Experimentació amb tecnologia mòbil. Estudi de moviments en vídeo

Des de l’aparició del mític aplicatiu Vidshell d’anàlisi de vídeos ja son molts anys que venim utilitzant aquesta tecnologia per estudiar els moviments, sobre tot a partir de l’aparició del magnífic Tracker, que és capaç de treballar amb qualsevol tipus de format de vídeo.

Igualment, quan els telèfons mòbils que permetien només fer fotografies també van ser capaços de gravar vídeos curts, els vam utilitzar perquè l’alumnat fes les seves pròpies filmacions de pilotes que volaven, de bicicletes corrent, etc., i després les portés a l’ordinador per estudiar-les.

Amb el boom de les tauletes intel·ligents ara també és possible pensar en utilitzar-les tant per fer les filmacions dels vídeos com pel posterior anàlisi dels moviments en la mateixa tauleta (la pantalla del telèfon mòbil normalment resulta petita per afinar les posicions dels objectes que es mouen).

Aplicacions a utilitzar

Viana videoanalysisNecessitarem l’app Gravadora de vídeo que porti la tauleta per defecte i també una altra aplicació que permeti l’anàlisi de les imatges i de les dades que s’obtenen.

Per iPad hi és l’aplicació Viana Videoanalyse que és magnífica encara que està en alemany. L’ha fet el professorat de Didàctica de la Física de la Universitat Lliure de Berlín. Si teniu un iPad amb aquesta podeu fer tot.

Els que utilitzem tauletes amb Android disposem d’un parell d’aplicacions que no són tant bones com la Viana, però que ens poden fer el paper. La primera és de l’empresa Fourier Education, es diu TrackIt Video Tracker Einstein i és justeta. La segona és diu Vidanalysis free i fa la feina amb suficient dignitat ja que permet el punteig dels vídeos per obtenir les dades del moviment  i realitza les gràfiques de la posició, de la velocitat i de l’acceleració davant el temps, i a més permet guardar les gràfiques i les dades en format .csv pel seu anàlisi posterior. VidAnalysisVidanalysis és igual que Vidanalysis free però sense propaganda.

 

Vidanalysis també ofereix la possibilitat de dibuixar una línea de tendència, però ha de ser un mateix el que faci el suggeriment d’equació amb valors numèrics concrets per a les constants del moviment, és a dir, no analitza si la funció a*x^b és correcta, s’ha de ficar 2*x^3, per exemple, i comprovar a ull quant t’has aproximat. En la pàgina web de l’aplicació hi ha un minimanual en anglès.

Realització

Igual que fèiem amb les videocàmeres i l’ordinador, el primer que s’ha de fer és gravar qualsevol moviment que ens interessi estudiar, o bé baixar a la tauleta el vídeo d’aquell moviment fet per un altre, com per exemple el de la caiguda lliure d’una bola (free-fall.mp4) que ens proporciona el mateix autor de l’aplicació Vidanalysis.

En gravar i analitzar els vídeos és convenient que seguiu els següents consells:

  • Col·loqueu la tauleta recolzada en un lloc fix i perpendicular al moviment que vulgueu filmar
  • Quan feu el disseny de l’experiment, si podeu feu que el cos que es mou sigui fosc contra un fons de color clar i situeu un objecte de longitud coneguda dins la visió de la càmera.
  • Si el moviment està en pendent i voleu analitzar-lo amb Vidanalysis, filmeu-lo amb la tauleta paral·lel al pendent. Si el vídeo l’analitzeu amb Tracker, el podeu filmar amb la inclinació que vulgueu ja que Tracker permet posar els eixos de referència amb qualsevol inclinació.
  • En analitzar el vídeo, la tauleta s’ha de mantenir amb la mateixa orientació amb la que ha estat filmat; si horitzontal, horitzontal; si vertical, vertical.
  • Si l’objecte que estudieu avança ràpidament, pot aparèixer en el vídeo com una estela. Quan puntegeu, pitgeu sempre en la mateixa posició de l’estel (per exemple, a l’inici).

VidAnalysis 1Per a fer l’anàlisi, en obrir l’app VidAnalyiss Free apareixen tres opcions: anar a gravar el moviment, carregar un vídeo ja fet i l’ajuda. En el nostre cas prenem el símbol més per carregar el vídeo Free-fall que hem baixat i després sobre la petita imatge del vídeo que apareix en pantalla i sobre Start analysis.

Si torneu a pitjar sobre Start analysis, l’aplicació indica que marqueu els dos extrems d’un objecte i anoteu la seva llargària per tal d’indicar-li quina és la proporció entre les dimensions de la pantalla de la tauleta i les del mon real del vídeo. En el exemple que ens ocupa, la regla te uns 40 cm de longitud.

A continuació heu de col·locar l’origen del sistema de coordenades i girar-lo com us convingui. En aquest cas d’una bola que cau és convenient ficar els eixos a l’altura de l’inici del moviment, una mica separat cap a la dreta de la bola per a que no ens molesti en marcar els punts de les posicions successives, i amb l’eix Y cap a baix per tal d’obtenir valors de posició positius.

