high-speed-video bilder 4k-auflösung von 4.096 x 2.160 pixel lineare raw mit 12-bit auflösung...

High-Speed-Video

Bilder• 4K-Auflösung von 4.096 x 2.160 Pixel• Lineare RAW mit 12-bit Auflösung

Highspeed Movie• Full HD Slow Motion bis zu 200 fps• Videos liegen in komprimierter Form vor

High-Speed-Kamera: NEX FS700KTechnische Merkmale

Frame rate 100 fps 200 fps 400 fps 800 fps

resolution time

1920*1080 9 sec

1920*1080 9 sec

1920*432 12 sec

1920*216 23 sec

http://www.tundratree.com/sony-nex-fs700-a-great-camera-for-wildlife/

http://www.videodata.de/shop/products/de/Kameras-Camcorder/NXCAM-AVCHD/Sony-NEX-FS700E.html

High-Speed-Video

Bilder• 60 fps bei 6 Megapixel (2816*2112)• 1 Sekunde Aufnahmezeit

Highspeed Movie

- 512 × 384 (300 fps)- 432 × 192 (600 fps)- 336 × 96 (1200 fps)

Videos liegen in komprimierter Form vor Full HD-Video

• Speicher – 8GB SanDisk Speicherkarten• 12-fach optischer Zoom

High-Speed-Kamera: Casio Exilim Pro EX-F1

Technische Merkmale

• Kamera: Casio Exilim F1 (Bedienungsanleitung liegt auf dem Server http://sport1.uibk.ac.at/lehre/kurt/Angewandte/ex-f1_pdf

• Kamera darf sich bei der Aufnahme nicht bewegen • Stativ und Fernauslöser benutzen

• Fernauslöser - Pfeile am Stecker und an der Kamera müssen zueinander zeigen

High Speed F1- Bedienungsanleitung

Modusrad auf BS (Best Shot)

Serienbildrad auf 1-60

High Speed F1- Bedienungsanleitung

Bildbereich wählen

High Speed F1- Bedienungsanleitung

Fokussieren:Bei der Grundeinstellung fokussiert die Kamera die Bildmitte. Falls sich beim Fokussieren (Auslöser wird leicht gedrückt) kein Objekt in der Bildmitte befindet, wird der Hintergrund fokussiert, wodurch die Testperson unscharf wird. Zur Lösung dieses Problems den Modus „manueller Fokus“ wählen.

High Speed F1- Bedienungsanleitung

Taste Focus drücken bis MF im Display erscheint

High Speed F1- Bedienungsanleitung

Abspielmodus Aufnahmemodus

Fokussieren

High Speed F1- BedienungsanleitungAuflösung des Bildes

Blitz aktiviert

ISO Wert einstellen (kleiner Wert (100) Lichtunempfindlich, Vorteil - geringes Bildrauschen)

Automatischer Weißabgleich

Fokussierungsmethode

Fokussierungsmittelpunkt

Aufnahmefrequenz

High Speed F1- Bedienungsanleitung

Nach einer Aufnahme die Schärfe der Aufnahme kontrollieren. Dazu kann der Zoom Ring (Kamera vorne rechts) bei der Wiedergabe verwendet werden. Die Wiedergabe kann mit der SET Taste (Kamera hinten rechts) gestartet werden.

High Speed - Excurs Bewegungsunschärfe

Einfaches Beispiel: Ein Tennisball hat beim Aufschlag eine

Geschwindigkeit von 215 km/h. Was für einen Weg legt er bei 134 μs, 1 ms und 4 ms zurück?

High Speed - Excurs Bewegungsunschärfe

Einfaches Beispiel: Ein Tennisball hat beim Aufschlag eine

Geschwindigkeit von 215 km/h. Was für einen Weg legt er bei 134 μs, 1 ms und 4 ms zurück?

215 km/h = 59,7 m/s

s = v * t = 60 * 0,000134 = 8 mm

= 6 cm und 24 cm

Dies bedeutet, auf dem Bild scheint der Tennisball bei einer Belichtungszeit von 4 ms 30 cm lang zu sein (6 cm Durchmesser).

Siehe Video „Service seit.avi“

High Speed - Excurs optische Abbildung

F Achse Z

Z….optische Achse F….objektseitige BrennweiteO…Position des Objekts F‘…bildseitige - “ -O‘… - “ - BildesH….objektseitige Hauptebene der Linse H‘…bildseitige….Alle Strahlen vom Objekt O werden auf O‘ abgebildet

O

O‘

F‘

H‘H

High Speed - Excurs optische Abbildung

F Achse Z

Unschärfe durch Verschieben der bildseitigen Hauptebene der Linse

Die Linse kann immer nur für einen bestimmten Abstand „scharf“ gestellt werden.

O

O‘

F‘

H‘H

High Speed - Excurs Blende

Die Blende (englisch aperture „Öffnung“, von lateinisch aperire „öffnen“) ist eine (normalerweise mechanische) Vorrichtung an Fotoapparaten, mit deren Hilfe der Lichteinfall durch das optische System (Objektiv) geregelt werden kann. Sie ist meist als Lamellenblende (auch Irisblende genannt) ausgeführt, bei der sich kreisförmig konzentrisch angeordnete Lamellen-Bleche so ineinander verschieben, dass der Lichtdurchlass enger oder weiter wird und so das einfallende Lichtbündel kleiner oder größer wird.

