Відео комп'ютерні комплекси для біомеханіки техніки веслування на байдарці

 

Розроблена методика біомеханічного аналізу спортивної техніки з використанням комп'ютерних технологій і відеотехніки. Апробація методики проведена на спортсменах 12-14 років, які спеціалізуються у веслуванні на байдарках. Методика була упроваджена в учбовий процес студентів інституту фізкультури для виконання розрахунково-графічних робіт по курсу "Біомеханіка". Простота і доступність застосованих технічних засобів і програмного забезпечення дозволили рекомендувати даний методичний підхід для використання в учбовому процесі. Сучасна стратегія розвитку інформатизації суспільства передбачає впровадження новітніх комп'ютерних технологій у систему фізичного виховання, зокрема з метою оцінки и аналізу рухової функції людини. Найбільш ефективними та перспективними для вирішення цієїзадачі є біомеханічні відеоаналізуючі системи. [2]

На даний час більш 15 відомих компаній виробляють відео-комп'ютерні системи. Такі системи можуть виконувати спеціалізовані функції. Так, система "САІТ ЕМС" використовується з метою функціонального оцінювання ходьби, а також діагностики нейром'язових патологій нижніх кінцівок. До складу системи входять: телеметричний електроміограф, набір підошовних датчиків, персональний комп’ютер, принтер.

Система "Кір Тгак" виконує тривимірний аналіз за допомогою чотирьох відеокамер. За бажанням замовника може поставлятися аналого-цифрова підсистема, що включає до 32 каналів з аналоговими датчиками, тензоплатформами та ін.

Система "Рго Тгак" вимірює кінематику колінного суглоба (зміни при хірургічному лікуванні, також можна одержати динаміку розподілу тиску стопи). [23]

Алгоритм роботи ПК містить такі етапи:

· побудова графічної моделі схеми руху об’єктів "людина-людина", "людина-техніка", "спортсмен-знаряддя", за якою буде проводитися подальший біомеханічний аналіз;

· визначення координат точок досліджуваних об’єктів;

· обчислення біомеханічних характеристик рухових дій людини чи знаряддя;

Залежно від мети дослідження моделі схем досліджуваних об’єктів можуть складатися з різного числа точок. Додаткову програму зняття координат точок КООПО призначено для створення масиву координат точок тіла людини чи іншого об’єкта (ласти для підводного плавання, велосипед, автомобіль, жердина для стрибка у висоту, весло і т.п.) у процесі його руху.

Таким чином, технологія проведення біомеханічного відео комп’ютерного аналізу включає два основні етапи: зйомку відеокамерою (аматорською чи професійною, аналоговою чи цифровою) і обробку отриманих відеограм за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення. Залежно від числа використовуваних камер біомеханічний аналіз можна здійснювати як в одній, так і в двох, трьох площинах.

Розділ 2. Методи і організація досліджень

 

Методи досліджень

 

У даній роботі використовують наступні методи

1) Теоретичний аналіз та узагальнення літературний джерел.

2) педагогічний метод.

У роботі був проведений аналіз, і огляд літературних джерел по техніці веслування, педагогіки, біомеханіки, фізіології, гідродинаміки й гідростатики в роботі були використані 25 джерела літератури.

Спостереження.

Педагогічне спостереження в процесі учбових тренувальних занять з веслування здійснюється з метою визначення інтенсивності змісту тренувального процесу, характеру і величин навантаження по обсязі й інтенсивності, методів виконаних вправ, змісту й тривалості відпочинку, між тренувальними заняттями й в окремому занятті, техніки виконання рухів, зміст тактичних прийомів.

Педагогічний експеримент є методом наукового пізнання, за допомогою якого виявляється ефективність методів, прийомів і форм тренування. У ході педагогічного експерименту досліджується ефект уведення в тренувальний процес методичних рекомендацій, шляхом порівняння техніки академічного веслування протягом підготовчого періоду. Техніку греблі оцінювали за допомогою кінозйомки, Проводили з наступних позицій: у профіль (збоку), фронтально (попереду або позаду) зверху.

При зйомці збоку кінокамеру встановлювали строго перпендикулярно до весляра. При русі човна з такою самою швидкістю повинна переміщатися і камера.

Для підвищення ефективності керування технічною підготовкою веслярів ми багаторазово протягом сезону прибігали до кінозйомки. Аналіз отриманого матеріалу проводили різними методами: при перегляді кіноплівок через кінопроектор із звичайною й уповільненою швидкістю, шляхом розрахунку тимчасових і просторових характеристик гребка. Для підрахунку тимчасових характеристик гребка необхідно спроектувати по кадрам плівку на екран і підрахувати число кадрів, на яких зафіксовано виконання того або іншого елемента техніки гребка.

Знаючи швидкість зйомки, визначаємо часовий параметр кожного елемента по формулі.

Наприклад, зйомка проводилася зі швидкістю 3 кадр/сек. На проводку витрачено 13 кадрів. Підставляємо до формули й одержуємо час проводки - 0,42 сек.

Оцінка техніки веслування проводиться за наступними критеріями: відповідності окремих фаз гребка модельним характеристикам, відповідності змін зусиль і швидкості човна; наявності силового акценту в першій половині опорного періоду гребка; рівномірності ходу човна в циклі гребкового руху; відсутності зломів у динамограмі лопасті, що свідчать про різке зниження зусилля, весла, по окремих фазах циклу гребка. На підставі оцінки техніки даються індивідуальні рекомендації з її удосконалювання й усунення виявлених дефектів.