VidAnalysis 2Cada vegada que puntegeu una posició de la bola, el vídeo avançarà una imatge i podreu tornar a marcar la nova posició. En acabar de puntejar les posicions que interessin, hem de guardar les dades amb el nom d’arxiu que vulguem i ja apareixeran les gràfiques. Si volem, pitjant el més podem afegir una línia de tendència introduint nosaltres mateixos l’equació que creiem ha de representar les dades. Podem modificar l’equació tantes vegades com vulguem fins que la línea ajusti el més possible amb els punts. Si volem un anàlisi més acurat s’han d’exportar les dades i treballar-les amb una aplicació específica, com el SciDavis a l’ordiandor, o el Curbe Fitting Tool a la pròpia tauleta, com veurem més endavant.

Per últim, al tocar els tres punts a la part superior dreta de la tauleta apareix un menú on podeu tornar enrere i canviar la posició dels punts o exportar les vostres dades com a fitxer .csv compatible amb fulls de càlcul.

El professor Francisco Adeil i altres col·legues de Fortaleza, en Brasil, han escrit en 2017 un article en la Revista do professor de física, titulat Estudo do movimento com o aplicativo VidAnalysis: possiblidades no estudo de lançamento de projéteis, en el que expliquen també el funcionament d’aquesta aplicació usant l’exemple del llançament d’un llumí, i l’han completat amb un tutorial en vídeo.

Observacions

♥ És convenient que l’aplicació que gravi els vídeos permeti ajustar el número d’imatges per segon que ha de gravar així com la mida de la resolució de la filmació. Amb 20 imatges per segon i una resolució de 640×480 píxels és més que suficient.

♥ Una aplicació per a l’edició vídeo de vegades és convenient per tal de tallar la filmació i reduir-la tot just al moviment que interessa estudiar, i que d’aquesta manera pesi menys l’arxiu i sigui més fàcil treballar amb ell. Hi ha centenars d’aplicacions d’edició de vídeo per a tauletes. Jo utilitzo ActionDirector, que és molt senzilleta, per tallar els vídeos i que també permet accelerar i alentir-los, girar-los i fer que vagin cap enrere. Això si, la versió gratuïta marca el vídeo amb una petita marca d’aigua en una cantonada i la de pagament val menys de 4€.

♥ Si volem utilitzar un vídeo que el nostre telèfon o tauleta no és capaç de visualitzar hauríem de convertir-lo a format .mp4. No hi ha res més fàcil que descarregar-vos l’aplicació Media Converter, obrir-la, seleccionar el vídeo i donar-li a convertir a mp4. Per treure-li més suc, aquí teniu una explicació del seu funcionament. En format mp4 ja es pot editar amb ActionDirector i analitzar amb VidAnalysis. Si només volem visualitzar qualsevol vídeo, l’aplicació és el meravellós reproductor VCL (Android, iOS).

Cable otgEl punteig és més precís i les dades obtingudes son molt millors si en lloc del dit s’usa un ratolí connectat a la tauleta mitjançant un cable USB OTG (On The Go) . El cable OTG permet connectar al telèfon, a més del ratolí, molts perifèrics, com per exemple un llapis de memòria. Tenen un preu molt assequible (2-3€).

♥ L’anàlisi de dades que fa l’aplicació d’Android VidAnalysis és bastant limitat. Si es vol aprofundir s’ha de passar l’arxiu amb les dades obtingudes a un ordinador i tractar-les allí amb un full de càlcul o un aplicatiu específic com és el SciDavis. No conec cap aplicació en Android en que funcioni la importació de dades i que permeti un anàlisi de dades gràfic i numèric, però si hi ha varis en els que es poden fer anàlisis de regressió una vegada que s’han entrat les dades manualment.

Curve FittingCom el número de punts que obtenim amb l’anàlisi dels vídeos és limitat, no hi ha massa problema en usar una aplicació com Curbe Fitting Tool, que permet l’anàlisi lineal, quadràtic, polinomial, logarítmic, exponencial i potencial, el que cobreix de sobra totes les possibilitats que ens puguin aparèixer.

♥ Cinètica química amb vídeo. També es poden filmar reaccions químiques en les que es produeixin canvis visibles i estudiar la seva cinètica o les diferents etapes per les que passen, per exemple els colors del manganès o la del rellotge de iode. Aquí l’aplicació VCL és la ideal.


 

Hi ha un comentari

  1. I would like to let you that a paper “O Estudo do Looping Vertical de um balde com Água com aplicativos de Videoanálise para Dispositivos Móveis” has been published in journal “Revista do Professor de Física” – University of Brasília (UNB).

    Link:  http://periodicos.unb.br/index.php/rpf/article/view/28278 (Open acess)

Deixa un comentari

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Esteu comentant fent servir el compte WordPress.com. Log Out /  Canvia )

Google photo

Esteu comentant fent servir el compte Google. Log Out /  Canvia )

Twitter picture

Esteu comentant fent servir el compte Twitter. Log Out /  Canvia )

Facebook photo

Esteu comentant fent servir el compte Facebook. Log Out /  Canvia )

S'està connectant a %s

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir els comentaris brossa. Apreneu com es processen les dades dels comentaris.