TREI PASI SIMPLI IN UTILIZAREA TEHNICILOR VIDEO IN SPORT

Dr. ing. DAN BOBOC,

Institutul National de Cercetare pentru Sport

Cuvinte cheie: tehnica video

80% din informatia pe care o procesam zilnic este de natura vizuala, de aceea mecanismele implicate de acest tip de procesare sunt bine dezvoltate. Pe de alta parte, este mai greu sa descriem in cuvinte o miscare gresita decat sa arati greseala pe o imagine. Pentru a depasi barierele explicatiilor verbale, tot mai multi antrenori si sportivi fac apel la filmarile video. Camera video poate deveni un ajutor in optimizarea performantei, dar numai daca stapanim tehnicile de lucru cu acest echipament, astfel incat sa producem imagini « citibile ». In randurile ce urmeaza, veti gasi cateva idei despre, cu ce si cum filmam si ce putem face cu imaginile filmate.

Pasul 1: Ce echipament alegem?

Ce format alegem?

In acest moment, in tehnica video se utilizeaza cel putin opt formate diferite, analogice si digitale. Sa trecem in revista cateva :

• VHS – este formatul uzual, al casetelor pe care le vizionam pe player-ul de acasa. O imagine este formata prin inregistrarea a 240 de linii.
• SVHS-C – formatul este unul profesional, cu 400 de linii inregistrate pentru o imagine, desi casetele arata ca si cele VHS obisnuite.
• HI-8 – casetele acestui format sunt mult mai mici, de dimensiunea unei casete audio, iar inregistrarea se face cu 400 de linii.
• Digital 8 – intrat pe piata video in 1999, formatul utilizeaza aceleasi casete 8MM sau HI-8, inregistrand 500 de linii. Introducerea achizitiei digitale a schimbat complet calitatea formatelor video.
• MINI-DV – format digital, cu rezolutie de 530…720 de linii, la care casetele utilizate sunt mult mai mici si permit miniaturizarea videocamerei.

1 sau 3 chip-uri CCD ?

CCD este prescurtarea pentru charge coupled device. Este vorba de un dispozitiv semiconductor, detector de imagine, de forma unei matrice plane rectangulare de elemente sensibile microscopice, fiecare element corespunzand unui pixel de imagine. Acest dispozitiv se plaseaza in planul focal al sistemului optic si converteste imaginea optica in semnale electrice ce reprezinta informatia pentru fiecare pixel al ecranului.

In camerele video cu 3 chip-uri CCD, lumina intrata prin lentile cade pe o prisma ce o imparte in 3 fascicule: rosu, verde si albastru si fiecare chip primeste spre procesare cate un fascicul, dupa care semnalele se recombina. Rezultatul este o procesare excelenta a culorilor, cu conditia unei iluminari bune. Paradoxal, in conditii slabe de iluminare, o camera video cu un singur CCD poate crea imagini mai bune.

Daca am optat pentru o camera cu 1 CCD, ar trebui tinut cont si de marimea acestuia. Formatele obisnuite sunt 1/3, 1/2, 3/5. Cu cat CD-ul este mai mare si are mai multe microelemente sensibile, cu atat calitatea imaginii va fi mai buna.

Optica

Optica este un element esential al unei camere video. O optica buna inseamna lentile de cat mai buna calitate, preferabil din sticla, tratate antireflex si protejate la zgariere. De asemenea, este recomandabil un diametru mai mare al lentilelor pentru ca aduce mai multa lumina pe chip-ul CCD. Legat de optica, trebuie luata in considerare si posibilitatea de ZOOM (apropiere, marire) a camerei. Uzual, camerele video au ZOOM de 8…16X, dar se poate merge la 24 sau chiar 48X, fara deformari sau rabat la calitatea imaginii. Acest tip de ZOOM este denumit ZOOM optic, spre a-l deosebi de cel digital. ZOOM-ul digital se bazeaza pe posibilitatea maririi imaginii digitale si, evident, depinde de rezolutia echipamentului. Mariri importante ale imaginii digitale conduc la neclaritate a detaliilor, pentru ca numarul de pixeli per imagine ramane constant.

Pentru filmari in antrenamente si competitii, cand distanta pana la sportiv poate fi de ordinul zecilor de metri, este indicata o camera cu minim 16X ZOOM optic, iar ZOOM-ul digital poate fi de 100-150X.