High Speed - Excurs Blende

Die Aperturblende kontrolliert die Helligkeit, die Schärfentiefe und das Ausmaß der Vignettierung (Abschattung zum Bildrand hin) des Abbildes.

High Speed - Excurs BlendeDie Blende erfüllt zwei wichtige Funktionen: Einerseits steuert sie

die Stärke der Beleuchtung des Films, Fotopapiers oder Bildsensors: Je größer die Blendenzahl wird, desto weniger Licht kann durch das Objektiv dringen. Zum Beispiel bei der Blendenzahl-Einstellung 2.8 lässt das Objektiv mehr Licht durch als bei 5.6. So wird in Verbindung mit der Belichtungszeit die Belichtung des Films bzw. Chips geregelt.

Andererseits beeinflusst die Blende die Schärfentiefe: Mit größerer Blendenzahl und damit kleinerer Blendenöffnung wird nicht nur die wirksame Lichtmenge verringert, auch die Unschärfenkreise werden durch den spitzeren Lichtkegel kleiner. Folglich vergrößert sich der Bereich des Motivs, der noch als scharf wahrgenommen wird, bis der zulässige Grenzwert erreicht wird. Der Bereich der scharfen Abbildung (Schärfentiefe) nimmt beim Schließen der Blende also zu. (Wikipedia)

Um eine hohe Bewegungs- und Tiefenschärfe zu erreichen wird „viel“ Licht benötigt.

Bei geringerer Lichtintensität sind ein großes Objektiv und „große“ Licht-Sensoren erforderlich.

High Speed - Excurs Blende

Funktionsprinzip einer Aperturblende:Die Aperturblende liegt zwischen Eintritts- und

Austrittsöffnung des Systems und begrenzt den Raumwinkel aller konusförmiger Strahlenbündel deren Spitzen im Bildraum liegen.

Achse Z

O

O‘

High Speed - Excurs optische Abbildung

Achse Z

O

O‘

H‘H

Beispiel: Andi

• Knotenpunkt 1:

• Knotenpunkt 2:

• Knotenpunkt 3:

Higshpeed Video in Bilder umwandeln mit VLC Player

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Bilder einzeln vorgehen

Bild abspeichern Zur nächsten Videodatei

Higshpeed Video in Bilder umwandelnmit Kinovea

Higshpeed Video in Bilder umwandeln

Vorsicht, Kinovea bricht teilweise die Bilderstellung bei längeren Videos frühzeitig ab und oftmals wird nicht jedes Bild exportiert.

Mit dem Programm VirtualDub funktioniert das Exportieren der Bilder fehlerfrei. Allerdings muss für die Videos zuerst eine Script Datei mit dem Programm avisynth.exe erstellt werden.

Laufanalyse: Methode

• Bei eigenem Rechner: Installationsprogramm ausführen

• http://sport1.uibk.ac.at/lehre/kurt/Programme/Installer.zip

• Bilder digitalisieren „DigiBild2012.exe“• http://sport1.uibk.ac.at/lehre/kurt/Programme/Digitalisieren/

• Reihen- und Serienbilder „Serien_Reihenbild_ 2012.exe“

• http://sport1.uibk.ac.at/lehre/kurt/Programme/Serien_Reihenbilder/

• Kombinierte Darstellung in Power Point anfertigen

Bedienungsanleitung „DigiBild2012.exe“http://sport1.uibk.ac.at/lehre/kurt/Programme/Digitalisieren/

Bei Verkleinern oder Vergrößern muss die Bildnummer verändert werden, damit die Veränderung sichtbar wird.Reihenfolge: 1-Ballen, 2-Sprungg., 3-Knieg., 4 Hüftg., 5-Schulterg.

Serienbild rechts

Serienbild links gespiegelt

Serienbild links

Bewegungsanalyse - 2DBsp.: Kraularmzug

Digitalisieren

Digitalisieren: AuswertungIn der *.kox Datei sind in den Spalten die X- und Y-

Koordinaten der digitalisierten Punkte als Pixelwerte abgespeichert.

Punkt 1 Punkt 2 Punkt 3

Bildnr. X Y X Y X Y

1 39 170 89 166 190 123

2 45 168 94 162 186 123

3 51 164 101 158 181 123

4 62 159 107 155 176 123

5 71 152 113 152 172 124

6 81 147 120 148 168 124

X-Werte

Y-Werte

0/0

Digitalisieren: Auswertung Tennis

Digitalisieren: Auswertung Schwimmen

Digitalisieren: Finger Handgelenk Ellbogen Schulter

Schwimmen: Maßstab ermitteln

Mit dem Programm DigiSchwimmen erstes Bild der Aufnahme vom Stab laden

Mit dem Cursor zum Punkt 1 und 2 fahren und jeweils die horizontalen und vertikalen Pixelwerte (stehen unter dem Bild) ablesen.

