3Dスイング解析で
3Dモーションキャプチャ・信号処理
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詳しい解説
3Dスイング解析では、カメラやマーカーから身体・クラブの位置をフレームごとに求めます。ところが生の座標には、画像の分解能、3D再構成、マーカーの微小な揺れなどによる測定ノイズが混ざります。
特に問題になるのは、位置から速度、さらに加速度を計算するときです。時間微分は細かな揺れを大きく見せやすく、実際には起きていない急な速度変化や加速度ピークが数値に現れることがあります。DavisとChallisの2021年の研究も、光学式モーションキャプチャの運動学データを時間微分するとノイズが増幅されることを前提に、フィルタリング方法を比較しています。
そこで使われるのが平滑化や低域通過フィルターです。人の動きとして残したい比較的ゆっくりした成分を残し、測定ノイズとして扱う高周波成分を弱めます。方法はButterworthフィルター、スプライン、ウェーブレットなど複数あります。
ただし、滑らかにすればするほど正確になるわけではありません。Schrevenらの2015年の研究では、3D運動データに一律6 Hzのカットオフ周波数を使うと、条件によっては未処理データより精度が低下し、適切なカットオフは測定位置や被験者でも変わりました。IsmailとAsfourの1999年の研究も、複雑な運動では単純なデジタルフィルターだけでは十分でない場合があるとして、ウェーブレットによる平滑化を検討しています。
ゴルフスイングは短時間に高速な変化が起きるため、強すぎる平滑化は実際のピークやタイミングまで削る可能性があります。解析値を見るときは「平滑化したか」だけでなく、どの信号を、どの方法と設定で処理したかまで含めて判断するのが安全です。