5.6 – Parte 1 – L`utilizzo di Tracker nella videoanalisi (Stefano

5.6 – Parte 1 – L’utilizzo di Tracker nella videoanalisi (Stefano Vercellati)
Installazione:
1) Collegatevi al sito web del produttore (http://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker/) e scaricate il
programma. [in piattaforma, nell’area materiale trovate il link che vi rimanda al sito]
Fate attenzione a scaricare la versione corretta per il vostro sistema operativo.
Una volta scaricato il programma procedete con l’installazione.
2) Scaricate dalla piattaforma il video su cui andremo a lavorare e, per comodità, salvatelo in una cartella a
voi facilmente accessibile. Ad esempio sul Desktop.
3) Avviate Tracker e… siamo pronti per cominciare.
L’utilizzo di Tracker e la videoanalisi
La videoanalisi di un moto ci permette di andare ad effettuare misure quantitative del moto di un corpo a
partire dalla ripresa cinematografica del moto stesso. Ma non solo.
Come vedrete, per impostare il processo di videoanalisi, bisogna andare a prendere in considerazione
concetti fondamentali della descrizione del moto, come ad esempio l’idea di sistema di riferimento (che
spesse volte non viene sottointeso e/o affrontato esplicitamente solo nel caso unidimensionale, con il
rischio di ottenere un’identificazione del sistema di riferimento con il suo punto di origine).
Ma lasciamo gli aspetti teorico didattici per la discussione in forum e passiamo subito a parlar di Tracker.
Una volta avviato il programma, vi comparirà la seguente schermata:
Quella che vi appare è la struttura del programma all’interno della quale poi andremo ad inserire il nostro
video (sulla sinistra) e i nostri grafici e/o tabelle, nei riquadri sulla destra.
Come prima cosa, andiamo a recuperare il video del moto che vogliamo andare ad analizzare.
Cliccando sull’icona “apri” (indicata dalla freccia nella figura sopra) e andando a recuperare il video che
avevate scaricato dalla piattaforma. Cliccando su apri (quasi sicuramente) vi comparirà il messaggio
riportato nella figura qui sotto.
Fate Click su “Xuggle” e, dopo un breve caricamento, nel riquadro a sinistra, vi comparirà il primo frame del
video come riportato nella seguente figura.
Per vedere il video, potete cliccare sul pulsante play, presente a sinistra sotto di esso. (rimandate poi il
video all’inizio).
Nel video si vede un astronauta che salta (verticalmente) due volte. L’obiettivo della nostra analisi sarà
quello di andare a studiare il moto dell’astronauta al fine di andare a calcolare l’accelerazione di gravità
della Luna.
Iniziamo quindi con lo studio del moto. Come prima cosa, bisogna fissare un sistema di riferimento. Per fare
ciò, bisogna selezionare lo strumento corrispondente (indicato con una freccia arancione nella figura
sopra).
Cliccando su di esso, vi compariranno 2 linee viola perpendicolari tra loro. Cliccando sul loro punto di
incontro e, mantenendo premuto il pulsante del mouse, si può spostare l’origine del sistema di riferimento.
Inoltre, se necessario, si possono far ruotare gli assi del sistema di riferimento trascinando il segmento
presente sull’asse delle x.
Una volta definito il sistema di riferimento, dobbiamo definire una scala, un’unità di misura. L’ideale
sarebbe quello di avere all’interno del video un oggetto di lunghezza nota; non avendocelo, siamo costretti
a fare una stima. Una stima ragionevole, ad esempio, potrebbe essere che l’astronauta, dagli scarponi alla
fine del casco, sia alto 1,90 m. Per fare ciò dobbiamo utilizzare il pulsante posto appena a sinistra di quello
che abbiamo utilizzato per inserire il sistema di riferimento. Cliccate sul pulsante > “Nuovo” > “Asta di
misura”. (Se avete fatto tutto correttamente, la schermata che vi troverete davanti, sarà di questo tipo:
con in viola il sistema di riferimento ed in blu l’asta di misura che dobbiamo ancora posizionare e definire.
Supponendo quindi che l’altezza dell’astronauta sia di 1,9 m, posizioniamo l’asta sull’astronauta, come un
metro che ne misura l’altezza spostando gli estremi dell’asta, uno alla volta (trascinate le crocette blu), sui
piedi e sul casco.
Cliccando poi sulla cifra posta sull’asta, ne si può modificare il valore ponendolo pari al valore desiderato
(1900) nel nostro caso (la misura va espressa in mm). – Figura sotto
Ora il nostro sistema di riferimento e la nostra misura di riferimento sono definite.
Dobbiamo ora inserire quelli che sono i “dati sperimentali” del moto definendo per ogni fotogramma del
filmato, la posizione del nostro oggetto. Questo processo, lo si può fare in due modi. Uno Manuale ed uno
automatico. Vi illustro qui di seguito come procedere per entrambi.
(se l’asta di misura vi intralcia, potete o nasconderla, cliccando sul pulsante con cui l’avete attivata o
spostarla cliccando su di essa e trascinandola a lato; notate bene però, nel fare questa operazione di non
modificarne la lunghezza).
Presa dati
Innanzitutto bisogna decidere qual è l’oggetto di cui vogliamo campionare il moto e/o, nel caso di un
oggetto esteso, come nel nostro caso, selezionare un particolare facilmente identificabile che ci permetta di
individuare un punto specifico del corpo.