тестування; оснований на стандартних рухових завданнях

педагогічний експеримент, за допомогою якого виявляється ефективність методів, прийомів і форм виховання, вивчення і тренування.

Відео зйомка

Хронометраж

Метод "відео зйомка" характеризується тим, що на відео досліджується біомеханічний аналіз техніки веслування на байдарці спортсменів різної кваліфікації.

Метод "хронометрії" характеризується тим, що за певний час, який пройшов спортсмен дистанцію.

3) педагогічний експеримент.

Біомеханічний аналіз техніки веслування за тестами

равномерное прохождение 200 метровой дистанции с контролем техники гребли;

прохождение 200 метровой дистанции в среднем темпе с 50-метровым ускорением в середине отрезка.

моделювання біомеханічних характеристик;

4) Методи математичної статистики.

метод середніх величин;

Дозволяє порівняти один розмірні величини декількох однотипних груп випробовуваних. Використовуючи цей метод можна порівняти експериментальну і контрольну групу і з'ясувати, наскільки досліджувана на порівнянні якість більше /менше/ в експериментальній групі, чим в контрольній. В результаті, може бути отримуємо корисну інформацію і вмісті або практичному значенні тієї ознаки, яка складала предмет експерименту.

Робота методом середніх величин передбачає три основні етапи: утворення варіаційного ряду; знаходження характеристик варіаційного ряду; практичну реалізацію отриманих характеристик.

 

Організація досліджень

 

1-й етап. На першому етапі (липень-вересень 2008) дослідження була поставлена задача: оглянути науково-методичну літературу. На цьому етапі проводився попередній педагогічний експеримент, зв’язаний з розробкою ефективної структури тренувальних навантажень у річному циклі підготовки юних веслувальників на початкових етапах навчання без урахування індивідуалізації.

2-й етап. На другому (липень - червень 2008-2009) етапі дослідження проводився головний педагогічний експеримент, зв’язаний з зйомкою відеокамерою і рішенням виявити ефективність програм для веслувальників на байдарках при різному співвідношенні параметрів тренувального навантаження у річному циклі.

3-й етап. На третьому (листопад - грудень 2010) етапі проводився аналіз здобутих результатів, і обробка здобутих відеограм (фотограм) по засобам спеціалізованого програмного забезпечення на комп’ютері, написання висновків, оформлення роботи (таблиць, додатків)

 

Педагогічний експеримент

 

У ході педагогічного експерименту досліджується ефект введення в тренувальний процес методичних рекомендацій, шляхом порівняння техніки веслування на байдарках протягом підготовчого періоду. Техніку веслування оцінювали за допомогою відео зйомки, проводили з наступних позицій: у профіль (збоку), фронтально (попереду або позаду).

При зйомці з боку кінокамеру встановлювали строго перпендикулярно до весляра. При русі човна з такою самою швидкістю повинна переміщатись і камера.

Для підвищення ефективності керування технічною підготовкою веслярів ми багаторазово прибігали до відео зйомки, протягом сезону. Аналіз отриманого матеріалу проводили різними методами: при перегляді кіноплівок через кінопроектор із звичайною й уповільненою швидкістю, шляхом розрахунку тимчасових і просторових характеристик гребка необхідно спроектувати по кадрам плівку на екран і підрахувати число кадрів, на яких зафіксовано виконання того або іншого елемента техніки гребка.

 

Устаткування і програмне забезпечення для системи біомеханічного відео аналізу

Технологія	Обладнання	Програмне забеспечення
Зйомка видеокамерой.	Відеокамера (аналоговая или цифровая).
Захват зображения в компьютер.	Плата захвата; TV - тюнер; Порт USB, ІЕЕЕ1394.	Adobe Premiere Pinnacle Studio Win DVD Creator
Редактирование видеограм и покадровое снятие точек.	Комп'ютер; Монітор (желательно TFT)	Adobe Photoshop MS Office Picture Manager MS Office Word
Обробка координат точек	Комп'ютер принтер	MS Office Excel

 

Оцінка техніки веслування проводиться за наступними критеріями: відповідності окремих фаз гребка модельним характеристикам, відповідності змін зусиль і швидкості човна: наявності силового акценту в першій половині опорного періоду гребка; рівномірності ходу човна в циклі гребкового руху; відсутності зломів у динамограмі лопасті, що свідчать про різке зниження зусилля, весла, по окремих фазах циклу гребка. На підставі оцінки техніки даються індивідуальні рекомендації з її удосконалення й усунення виявлених дефектів.

 

Рис 1. Зняття координат крапок із зображення за допомогою програмного забезпечення Microsoft Word.

 

Оскільки, нами застосовувався аналоговий відеозапис, то для здобуття відеокадрів в комп'ютері було необхідно використовувати спеціальний пристрій захвату відео Aver Media EZ Maker. Перелік перевіреного нами програмного забезпечення і устаткування для поетапної обробки відеограм представлений в таблиці 1. Обробку відеозапису проводили за допомогою програми захвату і редагування зображення Pinnacle System. Зняття координат крапок із зображення проводили з використанням програмного забезпечення Microsoft Word шляхом накладення на зображення нумерованою по осях Х і Y координатної сітки з розміром вічка 1х1 див. (Мал.1) [23]