の機能を運動システム１０に組み込むことによって）コンピュータシステム１６のネットワークを介しての現実的なオーデイオ及びビジュアル通信によって可能とされる。更に、そのようなユーザー間のオーデイオ及びビジュアル通信のために、実際のユーザーの人物画像の表示は随意選択とされるか、あるいは不要とされる場合、 ユーザーの「代わり」を用いることができる。そのための技術は、本当のプレーヤーの、バーチャル界での「代わり」として神の化身が利用されているコンピュータゲームから拝借することができる。かくして、運動システム１０は、細身の化身を「装った」太った人、あるいは、若い化身を「装った」年をとった人が自意識を持つことなく運動することを可能にする。同様にして、大勢のランナーが、個人個人自身がそれぞれの性と人種を知っているだけで、「匿名で」一緒にトレーニングをすることができる。運動システム１０は、又、特別の対話式運動を創作するのにも用いることができる。理論的には、プロのフットボールのランバック選手は、新しいプレイを修得するために適当な運動器具１２を用いることができる。ランバック選手は、３ ６０°回転踏み車を用いて、４０秒のプレイを６０通りの異なる態様で練習することができる。それに必要な量のビデオデータ６６は、媒体２０の１ユニットに容易に保持することができる。ランバック選手が彼の走り方を選択すると、ソフトウエアプログラム１８がユーザー（ランバック選手）の動きに対応する適切な媒体２０のシーケンスをプレイする。更に、本発明の運動システム１０は、それを他の慣用の技術と組み合わせることによって特に楽しい型の運動を創作するのに用いることができる。例えば、運動を退屈であると感じる人は、 在来のビデオアーケードゲームの特徴を本発明の運動システム１０と組み合わせることによって、楽しめる、そして、又やりたいと思うような態様で運動する方向に誘導される。本発明の運動システム１０は、又、リハビリを助成するのにも有用である。運動システム１０を障害者用に設計された運動器具１２に適用することによって、 障害者が身体療法を続けたいと思うように誘導することができる。身体療法を処方する医師は、患者が治療を終えた後も身体運動を続けたいと思うほどにまで患者の意欲を維持するために、運動システム１０を用いることができる。年輩の人は、必要に応じて運動の難易レベルを自動的に比クックするように指示された運動器具１２と共に、心拍数に厳格な制限を設定して運動システム１０を用いることができる。それによって、リハビリのために運動を必要とするどんな人に対しても安全なトレーニングを与えることができる。本発明の運動システム１０は、大部分慣用の技術を用いて構成される。今日、 適当に制御可能な抵抗装置２２及び速度センサー２４を装備した運動器具１２がすでに市販されている。更に、コンピュータシステム１６及びMS変換器１４の場合も、その基礎をなすハードウエアは、少なくともMS変換器１４に関しては独特の態様で組合わされているが、全体的に慣用のものであってよい。同様に、媒体２０は、それに記録するためのハードウエアと共に、物理的には完全に慣用のものであってよい。本発明の運動システム１０は、又、すでに速度センサー２４及び抵抗装置２２ を装備している、あるいは、後に追加することができる運動器具１２に後付けキットとして構成することもできる。そのような後付けキットは、速度及び抵抗情報を搬送する既存のデータリンクへのタップを有するものとすることができる。運動器具１２からの情報は、MS変換器１４へ差向け、そこからそのデータ（情報）を通信リンク１６を介してコンピュータシステム１６へ送る。次いで、ソフトウエアプログラム１８が難易度情報をMS変換器１４へ戻し、MS変換器１４が運動器具１２の抵抗装置２２に上述したいろいろな態様で指令する。抵抗装置として電気−機械的ブレーキ装置を備えたバイクスタンド（即ち、個人的なエクササイクルではないバイク）にさえも、運動システム１０を後付けすることができる。運動システム１０に対する消費者の関心のキー‐ポイントは、媒体２０に可能とされる多様性である。本発明のユーザーは、シミュレーションによって、カリフォルニアの太平洋岸高速道を１日で自転車で走破することができ、次の日にはスペイン北部のピレネー山脈をトレッキングすることができる。いろいろなコースのプロフィールの媒体２０をビデオレンタル会社から販売することができ、あるいは、ネットワーク上の所有健康クラブビデオサーバーから譲渡することができ、あるいは、対話型テレビを用いてインターネットによって入手することができ、あるいは、デジタルサテライトを用いて送信することさえできる。以上の説明から分かるように、本発明の運動システム１０は、広汎な産業上の利用分野を有している。従って、本発明の商業的有用性は広汎で永続性があると考えられる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成９年１２月２日（１９９７．１２．２） 【補正内容】 請求の範囲 １． 