Sport & Technikanalysen mit Zeitlupenkameras
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Für Technik und Sportstudien eignen sich Zeitlupenkameras ideal. Schnelle Bewegungsabläufe und Situationen die nur Sekundenbruchteile in Anspruch nehmen, können somit verlangsamt werden. Zeitlupenkamera.net wird in diesem Artikel dieses Thema diskutieren und auch Empfehlungen für potentielle Zeitlupenkameras aussprechen, die für Sport & Technikanalysen geeignet sind.
Warum Zeitlupenaufnahmen für Sportanalysen?
Bei nahezu allen Sportarten sind schnelle, präzise und kontrollierte Bewegungsabläufe die Grundlage für Bestleistungen. Ziel eines jeden Sportlers ist es, sich mithilfe von Trainingseinheiten in der ausgeübten Sportart zu verbessern. Ein besonderes Augenmerk wird hierbei speziell auf das „Techniktraining“ gelegt. Es wird versucht die teilweiße sehr komplexen Bewegungsabläufe zu optimieren. Dafür ist fast immer ein Trainer vor Ort, der dem Sportler Anweisungen gibt, damit dieser jene möglichst genau umsetzt. Das ist aber oft leichter gesagt als getan. Hier kommt der große Vorteil einer (Zeitlupen)kamera zum Tragen. Damit können Videosequenzen aufgezeichnet werden, die sich der Sportler selbst ansehen kann. Somit kann er seinen eigenen Bewegungsablauf analysieren und sieht sofort wo Technikverbesserungen angesetzt werden müssen. Theoretisch ist dafür keine Zeitlupenkamera nötig, doch der Vorteil liegt klar auf der Hand. Zeitlupenkameras bieten dem Betrachter die Möglichkeit, die Szene in verlangsamter Geschwindigkeit wiederzugeben, damit ist ein viel detailreicherer Analyseprozess möglich. Da Zeitlupenkameras in den letzten Jahren den Consumer Bereich erreicht haben und immer preiswerter werden, empfiehlt es sich eine solche anzuschaffen.
Kompromisse
Es gibt leider nicht die perfekte Zeitlupenkamera, vor allem nicht im unteren Preissegment. Daher müssen einige Kompromisse eingegangen werden. Wer jedoch einige Überlegungen vor dem Kauf anstellt, wird auch mit einer preisgünstigen Lösung seine Bedürfnisse stillen können.
Zeitlupenfaktor/ Bilder pro Sekunde [fps]
Dieser Unterpunkt beschreibt, wie viel das Video langsamer
als die Originalgeschwindigkeit
abgespielt werden kann. Dieses Thema wurde
schon des Öfteren auf der Website diskutiert, hier noch einmal eine
Kurzzusammenfassung:
Es sind mindestens 24 Bilder pro Sekunde (frames per second = fps) notwendig um ein Video flüssig wiederzugeben. Alle Zeitlupenkameras besitzen die Eigenschaft, Bildwiederholungsraten größer als 24fps aufzuzeichnen. Kann eine Zeitlupenkamera beispielsweiße 120 Bilder pro Sekunde aufzeichnen, ergibt sich ein Zeitlupenfaktor von: 120fps / 24fps = 5. Somit kann die gefilmte Szene 5mal langsamer als das Original wiedergegeben werden.
Jeder der also eine Zeitlupenkamera für Sport & Technikanalysen kaufen will, sollte sich Gedanken machen, wie viel langsamer er das Filmmaterial als die Originalgeschwindigkeit abspielen will. Für die meisten Sportarten sollte eine 10fache Verlangsamung locker ausreichen. Um ein Gefühl für die verschieden Zeitlupenfaktoren zu entwickeln, kann folgender Artikel auf zeitlupenkamera.net hilfreich sein. Darin werden die unterschiedlichen Frameraten miteinander verglichen.
