Utilisation de la webcam

Thème : le sport
TP : enregistrement et traitement d’une vidéo, étude du
mouvement d’une balle
but :
1. savoir enregistrer le mouvement d’une balle avec une
webcam
2. savoir convertir le fichier vidéo dans un format
compatible avec le logiciel synchronie
3. savoir utiliser le logiciel synchronie pour analyser le
mouvement de la balle
Matériel :
- 9 balles de tennis
- 9 webcams
- 9 supports
- 9 réglets de 1 m
- logiciels synchronie, AVS video converter
I) Utilisation de la webcam
1. Introduction : on utilisera la webcam pour filmer le
mouvement d’une balle de tennis. La webcam sera fixée à
l’aide d’une pince sur un support. Elle sera branchée sur une
entrée USB sur la face arrière de l’ordinateur.
2) réglages du dossier de destination
Le fichier vidéo doit être enregistré dans le dossier
video_seconde de la clef USB. Celle-ci sera introduite dans
le port USB de la face arrière de l’ordinateur. Lancer le
logiciel de la webcam. Cliquer sur l’icône
paramètre de la caméra. puis sur l’icône
préférence de l’application. Cliquer sur
dossier de stockage des vidéos. Clique sur
l’onglet parcourir de dossier puis sélectionne le répertoire
video de la clef USB. Cliquer sur ok. A chaque fois que vous
prendrez une vidéo celle-ci s’enregistrera automatiquement
dans le dossier video.
3) choix de la définition d’image
Plus la définition est élevée plus l’image est de qualité, mais
plus l’ordinateur doit être puissant pour gérer les flux
vidéos. On se contentera d’une image de taille 4/3 et de
définition 320x240 pixels, pour les vidéos.
Clique sur l’icône d’enregistrement, puis
clique sur la petite flèche et règle la taille
de l’image en 320x240 pixels
4. réglage de la qualité d’image
Clique sur l’icône paramètres de la vidéo puis agit sur les
boutons luminosité, contraste et intensité des couleurs
de manière à avoir un maximum de qualité
d’image
5) enregistrement du clip
Lâcher la balle verticalement avec en arrière plan une règle
de 1 m pour l’étalonnage du logiciel. Appuyer simultanément
sur le bouton enregistrement. Une fois l’enregistrement
effectué donner un nom au clip réalisé, en accédant à la clef
USB puis en changeant son nom. Exemple paul_seconde3.
Attention veillez à ne pas cadrer le sujet car une
inscription va automatiquement s’afficher au centre de
l’image. Cette inscription risque de cacher la chute de la
balle.
II) conversion de la
vidéo
1) pourquoi effectuer
une conversion de
fichier ?
Tout appareil numérique
(caméscope, téléphone
portable, appareil photo)
possède son propre
format de fichier vidéo
et audio. Un logiciel
comme synchronie ne
peut travailler que sur des fichiers de type AVI avec un
codec cinepak de radius (logiciel de compression
décompression). Les fichiers générés par la webcam sont
des fichiers de type wmv. Il est nécessaire de les convertir
en fichiers AVI avec le codec cinepak de radius. Pour
effectuer cette conversion on va utiliser le logiciel
AVS4videoconverter.
2) opération de conversion
Lancer le programme AVS4video converter :
poste de travail, communlogiciels, toutes classes,
AVS4YOU, AVSvideoconverter, puis cliquer sur le
programme AVSVideoconverter.

Cliquer sur parcourir de la partie fichier d’entrée puis
ouvrir le fichier vidéo présent sur la clef USB (celui que
vous avez créé avec la webcam, exemple : paul_seconde3).
Cliquer sur avancé et sélectionner le codec cinepak de
radius
Cliquer ensuite sur convertir. Il faut attendre que la
conversion se termine, ça prend environ 10 secondes.
III) exploitation de la vidéo dans synchronie 2003
Le fichier vidéo convenablement convertit va pouvoir être
exploité par le logiciel synchronie.
