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 【ニュース】科学者がスケートをより安全にしている方法

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投稿件名: 【ニュース】科学者がスケートをより安全にしている方法   Thu Jun 27, 2013 1:00 pm

http://whatsnext.blogs.cnn.com/2013/06/25/how-scientists-are-making-ice-skating-safer/

Quote :
How scientists are making ice skating safer (@CNN)

With only seven months until the Olympic caldron shrines bright on host city Sochi, Russia, athletes are vigorously training in preparation. Competition is fierce and Olympic hopefuls are expected to be faster, stronger and capable of superhuman feats. But one winter sport, known for its grace and beauty, is wreaking havoc on the joints of developing bodies: ice skating.

"We've seen skaters as young as 20 who have had major surgeries and hip replacements," says Jim Richards, a scientist at University of Delaware's human performance lab.

When Richards decided to pursue a career in sports biomechanics and kinematics, or the study of human motion, he had no idea he would be spending so much time in a damp cold ice skating rink. However, when the university built his lab, they neglected to include one major necessity, and he had to walk through the rink every day to reach the restroom.

After watching elite figure skaters crash to the ice over and over, he thought he could approach their training in a more efficient way.

Richards is one of the first scientists to successfully leverage motion capture data to create 3-D simulations. The models help assess athletic ability and decrease the chance of physical injury.

"The whole point of what we're doing is to accelerate their ability to learn these jumps," Richards says, "We're decreasing the number of impacts which we hope would have an effect on the long-term health of their lower extremity joints."

Motion capture technology has been used to develop lifelike movements in animations and video games. For skating, 40 markers are placed on the athlete's body while 10 high-speed infrared cameras record the markers' movements. Richards and his team are doing something other sports haven't done; they're constructing models that allow them to play what-if games.

The research is sponsored by the United States Olympic Committee and United States Figure Skating, and while the university has had requests from all around the world, the program is exclusive to U.S. athletes.

It could take up to a year to master aerial tricks known as triple and quadruple rotation jumps. After completing the analysis, one skater landed the perfect jump the same day. The learning curve is drastically reduced and most participants successfully complete the jumps within two weeks.

Nearly 70 skaters have gone through the system and they are blown away by the results.

"This program is going to help skaters for the future figure out how to do more quads, and who knows, maybe quints," said Alex Johnson, an internationally ranked figure skater and Olympic contender.

Richards envisions the day when he is able to measure motion without markers. New systems in development do not require tracking, which means the analysis could be performed in real time. It opens up an entire world of possibilities. Richards could analyze a fast ball pitch during the World Series, a three-point shot in an NBA game, and a gymnast's mid-air vault.

概略:
University of Delaware所属のジム・リチャーズ氏(スポーツ生体力学・運動学等専門研究者)がモーション・キャプチャ技術データをもとに3Dシミュレーションを作成し、(画像)モデルによってフィギュア・スケートにおける技を磨く・習得する期間の短縮、そして選手の怪我の危険性を減らす方法を生み出すことに成功。

モーション・キャプチャ技術は自然に近い動きを出すために主にアニメやゲーム等で使用されてきたもの。リチャーズ氏が行っているフィギュア・スケートの場合は、スケーターの身体に40のマーカーをつけ、それを10台の高速赤外線カメラで撮影し、マーカーの動きを録画。それに基づいてつくられた(CG)モデルを使用して、対象スケーターがジャンプ等の技を行った場合、どのような結果が予測できるかを分析する。「もし~したら~なるだろう」という具合に。

既に分析結果をもとに練習したスケーターがたった一日で完璧なジャンプ(種類不明)を成功させたこともあるとのこと。ジャンプを完成させるための時間が大幅に減少し、実験に参加したスケーターの大多数が完成されたジャンプを二週間以内にマスターできたらしい。この方法を体験した70名弱のスケーターはその効果の高さに驚きをしめしたとか。