Es kann auch sein das bereits ein Zeitlupenfaktor von 2.5 (wären 60fps) ausreicht, um die gewünschte Sportart zu analysieren, jedoch empfiehlt zeilupenkamera.net mindestens eine Kamera mit 120fps (= 5fache Verlangsamung) zu kaufen. Zeitlupenkamera.net hat versucht einige Faustformeln abzuleiten um den Nutzer die Auswahl der passenden Kamera zu erleichtern. In der nachstehenden Tabelle sind einige Sportarten und die zur Sportanalyse mindestens nötigen Bildwiderholungsraten aufgelistet:
Sportart
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Empfohlene
Bildwiederholungsrate
|
Verlangsamung
gegenüber der Originalgeschwindigkeit
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Leichtathletik, Ski- Alpin, Turnen, Reiten, Schwimmen, Kanu…
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≥ 120fps
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5 fache Zeitlupe
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Golf, Tennis, Tischtennis, Fußball, Handball, Volleyball…
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≥ 240fps
|
10 fache Zeitlupe
|
Aufnahmegröße & Qualität
Leider sind hohe Bildwiederholungsraten bei Amateur-Zeitlupenkameras immer mit sinkenden Aufnahmegrößen und Qualitätsverlust verbunden. Hier muss ein weiterer Kompromiss in Kauf genommen werden. Für aussagekräftige Analysen wird mindestens eine Auflösung von 1280x 720 empfohlen. Diese Aufnahmegröße eignet sich auch noch, um die gefilmten Studien auf größeren Endgeräten, wie Fernsehern oder Beamern wiederzugeben. Die Videobitrate ist ein Kriterium welches die heutigen Consumer Zeitlupenkameras in annehmbarer Qualität liefern, daher kann dieses Anforderungskriterium als erreicht angenommen werden.
Einschränkungen
Wenn von Einschränkungen gesprochen wird, sind damit technische sowie die Einsatzumgebungseinschränkungen gemeint.
1.) Technische Einschränkungen
Ein Punkt, der bei jeder Zeitlupenkamera beachtet werden muss, betrifft die Lichtverhältnisse. Da eine sehr hohe Bildwiederholungsrate aufgezeichnet wird, werden die Einzelbilder mit sehr kurzer Verschlusszeit abgespeichert. Daher ist es wichtig immer genügend Licht beim Filmen zu haben. Viele Sportanalysen oder Sportarten werden aber in Hallen durchgeführt, wo oft sehr schlechte Lichtverhältnissen herrschen. Teilweiße kann die Kamera das kompensieren. Lichtstarke Objektive, oder hohe ISO Empfindlichkeiten helfen dabei. Am besten ist es aber, von Grund auf für ausreichend Umgebungslicht zu sorgen. Sei es nun mit einer externen Beleuchtung, oder wenn möglich das Set ins Freie zu verlegen.
Eine weitere Einschränkung betrifft die Aufnahmedauer. Wie sich jeder denken kann, fallen sehr große Datenmengen an wenn Videos mit hoher Framerate aufgezeichnet werden. Einige Zeitlupenkameras besitzen daher Aufnahmedauerbegrenzungen. Zum Beispiel können einige Kameras Videos mit bis zu 1000fps aufnehmen, jedoch nur für 2-3 Sekunden. Doch diese Limitierung muss nicht zwangsläufig eine Einschränkung für den Nutzer bedeuten.
Für die meisten Highspeed Sportaufnahmen reichen 2-3 Sekunden vollkommen aus. Viele zu analysierende Bewegungen im Sport dauern keine 2-3 Sekunden. Als Beispiel kann hier ein Start aus einem Startschuh, bei Sprintern in der Leichtathletik herangezogen werden. Der Vorgang dauert nur Sekundenbruchteile, jedoch ist der Vorgang vom Sporttechnischen Aspekt alles andere als trivial. Es gibt sehr viel Optimierungsbedarf, da der gesamte Rennverlauf vom Start abhängig ist. Werden die 2-3 Sekunden sinnvoll ausnützt, stellt die Aufnahmebeschränkung keinen großen Nachteil da. Werden die 2-3 Sekunden wieder auf Originalgeschwindigkeit mit 24fps abgespielt ergeben sich somit folgende Aufnahmezeiten:
- 250fps mit 3 Sek. Aufnahmezeit = 41,7 Sekunden bei 24fps
- 500fps mit 3 Sek. Aufnahmezeit = 62,5 Sekunden bei 24fps
- 1000fps mit 3 Sek. Aufnahmezeit = 125 Sekunden bei 24fps
2.) Einsatzeinschränkungen
Die Einsatzeinschränkungen betreffen beispielweiße die Möglichkeit, die Zeitlupenkamera auch Unterwasser zu verwenden. Diese Eigenschaften sind für einige Sportarten besonders wichtig. Die klassische Zeitlupenkamera wird meist freihändig, oder auf einem Stativ befestigt verwendet. Jedoch kann aber auch die Anforderungen gestellt werden, die Zeitlupenkamera direkt am Sportler, oder auch Unterwasser zu verwenden. Wer also mit den Gedanken spielt, sich eine Zeitlupenkamera für Technik und Sportanalysen zuzulegen, sollte unbedingt vorher überlegen welchen Anforderungen die Kamera gerecht werden sollte.