Reglaje

• Focalizarea (focus). Distanta focala este o caracteristica a obiectivului camerei si este gravata pe acesta, sub forma f = x…y mm, unde x si y sunt limitele distantei focale. Camerele video bune au si limite largi ale distantei focale.
• Expunerea (iris). Camerele video sunt toate echipate cu un dispozitiv automat/manual de tip diafragma reglabila care lasa sa treaca spre chip-ul CCD fluxul de lumina reglat, necesar obtinerii unei imagini de calitate, nici supraexpuse, nici subexpuse.
• Timpul de expunere (shutter speed). Acest reglaj (obturator cu viteza rapida) controleaza cat timp ii este permis luminii sa treaca spre CCD pentru o imagine din cele 25…30 imagini pe secunda pe care le ia camera. Reglarea manuala a timpului de expunere se face in trepte, marcate uzual 1/25 – 1/50 – 1/100 – 1/250… O serie de camere video, cu reglaje mai grosiere, afiseaza pictograme in locul acestor valori, urmand ca echivalenta sa fie data in cartea tehnica. Pentru filmarea subiectilor in miscare este necesar ca timpul de expunere sa fie mic, de aceea sunt de preferat camerele la care se pot regla timpi de 1/500… 1/2000.

Nimic nu e mai neplacut decat sa ramai fara alimentare, in mijlocul stadionului si in miezul unei competitii. In mod normal, acumulatorul cu care este livrata camera tine o ora, poate o ora si jumatate, in timp ce acumulatoarele profesionale pot duce pana la 10 ore de filmare, depinzand si de temperatura mediului ambiant. Luati-va cel mai bun acumulator pe care vi-l puteti permite.

Trepiedul

Un accesoriu fara de care nu puteti porni la acest drum este trepiedul. El asigura preluarea unor imagini stabile, o incadrare buna, posibilitatea de urmarire a subiectului, alegerea unghiurilor optime de filmare. Chiar daca este mai greu de carat, optati pentru un trepied solid si stabil. Nu filmati « din mana » pentru ca nu veti putea utiliza imaginile pentru analiza si nici subiectului nu-i va face placere sa vada o tremurare continua.

Probabil ca in finalul acestui prim pas ati inteles deja ca nu putem filma cu orice fel de echipament, daca dorim ca imaginile preluate sa ne fie utile pentru analize ulterioare. Este adevarat, un echipament adecvat lucrului in domeniul sport reprezinta o investitie importanta si tocmai de aceea ea nu trebuie tratata cu superficialitate.

Pasul 2: Cum filmam?

Incadrarea

Planurile largi sunt folosite pentru a avea o imagine generala a locului in care se filmeaza si, prin aceasta, dau privitorului impresia de participare la eveniment. Ele trebuie sa cuprinda locatia, personajele, spectatorii. De retinut ca o incapere goala nu are nici o semnificatie pentru privitor si deci nu are nevoie de un plan larg. Specialistii mai grupeaza planurile largi, dupa cum aria de cuprindere descreste, in planuri generale, planuri de ansamblu si planuri de ½ ansamblu.

Planurile medii sunt cele care prezinta persoana incadrata in intregime, 'din crestet pana in talpi', dar in contextul in care are loc actiunea. Planurile medii au rolul de a prezenta privitorului personajele actiunii. Nu ii pozati pur si simplu, mai degraba prezentati-i ca facand ceva relevant pentru actiunea care se va desfasura. Cand vom filma actiunea personajelor, vom utiliza cat mai mult aceste planuri, pentru a avea maximul de informatie asupra miscarilor corporale.

Planurile apropiate sunt mai degraba planuri standard pentru interviuri si prezentari, fiind utilizate la maxim in televiziune. Planurile apropiate reusesc sa scoata persoana din context. Un tip particular de plan apropiat este planul de detaliu, care are rolul de a sublinia un element (numar pe tricou, particularitate a echipamentului) sau o miscare (crisparea fetei, strangerea pumnilor) specifice subiectului. Prin aceste detalii fie se dau informatii suplimentare, fie se cauta participarea afectiva a privitorului.

Regula treimilor

1/3 sus stanga	1/3 sus centru	1/3 sus dreapta
1/3 centru stanga	1/3 centru centru	1/3 centru dreapta
1/3 jos stanga	1/3 jos centru	1/3 jos dreapta

Vizualizati ecranul camerei video ca si cum ar fi impartit in noua zone, o matrice 3x3, precum cea alaturata.

• Atunci cand filmati scene, incercati ca ochii personajelor incadrate sa fie undeva in zona liniei orizontale aflata la 1/3 de marginea superioara.
• Atunci cand filmati peisaje, planuri de ansamblu, incercati sa puneti linia orizontului fie pe linia verticala de 1/3, fie pe cea de 2/3, niciodata la mijlocul imaginii.
• Daca filmati o persoana stand, plasati-o pe una din liniile verticale de 1/3 stanga sau 1/3 dreapta. Va ramane astfel suficient spatiu pentru a reda contextul in care se gaseste persoana filmata.
• Aceleasi linii verticale de 1/3 stanga sau dreapta le veti utiliza pentru plasarea obiectelor sau persoanelor aflate in miscare, avand grija ca cele doua treimi ramase libere sa fie in sensul miscarii. Acest gen de filmare este denumit « conducerea actiunii » ( ex., intr-o executie de saritura in lungime, sportivul va fi plasat in laterala ecranului, alergand spre extremitatea deschisa).
• Zona de mijloc, 1/3 centru – centru, este utila numai pentru planurile de detaliu.