対話型運動システムであって、 コンピュータシステムと、 運動中にユーザーが受ける抵抗レベルを設定するための抵抗設定手段と、ユーザーが運動する速度を検出するための速度検出手段とを有する運動器具と、 前記抵抗設定手段を制御自在に設定するための、かつ、前記速度検出手段から速度データを収集するためのコントローラと、 取得された自然のビデオ画像シーケンスを含むビデオデータを収容した、予め記録された記憶媒体を再生するためのビデオ再生手段とから成り、 前記記憶媒体は、更に運動コースデータを収容しており、 前記コンピュータシステムは、前記ビデオ再生手段を再生して前記コントローラと通信し、前記運動器具からの前記速度データと、前記記憶媒体からの前記運動コースデータを処理して計算し、該コントローラに該運動器具の前記抵抗設定手段を制御するように指令し、それによって、ユーザーが該運動器具を操作する際、本物の運動コースを移動するときに体験することと同様な、運動の難易度が変化するシミュレーションを提供することを特徴とする運動システム。 ２． 前記コンピュータシステムは、予め記録されたオーデイオデータを再生するためのオーデイオ再生手段を含み、 前記記憶媒体は、更に、前記オーデイオデータを収容しており、それによって、該運動システムで運動するユーザーにオーデイオ情報を呈示することを可能にすることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の運動システム。 ３． 前記オーデイオデータは、音声オーデイオデータと、環境オーデイオデータと、音楽オーデイオデータから成る群のうちの少なくとも１つのデータを含み、 前記音声オーデイオデータは、該運動システムのユーザーに情報を送り、 前記環境オーデイオデータは、該運動システムでの運動が本物の運動コースの自然セッティングの中で行われているという幻想をユーザーに与え、 前記音楽オーデイオデータは、該運動システムで運動するユーザーを楽しくさせ、適切なムードを創出することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の運動システム。 ４． 前記オーデイオデータは、WAVとMIDIフォーマットから成る群から選択された少なくとも１つのファイル記憶フォーマットに記憶されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の運動システム。 ５． −−抹消−− ６． 前記ビデオデータは、文章によるビデオデータと、絵画像による指図ビデオデータと、絵画像による美術的ビデオデータとから成る群のうちの少なくとも１つのデータを含み、 前記文章によるビデオデータは、該運動システムのユーザーに文書情報を送り、 前記絵画像による指図ビデオデータは、該運動システムのユーザーに情報デモンストレーションにより通報し、 前記絵画像による美術的ビデオデータは、該運動システムでの運動が本物の運動コースの自然セッティングの中で行われているという幻想をユーザーに与えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の運動システム。 ７． 前記ビデオデータは、AVIとMOVフォーマットから成る群から選択された少なくとも１つのファイル記憶フォーマットに記憶されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の運動システム。 ８． 前記コンピュータシステムとコントローラとは、物理的に分離されており、該運動システムは、 前記抵抗データ及び速度データを該コントローラとコンピュータシステムとの間で送信するための通信手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の運動システム。 ９． 前記通信手段は、ケーブルを含むことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の運動システム。 １０． 前記ケーブルは、両端にRJ12又はRJ45コネクタを備えた多重対電話線タイプであり、 前記通信手段は、コンピュータポートと、前記ケーブルの一端の前記コネクタを受容するための第１ソケットに接続するためのプラグを有するアダプターを含み、 前記コントローラは、前記ケーブルの他端の前記コネクタを受容するための第２ソケットを含むことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の運動システム。 １１． 前記通信手段は、被変調赤外線ビーム通信システムを含むことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の運動システム。 １２． 前記通信手段は、無線通信システムを含むことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の運動システム。 １３． 運動器具及びビデオ再生手段を動的に制御することができるコンピュータシステムによって読取り可能な記憶ユニットであって、 記憶媒体ユニットと、 本物の運動コースに沿った各地点の位置情報及び力情報を含み、それによって、ユーザーが該本物の運動コースを通って移動し、該本物の運動コースに沿った複数の特定の地点で遭遇する力を肉体的に知覚するシミュレーションを体験するように前記コンピュータシステムが該記憶ユニットの１つのインスタンスを読んで前記運動器具を動的に制御することができるようにすることを特徴とする運動コースデータと、 前記運動コースから取得され、前記記憶媒体ユニットに記憶された自然のビデオ画像シーケンスを含み、それによって、ユーザーが該本物の運動コースを通って移動するシミュレーションを体験するように前記コンピュータシステムが前記ビデオ再生手段をも制御することができるようにすることを特徴とするビデオデータと、 から成る記憶ユニット。 １４． ユーザーが前記運動器具で運動する間ユーザーに指示を与え、ユーザーを楽しませるためのオーデイオデータを含むことを特徴とする請求の範囲第１３ 項に記載の記憶ユニット。 １５． 前記コンピュータシステムを制御するためのソフトウエアを含むことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の記憶ユニット。 １６． CD-Rフォーマットと、CD-ROMフォーマットと、DVDフォーマットから成る群から選択された少なくとも１つのフォーマットを用いることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の記憶ユニット。 １７． WAVフォーマットと、MIDIフォーマットと、AVIフォーマットと、MOVフォーマットから成る群から選択された少なくとも１つのフォーマットを用いることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の記憶ユニット。 １８． 運動器具を動的に制御し、ビデオ再生手段を作動するためのコンピュータシステムによって読取り可能な記憶媒体を作成する方法であって、 本物の運動コースに沿った各地点の位置情報を収集し、 前記各地点の地形特徴情報を収集し、 前記位置情報と前記地形特徴情報を関連づけることによってコースデータを創出し、 取得された自然のビデオ画像シーケンスを含むビデオデータを収集し、 ユーザーが前記本物の運動コースを通って移動し、該本物の運動コースに沿った前記各地点で遭遇する地形特徴のシミュレーションを体験するように前記コンピュータシステムが該記憶媒体ユニットの１つのインスタンスを読んで前記運動器具を動的に制御することができるように、更に、ユーザーが前記本物の運動コースを通って移動するシミュレーションを体験するように前記コンピュータシステムが前記ビデオデータを前記ビデオ再生手段上に再生させることができるように、前記コースデータ及び前記ビデオデータをコンピュータ読取り可能な媒体ユニットに記憶させることから成る記憶媒体作成方法。 １９． ユーザーが前記運動器具で運動する間ユーザーに指示を与え、ユーザーを楽しませるためのオーデイオデータを前記媒体ユニットに記憶させる工程を含むことを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の記憶媒体作成方法。 ２０． 前記コンピュータシステムを制御するためのソフトウエアを前記媒体ユニットに記憶させる工程を含むことを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の記憶媒体作成方法。 ２１． 位置情報を収集する前記工程は、位置基準を参照して前記本物の運動コースに沿った前記各地点の位置を決定し、それによって、前記運動器具のユーザーが移動した実効距離を該本物の運動コースに沿った前記各地点の地理的変位に関連づけることを可能にすることから成ることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の記憶媒体作成方法。 ２２． 前記位置基準は、グローバルな位置検出システムと、無線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、傾斜訃から成る群の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の記憶媒体作成方法。 ２３． 力情報を収集する前記工程は、前記本物の運動コースに沿った前記各地点における実際の力を測定することを含むことを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の記憶媒体作成方法。 ２４． 前記地形特徴情報は、傾斜、高度、温度、風速、風向き、潮流速度、潮流の方向及び地面の弾性から成る群の少なくとも１つの要素を含むことを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の記憶媒体作成方法。

───────────────────────────────────────────────────── 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 ウエイ 5466 (72)発明者 イズベル，ウイリアム ビー. アメリカ合衆国 モンタナ州 59801，ミ ズーラ，キース アヴェニュ 436 (72)発明者 テイラー，ジェイスン エイ. アメリカ合衆国 モンタナ州 59715，ボ ウズマン，サウス シックスス アヴェニ ュ 1320 (72)発明者 ベイコン，ブルース アール. アメリカ合衆国 オレゴン州 97124，ホ リスト グローヴ，シーダー ストリート 2117 【要約の続き】 ル（５４）を再生させる。