1) Réglage préalable
a) affichage de la vidéo
Cliquer sur le logiciel synchronie 2003
cliquer sur édition puis Lire l’image ou séquence vidéo.
Accèder au répertoire video de la clef USB
b) Etalonnage des axes
Cliquer sur origine : origine permet de définir le point pris
comme origine des axes. Clique en bas à gauche de l’image.
Cette position correspondra au point O d’abscisse x = 0 m
et d’ordonnée y = 0 m.
Clique sur étalonnage : clique sur le début du repère
horizontal représentant une longueur de 1 m puis étire la
flèche jusqu’à la fin du repère. Entre la valeur 1 m dans la
boite de dialogue puis clique sur ok. Choisit le mode plein
écran. Utilise les boutons de défilement en bas de la vidéo
pour en comprendre le fonctionnement.
c) marquage de la trajectoire de la balle
Clique sur pointeur puis Saisir. Avec le bouton de
défilement image par image positionne le film sur l’image à
partir de laquelle la balle commence à chuter. Positionne le
pointeur au centre de la balle puis clique sur la souris.
Marque les différentes positions de la bille au cours de son
mouvement. Après la dernière position clique sur terminer.
Q1 Qu’appelle-t-on trajectoire d’un mobile ?
2) Mouvement de la balle
Clique sur tableur.
Q2 Que représente les variables x et y ?
Clique sur le bouton + puis variable Timage et ajouter.
Q3 Que représente la variable Timage ?
Q4 Quel est l’intervalle de temps pris entre 2 positions
successives de l’image ?
Q5 Comment s’appelle la trajectoire de la balle ?
Q6 La vitesse de la balle est-elle constante ? Pourquoi ?
Q7 En négligeant les forces de frottement à quelles forces
est soumise la balle ?
3) Affichage de la valeur de x en fonction de Timage.
Clique sur
paramètre puis
courbe.
Sélectionne la
variable X puis
clique sur
fenêtre 3. Clique
sur abscisse
spéciale.
Sélectionne
Timage. Clique
sur OK . Clique
sur n°3. La
fenêtre 3 affiche
une courbe. Clique
sur l’icône
calibrage global.
Q8 Que représente cette courbe ? A quelle
fonction mathématique correspond-t-elle ?
Q9 Recommencer cette procédure en affichant cette fois
y en fonction de Timage dans la fenêtre 4.
Que représente la courbe obtenue ? A quelle fonction
mathématique correspond-t-elle ?
Q10 cliquer sur tableur. Quelle est la hauteur maximale
atteinte par la balle.
IV) Mouvement parabolique
Refermer synchronie puis le rouvrir
1) Expérience
Lancer cette fois la balle horizontalement puis enregistrer
la vidéo. Après l’avoir convertit, répondre aux questions
suivantes.
2) Questions
Q11 Comment s’appelle la trajectoire de la balle ?
Q12 La vitesse de la balle est-elle constante ? Pourquoi ?
3) vitesse de la balle sur l’axe des x, Vx
La vitesse de la balle peut-être décomposée en 2 vitesses :
- une vitesse horizontale (qui correspondrait à la
vitesse de l’ombre sur le sol de la balle).
- - une vitesse verticale qui correspondrait à la
vitesse ascensionnelle de la balle
On va Afficher la courbe Vx en fonction de Timage sur la
fenêtre 3. Dans un premier temps il faut créer la variable
Vx qui correspond à la vitesse de la balle sur l’axe des x.
Cliquer sur traitement puis feuille de calcul. Tape le
texte suivant :
Vx = deriv (x,Timage)
Cliquer sur calculer puis exécuter. Une nouvelle variable
Vx est créée que nous allons afficher dans la fenêtre 3, en
fonction de la variable Timage.
Clique sur Paramètre, Courbe, Sélectionne Vx et fenètre
3. Clique sur abscisse spéciale Timage, ok. Accède à la
fenètre 3 puis clique sur l’icône calibrage globale pour une
échelle correctement réglée.
Q13 Comment évolue la valeur de la vitesse Vx au cours du
temps ?