Despre efectul de ZOOM am vorbit putin la pasul 1, el este echivalent cu miscare de apropiere-departare de subiectul filmat. Cu toate ca este deosebit de util, ZOOM-ul este unul din reglajele cele mai pretentioase, iar incepatorii tind sa faca o serie de greseli:

• Utilizarea abuziva a efectului ZOOM, fara o justificare vizibila
• Lipsa de control pe viteza de ZOOM-are, viteza mica si mare in aceeasi priza de imagine
• Camera se misca, tremura, in timpul ZOOM-arii
• Oprirea ZOOM-ului inainte de a avea incadrarea dorita si apoi reluarea lui, eventual, in mai multe manevre inainte-inapoi.

 Urmarirea pe orizontala (PAN) si cea pe verticala (TILT), ca orice miscare a camerei, are ratiunea lor, in sensul de a aduce in fata ochilor privitorului o noua imagine, de calitate cel putin la fel de buna ca precedentele. Urmarirea pe orizontala va fi mult mai des folosita, caci majoritatea sporturilor, ca si viata noastra, se desfasoara pe orizontala. Exista insa si sariturile de la trambulina…

Pentru a usura realizarea acestor urmariri, trepiedul pe care l-ati achizitionat se dovedeste inca o data util pentru ca are mecanisme care permit miscarea camerei stanga-dreapta si sus-jos, pe traiectorii rectilinii si cu eficienta maxima.

Cum folosim reglajele camerei ?

• Focalizarea. De regula, camerele video de azi au focalizare automata asupra centrului imaginii. Utilizati acest tip de focalizare pentru ca va fi mai rapid si mai precis in cele mai multe situatii. Focalizarea manuala este utila atunci cand prin fata camerei se interpun deseori persoane sau lucruri in miscare, moment in care camera va cauta sa se focalizeze pe noul subiect.
• Expunerea. Supraexpunerea (subiectul prea luminos) sau subexpunerea (subiectul prea intunecat) sunt greseli obisnuite in aprecierea cantitatii de lumina ce intra prin obiectivul camerei. De aceea si pentru expunere exista un regim automat; folositi-l. Reglarea manuala a irisului este utila cand apare fenomenul 'back light' sau 'contre-jour', adica din spatele subiectului vine mai multa lumina decat reflecta acesta. In acest caz, deschideti manual diafragma pana cand subiectul poate fi vazut corect.
• Timpul de expunere. In contextul in care urmeaza sa lucram cu subiecti in miscare, timpul de expunere devine esential in achizitia unor imagini clare, chiar la viteze de deplasare / executie foarte mari. Pentru aceasta, camera ar trebui sa aiba un reglaj in trepte fine si posibilitatea selectarii unor timpi de expunere cat mai redusi. Odata cu scaderea timpului de expunere scade insa si cantitatea de lumina ce ajunge pe CCD, imaginea obtinuta devenind tot mai intunecata. Filmarea la timpi de expunere sub 1/500 presupune o iluminare suplimentara, cu atat mai puternica cu cat timpul de expunere este mai mic.

 Pasul 3: Cum folosim imaginile?

La acest pas, vom prezenta o metoda simpla si necostisitoare de a extrage informatii de tip distanta, timp, viteza din imaginile inregistrate cu o camera fixa.

Sa ne imaginam ca filmati o saritura in lungime, de la bataia pe prag pana la aterizare. Pentru aranjamentul tehnic ar trebui sa procedati astfel:

• Montati camera video pe un trepied rigid.
• Plasati axa camerei perpendicular pe directia de miscare, ca in figura 1.
• Plasati camera suficient de departe incat sa cuprinda intreaga scena de miscare. Centrul imaginii ar trebui sa coincida cu centrul miscarii inregistrate.
• Folositi ZOOM-ul pentru a incadra corect, fara sa taiati elemente de miscare sau parti ale corpului atletului.
• Focalizati, apoi fixati timpul de expunere cat mai mic (1/500… 1/1000). Atentie, s-ar putea sa aveti nevoie de lumini suplimentare.
• Plasati un metru etalon in planul miscarii si filmati cateva secvente cu acesta (figura 2). Veti avea nevoie de aceasta informatie la calibrarea masuratorilor.
• Este bine ca pe ecranul camerei video sa setati sa apara data si timpul filmarii. Va va ajuta la digitizarea imaginii, dar si la tinerea unei evidente cronologice a inregistrarilor.