リチャーズ氏の最終目的は、マーカー無しで動きをデータ化し、リアルタイムで(例えば競技中、あるいは練習中すぐに)分析を出していけるようにこのシステムを進化させること。勿論、スケートのみならず、野球・バスケ・体操等にも応用できるもので、可能性は無限だ。スケートを最初の対象としたのは、「(怪我によって)大きな手術や腰へのインプラントを二十歳ほどの若さで受けたスケーターが大勢いた」ことに着目し、「下肢関節の状態を長い目で健康に保つ効果が出せるよう、(ジャンプ等における)衝撃を減らしたい」という思いがあったからと、リチャーズ氏の言葉から解釈できる。

「この研究プログラムは将来的により多くの選手が四回転を跳べる手助けとなり、もしかしたら五回転すら実現できる可能性もある」と国際ランキングに入っており、五輪出場候補であるアレックス・ジョンソン選手は語っている。

尚、この研究は米五輪委員会と米スケ連のスポンサリングによって行われており、世界中からこの研究に関して問い合わせが多いものの、この研究プログラムは米国のアスリートのみを対象とすることに限定されている。


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PochinkoPotanko
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投稿件名: Re: 【ニュース】科学者がスケートをより安全にしている方法   Thu Jun 27, 2013 2:41 pm

ジャンプ習得が効率的になる点以上に、選手の怪我を未然に防止できる可能性がある研究として有難い代物と言えるでしょう。五輪も控えており、研究費が米国団体から出ているので、全世界に技術をシェアしてもらうことは容易ではないのが残念ですが仕方ありませんね。故に可能であれば日本でも独自にこうしたプログラム開発を進めて欲しいものです。技の習得効率ではなく、選手の怪我防止のためだけでもいいので…加えてこのプログラムはスポーツだけでなく医学界からも注目されてるそうです。例えば出産される際に、胎児の身体のどの部分に圧力等がかかり過ぎて、生まれてから障害となる可能性を予測して防止することも可能になるとか。

CG職人の女房として言わせてもらいますが、日本にもかなり高度なモーション・キャプチャ技術が既にあり、当初は主にヒット間違いなしと見なされたゲームで使用され、今ではテレビアニメや映画でも割と普通に使用されるまで普及しています。ほとんどの場合は一部分のみに適用されていましたが、最近は全編通して全ての登場人物の動きにモーション・キャプチャを使用して作られたテレビアニメまであります。

と言うわけで、モーション・キャプチャを利用してスポーツ関係の研究者と共に頑張れば、日本国内でも割と早く実現可能なプログラムだと思いますが、問題は…

1.モーション・キャプチャを行うだけで費用が結構かかるtears
2.モーション・キャプチャのデータを3D化するのに時間が結構かかるtears
3.モーション・キャプチャや3Dモデリングに関して確かな技術を持つプロの方々は大変お忙しいので協力者探しが大変tears
4.3で妥協してスキルが低い暇な技術者を雇えばマトモなプログラムは絶対できないtears

なので、前述の全編モーション・キャプチャで制作されているアニメ番組も、確かにリアルな動きは実現できていますが、そこまで手間と時間と金をかけてやる意義が本当にあんのかいな?という疑問の声も出ています。3Dモデルまで作らずに済む場合でも、モーション・キャプチャが含まれてる仕事が来るとウチの旦那はいつも「うげぇ~」と言って落ち込むほど、面倒くさい技術でもあるのです。そして通常はある程度の設備が整っているスタジオを借り、追加の機材を運び込んで行うものですが、多分スタジオ・レンタル代よりもリンク・レンタル代の方が高額で、スタジオ・レベルの設備がないリンクでやるには、必要な機材全ての搬送料もかなりかかってしまうでしょう。pale

日本スケ連等の関係機関にそうした難題をクリアしてでも行える金があるのか?あっても出すつもりがあるのか?多分、米でのこのプログラムが余程の凄い結果を大会等で出さない限りは着手する気はないように思います。Rolling Eyes

ちなみに私はモーション・キャプチャにマーカーが必要なくなれば、大会でのスコアリングも人間のジャッジではなく、プログラムによって行われることも可能だと思っています。演技・構成点は当然無理ですし、プログラムなぞが採点すべきものではありませんが、技術点に関しては少なくとも論理的には可能です。何れはそういう日が来るのではと想像していますが、完璧なプログラムを完成させるには莫大な費用がかかるのは分かりきったことなので、私らの目が黒いうちは無理かもしれませんね…No