Selezionate nel menù Tracce > Nuovo > Punto di Massa. Vi compare così una piccola finestra al cui interno vi è
scritto “Traccia A” – Vedere figura sotto. (come potete vedere, in figura ho anche spostato per comodità l’asta di
misura).
###(IMPORTANTE: potrebbe comparirvi un messaggio di errore di Xuggle, nel caso, ditegli di non mostrarlo più)###
CAMPIONAMENTO MANUALE. Ponendo il puntatore del mouse sull’area del filmato, vi accorgete che
quando premete il pulsante shift sulla tastiera (indicato anche con “maiusc.” o con una freccia spessa
rivolta verso l’alto, in alcune tastiere), il puntatore del mouse vi si trasforma in un mirino rettangolare.
Posizionatelo sull’oggetto di cui volete registrare la posizione e cliccate una volta sola (io ho scelto il
“bottone” più in basso sullo zaino dell’astronauta). La posizione del punto viene registrata, il video passa
automaticamente al fotogramma successivo e il dato viene riportato in grafico ed in tabella (Figura sotto).
CAMPIONAMENTO AUTOMATICO. Se volete effettuare invece un campionamento automatico, tracker ha
una funzione di riconoscimento delle forme che vi permette, una volta impostato il vostro target, di lasciare
al programma l’onere di trovare all’interno dei frame la presenza del vostro oggetto. A differenza del caso
precedente, dovete premere shift+ctrl e poi cliccare sul particolare del video da ricercare. Così facendo vi si
apre la finestra riportata nella figura sotto.
Spieghiamo ora come funziona.
Quello che compare rappresentato vicino alla scritta “modello”, è il particolare del video da ricercare
(quello su cui voi avete cliccato), quello che è riportato vicino alla scritta corrispondenza è il particolare del
video presente nel frame che il programma sta analizzando che più si avvicina all’elemento da voi
selezionato.
Frequenza di evoluzione, rappresenta la tolleranza di variazione che ci può essere tra la forma da ricercare
ed la forma presente nel fotogramma in cui si sta cercando. Automarcamento, rappresenta il livello di
soglia sopra il quale il programma procede automaticamente a selezionare il punto; se invece il coefficiente
di verosimiglianza è minore di 4 (in questo caso), il programma si ferma e chiede all’utente di individuare
manualmente nello specifico frame l’oggetto da tracciare.
Premendo su cerca, la funzione di autotracciamento inizia rappresentando il dato sia sul video che nel
grafico.
Una volta finito, chiudete pure la finestra dell’auto tracciamento.
Se provate a cliccare su play, vedrete come ora al video sono sovrapposti i punti sperimentali e come, al
passare dei frame, i dati corrispondenti vengono evidenziati sui grafici e nelle tabelle. (Figura sotto)
Possiamo ora passare all’analisi dei dati e dei grafici.
ANALISI DATI
Innanzitutto, notiamo che il grafico riportato, non è quello che interessa a noi. Sulle ordinate infatti è
riportata la coordinata x del punto; a noi interessa la y.
Per fare ciò, clicchiamo sulla “x” presente vicino all’asse delle ordinate. Ci si apre un menù a tendina (figura
sotto) nel quale possiamo selezionare la coordinata y.
Oppure, ancora meglio, dato che il nostro obiettivo è quello di andare a calcolare l’accelerazione di gravità
lunare, possiamo scegliere di riportare sulle ordinate la componente della velocità lungo y. (Figura sotto).
(PS avrei potuto anche riportare già l’accelerazione, ma preferisco riportare la velocità per potervi
introdurre l’utilizzo del tool per il fitting, in questo caso, lineare).
Come si vede dal filmato, l’astronauta fa due salti, e la possibilità di avere evidenziato il dato sperimentale
vicino al filmato permette di individuare quali tratti del grafico corrispondono a tali salti.
Posizionate il mouse sul grafico e selezionate “Analizza”.
Vi si apre una nuova finestra denominata “Data Tool”. Cliccate su “Analize > Curve Fits”. Selezionate la
parte di grafico che volete fittare e, sotto al grafico, vi compaiono i valori del fitting (Figura sotto). In
particolare il parametro A vi rappresenta il valore dell’accelerazione di gravità lunare (1,79m/s2) nel mio
caso.
Ovviamente è possibile utilizzare anche altre curve di fitting. I più comuni sono accessibili cliccando dove
indicato dalla freccia rossa nella figura sopra.
In questo modo siamo riusciti a raggiungere lo scopo prefissato, ottenendo una stima dell’accelerazione di
gravità sulla Luna (anche se un po’ sovrastimata…).
Questo breve excursus sul funzionamento di Tracker termina qui. Ovviamente mi sono limitato solo a
toccare quelle che sono le funzioni di base del programma. Vi invito però a provare ad esplorare anche le
altre funzionalità liberamente. In caso di necessità contattatemi nel forum sia per dubbi, suggerimenti ed
eventuali spiegazioni di funzionalità aggiuntive a cui siete interessati.
Vi ricordo inoltre di partecipare al forum per esprimere il vostro parere sulle discussioni aperte relative a
questo Nucleo. (NON serve mi spediate i file ti tracker realizzati da voi) Grazie mille
A presto
Cari Saluti
Stefano Vercellati