  Figura 1  Figura 2

Dupa ce ati filmat, sunt de facut cativa pasi pentru a digitiza imaginile pe un calculator:

• conectati camera video la placa de captura imagini de pe calculator si rulati banda;
• puneti pe Pauza la prima imagine pe care vreti sa o analizati si faceti o captura de imagine;
• procedati in acelasi fel pentru toata succesiunea de imagini care redau saritura, folosind un pas constant de 3-5 imagini din cele 25 imagini/secunda cu care ati filmat;
• deschideti, pe rand, fiecare captura de imagine cu un program care va indica pozitia cursorului, in pixeli (ex., Microsoft Photo Editor) si puneti intr-un tabel coordonatele x, y ale unui sau mai multor puncte de interes;
• in acelasi fel, digitizati si capetele metrului care a fost tinut in planul imaginii (figura 2). El va va ajuta sa determinati cati pixeli ecran corespund unui metru real (operatia de calibrare);
• nu uitati sa luati si coordonatele originii, in cazul acesta pragul de saritura;
• timpul se determina cunoscand cu cate imagini pe secunda s-a filmat si cu ce pas s-au capturat imaginile; de ex., la o filmare cu 25 imagini/secunda si un pas de 5 imagini, timpul intre doua imagini analizate este de 1/5 secunde.

Nr. imagine	Timp	coordonate origine (pixeli)		coordonate punct (pixeli)		coordonate punct relativ la origine (pixeli)		pozitie punct (metri)
	(s)	x0	y0	x1	y1	x1-x0	y1-y0	x	y
1	0,00	10	240	40	280	30	40	1,20	1,60
2	0,20	10	240	70	305	60	65	2,40	2,60
3	0,40	10	240	115	315	105	75	4,20	3,00
…
	referinta: 1 metru = 25 pixeli

Daca nu aveti la dispozitie un calculator, nu disperati… si monitorul TV poate fi utilizat, cu o precizie suficient de buna:

• conectati camera video la monitorul TV;
• fixati pe ecranul TV o coala din plastic transparent, astfel incat sa nu alunece;
• rulati caseta si puneti pe Pauza banda la imaginea care va intereseaza;
• cu un marcher cu pasla, insemnati punctele de interes;
• pe masura ce avansati banda cu un pas, procedati la fel pentru fiecare imagine semnificativa;
• marcati pe folie si masura metrului plasat in planul miscarii, pentru calibrarea masuratorilor;
• desprindeti folia si masurati cu rigla distantele pe coordonatele x, y pentru fiecare punct;
• convertiti distantele in metri reali, ajutandu-va de masura metrului filmat;
• puneti aceste date intr-un tabelul, precum cel de mai sus.

Indiferent ce metoda ati folosit, aveti in acest moment timpii si coordonatele punctului, prin urmare, puteti calcula vitezele lui pe directiile x si y pentru fiecare imagine, apoi viteza rezultanta. Calcule mai elaborate pot include distante, unghiuri si chiar acceleratii, iar utilizarea unor aplicatii software dedicate analizei de imagine in domeniul sportului duc aceste calcule pe o treapta calitativ superioara. De aici, e rolul dumneavoastra de a interpreta rezultatele si de a gasi acele elemente, mijloace de antrenament si exercitii, care sa permita cresterea performantelor sportive.

Concluzia finala ar putea fi ca nu trebuie sa ne marginim la a privi pasiv imaginile, asa cum procedam cu transmisiile televizate care ne invadeaza pe zeci de canale. Imaginile filmate de noi, daca sunt filmate corect si avand clar in minte scopul preluarii lor, ascund un potential mare de informatie, care poate fi exploatat.

Resume

Pour depasser les seules explications verbales, les entraineurs et les sportifs font appel a la technique video, vue comme outil pour optimiser la performance. Neanmoins, reste toujours la necessite d'une bonne maitrise de l'outil pour produire des images « lisibles ». Le but de ce papier est de donner aux non experts quelques idees sur le travail avec les images video.

Bibliografie

1. ALLINGER, T., Coaches Learn to use Video Analysis. HTML document, Sport Science Medicine and Education Center, Salt Lake City, Utah, USA
2. BOBOC, D., Posibilitati si tehnici de urmarire a miscarii sportivului. In: Stiinta sportului nr. 36, Bucuresti 2003
3. HAY, J.G., The Biomechanics of Sport Techniques. USA, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ,
4. MULDER, A., Human Movement Tracking T echnology. HTML document, School of Kinesiology, Simon Fraser University, 1994
5. PERALES, F.J., Human Motion Analysis & Synthesis using Computer Vision and Graphic Techniques. State of the Art and Applications. PDF document subsidized by CICYT through TIC98-0302-C02-01 project