でも、モーション・キャプチャがより詳細に、そして速く人間の動きをデータ化できるようになり、マーカーの必要性が解消できれば(これらの点は間違いなく将来可能になります)、採点にあたっては3Dモデルまで作る必要はないので、精確なデータをもとに人間の目で見た際よりも、フェアな技術点を出すことはできるでしょう。回転数が足りているか否かだけでなく、ジャンプやスピンでのスピードや軸、ステップでのエッジの深さ等、人によって見た目の印象が違う要素でも、プログラムの方が正しいデータとして算出できます。かなり緻密なプログラムとなるので、万一プログラマーを買収等して特定選手が演技する時のみ、より高い技術データが出るようプログラムの書き換えを大会中に行わせるような悪事も時間的・技術的に不可能でしょう。Razz

そのあたりの本題からそれた話はともかくとして、多分に国内のフィギュア人気が低迷している現実をふまえて、より優秀な選手育成のためにこうしたプログラムの研究に予算を投じる米国の根性は大したものだと感じました。ダンス・シーン等、本当にその技術が生かされる場面以外でやたらとモーション・キャプチャを使用するゲームやアニメって、スタッフ(旦那含む)の苦労が増えるだけで、それによって売れ行きや評判が上がるケースも稀。そんな技術使わなくても現実に近いリアルな動きを作り出せるプログラムは既にあるし、今となっては原始レベルの技術のような気もしてましたが、モーション・キャプチャも馬鹿にしたもんじゃないのかな?と、この記事を読んで少し反省もしました。osore

3Dモデリングしてから、どういう基準・設定でスケーターの動きを予測できているのか、その辺のことが知りたいですね。米国は少なくともソチが終わるまではその手の情報は公開する気がないでしょうけど…夏季五輪の競泳で各国のメーカーがよりスピードが出る特殊な水着を自国選手用のみに開発するのと同じことですもんね。berobero


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maniamama
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投稿件名: 5回転?アメリカも熱くなってきましたね!   Thu Jun 27, 2013 2:57 pm

Very Happy ポチたん、面白いニュースありがとう Very Happy


affraidしかし驚ましたねーaffraid凄いね?5回転なんてそんな鼻息荒くがんばってる子いるんだaffraid

とりあえず昨年度の全米選手権にそのアレックス・ジョンソン君が参加してるかみて見ました。

https://docs.google.com/spreadsheet/pub?key=0ArMb2XuPz9uidEFWRGZlN3ZQbENlMkEtVzY2TWdkOXc&chrome=false&gid=49

7位に入っているアレキサンダー・ジョンソン君が多分話題の子でしょうね?
GPSに1試合くらい出てこないかな?7位じゃ厳しいかな?
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PochinkoPotanko
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投稿件名: Re: 【ニュース】科学者がスケートをより安全にしている方法   Thu Jun 27, 2013 7:37 pm

maniamama wrote:
affraidしかし驚ましたねーaffraid凄いね?5回転なんてそんな鼻息荒くがんばってる子いるんだaffraid

まぁ、半分冗談まじりのコメントだと思うけどね…berobero

でも、昔は男子でも3回転がせいぜいだった時代もあったし、女子は2回転しか無理と思われていたから、今後どんな風に進化していくかはわからんよね。

バレエの某さんは氷無しで5回転できるから、自分にフィギュアやらせたら8回転くらい跳べるんじゃないかみたいなことを以前豪語していらしたし…Rolling Eyes


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comacoma
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投稿件名: Re: 【ニュース】科学者がスケートをより安全にしている方法   Thu Jun 27, 2013 7:51 pm

昔モーションキャプチャのスタジオ持ってるゲーム会社で仕事してました(^_^;
今はつぶれちゃいましたが…

でも、技術的には可能なことも、滅茶苦茶大変なプログラムであることも想像が付きます(笑)

ただ、回転不足とかに導入できたら、採点のモヤモヤの1/3くらいは解消するのになあとは、ずっと思っていたので、ようやく兆しが出てきたのかなあ?とちょっと嬉しいですね。

日本だってやろうと思えば同じことは出来るはずですが、スケ連はお金出さないでしょうね…
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投稿件名: Re: 【ニュース】科学者がスケートをより安全にしている方法   

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