Der Maßstab berechnet sich aus: 

√(x2 – x1)² + (y2 – y1)² x1 …Pixelwert horizontal Punkt 1

M = ---------------------------- y1 …Pixelwert vetikal Punkt 1

l l…...Länge Stab

Abbildung 1: schematische Darstellung einer Aufnahme mit StabBeispiel: Punkt 1: (200,80) Punkt 2: (800, 70) Länge Stab: 2 m Ergibt sich für M: 300,04 

Programm zur statischen Analyse der Gelenksmomente

Automatisches DigitalisierenMit dem ProgrammOptical Flow Feature Tracking Bilder.viFunktioniert nur auf Uni PCs mit Labview

•

Themen zur Auswahl

• Vom Laufen Serien und Reihenbilder erzeugen

• High Speed Videos vom Fuß (möglichst Bildfüllend) mit

300 600 und 1200 Hz beim Sprung erzeugen

• Kniebeuge mit Serienbilder (2 Hz Aufnahmefrequenz)

• Sprunghöhe mit High Speed Video (300 Hz) bestimmen

• Hanteltraining (langsame und schnelle Ausführung) mit

300 Hz filmen

Beschleunigung

3d-Beschleunigungsmesser (BM)Sensor ADXL321Messbereich +/- 2, 4 und 6gMessfrequenz 400 Hz10bit Analog Digital Konverter

Koordinatensystem

Beschleunigung: Messablauf

Konfiguration des Messprotokolls (Logcon.txt)

BM Kalibrieren BM am Messobjekt anbringen

Messung starten (Einschalten des BM)

Messung beenden (Ausschalten des BM)

Messdaten auf PC übertragen

MODE = 2ASCII = NBaud = 8Frequency = 400.....gesamt max. 1450Hz (= Anzahl Kanäle * Frequenz)

Trigger Character = $Text Frame = 100AD1.5 = Y .....quer

AD1.4 = Y .....längs

AD1.3 = Y .....normal AD0.3 = NAD0.2 = NAD0.1 = NAD1.7 = NAD1.6 = NSaftey On = Y

Konfiguration der BM

Der Datenlogger hat 8 analoge Eingänge, wobei beim BM nur drei verwendet werden.

LOGCON.TXT - Datei

Anderes Gerät:

AD1.3 = Y .....quer-6gAD0.3 = NAD0.2 = NAD0.1 = NAD1.2 = Y .....längs-6gAD0.4 = N .....quer-18gAD1.7 = N .....vertikal-18gAD1.6 = Y .....vertikal-6g

Beschleunigung

Achtung Logcon.txt nicht vom PC auf den BM kopieren, da diese Datei dann nicht erkannt wird.Sollten mehrere Dateien wie Recyler usw. auf der SD Karte sein, unbedingt formatieren.

Vorgangsweise falls LOGCON.TXT Datei gelöscht wurde

• Karte formatieren mit FAT (nicht Fat32)

• Beschleunigungsmessgerät einschalten (BM schreibt Logcon.txt Datei auf die Karte)

• Logcon.txt Datei abändern und abspeichern

Beschleunigung: Kalibrierung

BM einschalten

BM auf den Tisch legen damit die X-Achse vertikal nach unten ausgerichtet ist. 5 Sekunden warten. Vorgang mit X-Achse nach oben wiederholen.

Vorgang für Y- und Z-Achse wiederholen

BM ausschalten

Messdaten (SD Karte) auf den PC kopieren

Programm BM_2012.exe starten

BM 2012.exe

Verstärkung und Nullabgleich derart einstellen, damit die Beschleunigungswerte beim Kalibrierungsfile +/- 9.81 m/s² ergeben.

Allgemeines zur Beschleunigungsmessung

Das Koordinatensystem des BM ist auf das Gehäuse bezogen. Bei Anbringung an einen beweglichen Teil, wie z.B. den Fuß verändert sich das Koordinatensystem zu einem fixen Koordinatensystem im Raum. Dadurch wirkt die Erdbeschleunigung unterschiedlich auf die einzelnen Kanäle.

Um von der Beschleunigung auf die wirkende Kraft zu rechnen, wird die exakte Masse benötigt. So kann z.B. mit der Beschleunigung am Fuß nicht die Bodenkontaktkraft berechnet werden.

Bei Rotationsbewegungen wie z.B. bei einem Golfschlag können die Zentrifugalbeschleunigen sehr groß werden.a = v²/r …(20m/s)^2 / 1,5m = 266m/s² = 26,6g

Allgemeines zu Beschleunigungsmessungen

Mit BM können Beschleunigungen mit minimalem Aufwand erhoben werden. Die Rückrechnung auf Kräfte ist meist nur bei Fixkörpern möglich. Die Rückrechnung auf die Geschwindigkeit ist meist stark fehlerbehaftet.

Für Frequenzanalysen bis zur Hälfte der Messfrequenz ist der BM gut geeignet.

Aufgabe: Mit dem BM Messungen mit hoher Reliabilität durchführen und

eine kurze Analyse in Powerpoint erstellen.

Zielsetzung für eine Beschleunigungsmessung schreiben.