Video –Sportanalyseprogramme
Auch dieser Punkt sollte kurz angeschnitten werden. Das Filmmaterial erstellen ist der eine Punkt, ein mindestens genau so wichtiger Punkt, ist die Verwertung der Videodaten. Um überhaupt eine Verlangsamung gegenüber der Originalgeschwindigkeit zu erhalten, müssen die Videos in geeigneten Videobearbeitungsprogrammen, Videoschnittprogrammen bzw. Slow-Motion-Video-Editoren bearbeiten werden. Diese Aufgabe können klassische Schnittprogramme übernehmen. Auf Zeitlupenkamera.net wurde bereits ein Artikel veröffentlicht, der sich mit diesem Thema beschäftigt: Hier zum Nachlesen.
Es wird unbedingt empfohlen das Video mit der hohen Bildwiederholungsrate, zuerst auf ein Video mit 24fps zu exportieren. Somit ist die Weiterverwendung viel leichter und es treten keine Kompatibilitätsprobleme auf. Die 24fps Videos können dann auf Endgeräten wie Fernsehern, Tablets oder Laptops wiedergegeben werden.
- Keine weiteren Schritte: Das bedeutet, man hat das fertige Zeitlupenvideo und analysiert das Bildmaterial visuell. Dieser Schritt wird in 99% der Fälle ausreichen. Der Betrachter sieht die analysierte Szene in Zeitlupe und kann mit einem geschulten Auge, Verbesserungen und Optimierungen am Bewegungsablauf diskutieren.
- Verwendung eines Sport-Video-Analyse-Programmes: Mithilfe solcher Programme, kann beispielsweiße das Video, Bild für Bild einzeln analysiert werden. Somit können für den Betrachter interessante Einzelbilder herausgepickt werden. Zudem können die Einzelbilder Exportiert werden. Bis zu diesem Schritt eignen sich auch gängige Videoschnittprogramme. Hierzu wird dieser Beitrag auf zeitlupenkamera.net empfohlen. Darin werden die aktuell am weitesten verbreiteten Videoschnittprogramme vorgestellt. [Foto: kinovea.org]
Die wahre Stärke von Sport-Video-Analyse-Softwaretools kommt bei der Detailanalyse zu tragen. Mit Ihnen ist es möglich, Punkte am Körper der Athleten zu setzen und somit Bewegungskurven aufzuzeichnen. Zudem können Längen und Winkel aus der Videosequenz entnommen werden. Ein Beispiel für solch eine Software ist das Freeware-Programm: KINOVEA
Mit einer geeigneten Zeitlupenkamera, inklusive der Sport-Video-Analyse-Software und etwas Engagement, Motivation und Einarbeitungszeit kann man ohne Probleme selbst Bewegungsabläufe, Sport sowie Technikanalysen durchführen. Wer öfters solche Analysen durchführen möchte, sollte sich ernsthaft mit diesem Thema auseinandersetzen und sich eine dafür benötigte Zeitlupenkamera anschaffen. Es werden nun 3 potentielle Zeitlupenkameras für Sportanalysen vorgestellt. Der Vorteil dieser Kameras ist, dass sie zusätzlich neben der Zeitlupenvideofunktion ganz normale Video und Fotokameras sind. Somit können sie ohne weiteres auch für andere Zwecke eingesetzt werden.
Geeignete Zeitlupenkameras für Sportanalysen
Das Profimodell: Panasonic GH5
Die Panasonic GH5 ist die qualitätshochwertigste Kamera, unter den hier vorgestellten. Mit ihr ist es möglich, Zeitlupensequenzen mit bis zu 180fps aufzunehmen, was einer Verlangsamung von 7,5 entspricht. Die Aufnahmegröße entspricht 1920x 1080 [FULL HD]. Die GH5 zeichnet Videos mit einer sehr hohen Bitrate auf, somit erhält man eine unglaublich gute Videoqualität. Man hat die volle Kontrolle über alle Einstellparameter. [Verschlusszeit, Blende, ISO…] Durch Wahl geeigneter Objektive, deckt man alle Brennweiten ab, ohne limitiert zu sein. Mit einem maximalen ISO Wert von 25600, hat man auch bei dunkleren Umgebungen nichts zu befürchten. In Kombination mit einem lichtstarken Objektiv, werden einen auch in Innenräumen und Sporthallen perfekte Zeitlupenvideos gelingen. Leider muss bei Zeitlupenvideos manuell fokussiert werden, da hier der Autofokus nicht aktiviert ist. Alles in allem, ist die Kamera ein Spitzenprodukt, das klar zur Zeitlupenkamera für Sportvideos und Analysen taugt. Eine interessante Alternative zur GH5 wäre die Sony a6300 oder Sony a6500. Dabei handelt es sich ebenfalls um Systemkameras. Die maximale Bildwiederholungsrate beträgt bei beiden Modellen 120fps, was etwas unter der GH5 liegt. Hier geht es zum vollständigen Bericht der Panasonic GH5 auf zeitlupenkamera.net
Vorteile
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Nachteile
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+ bis zu 7,5 fache
Verlangsamung möglich (180fps)
+ Volle manuelle Einstellungsmöglichkeiten + perfekte Videoqualität & Aufnahmegröße + Hohe Bitrate + Auch in dunkleren Umgebungen ohne Probleme Einsetzbar + Universeller Einsatz durch Objektivwechsel |
- Kein Autofocus bei Zeitlupenvideos
- Einarbeitungszeit notwendig (nicht unbedingt für Anfänger geeignet) - Objektive müssen zusätzlich erworben werden Teuer |
Der Allrounder: Sony RX 100 V
Der Allrounder und zurzeit auch der erste Platz auf der
Bestenliste ist die Sony RX 100 V. Mit ihr sind extrem hohe
Bildwiderholungsraten von bis zu 1000fps möglich. Jedoch nimmt die
Aufnahmegröße mit steigenden Bildwiederholungsraten ab. Dennoch sind die Videos
qualitativ sehr hochwertig und sehr gut für Analysen geeignet. Die
Zeitlupenvideos sind mit 3 Sekunden Aufnahmezeit begrenzt, jedoch muss das
nicht unbedingt einen Nachteil für den Nutzer bedeuten, wie bereits im Artikel
weiter oben diskutiert wurde. Eine gute Alternative ist die Vorgängerversion
die RX100 IV, damit spart man ein paar Euros ohne große Abstriche in Kauf
nehmen zu müssen.
Vorteile
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Nachteile
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+ bis zu 42 fache
Verlangsamung möglich (1000fps)
+ Einfache
Bedingung & Automatische Einstellungsmöglichkeiten
+ Klein
und Kompakt
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- Zeitlupenvideos auf 3 Sekunden Aufnahmezeit begrenzt
- Aufnahmegröße
nimmt mit steigenden Bildwiederholungsraten ab
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Robust, kompakt & Wasserdicht: GoPro Hero 5
Bei der GoPro Hero 5 handelt es sich um eine Actionkamera.
Der große Vorteil ist die Kompaktheit und der Aspekt, dass die Kamera auch Unterwasser
verwendet werden kann. Die Hero 5 kann problemlos auch am Sportler befestigt
werden und ermöglicht somit vollkommen neue Perspektiven. Mit einer maximalen
Bildwiederholungsrate von 240fps, bei einer Auflösung von 1280x 720 spielt sie
durchaus in der Oberklasse mit. 240fps bedeuten eine 10fache Verlangsamung. Der
wahrscheinlich größte Nachteil ist die Brennweiteneinschränkung. Die GoPro
besitzt eine fest verbaute Optik mit sehr niedrigen Brennweitenbereich (=
Weitwinkel). Somit muss man sehr nahe an das zu filmende Objektiv heran, um ordentliche
Aufnahmen zu erhalten. Dennoch eignet sich die GoPro Hero 5 sehr gut als
Zeitlupen- Sport- Analysekamera.
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Vorteile
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Nachteile
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+ Wasserdicht
+ Kompakt, klein und überall einsetzbar + Preiswert |
- Weitwinkelobjektiv
- Nur begrenzte manuelle Einstellungsmöglichkeiten
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