Digitale Videoanalyse: Anleitung

Aufnahmetechnik

Wenn die Anschaffung einer handelsüblichen digitalen Videokamera finanziell möglich ist, wird man sich für diese Möglichkeit entscheiden. Viele Schulen sind bereits diesen Weg gegangen, und haben für unter 1000€ eine digitale Videokamera anschaffen können, sei es über einen lokalen Sponsor, über den Verein der Freunde oder durch Zusammenlegen mehrerer Fachetats. Vorteil: Die Kamera ist handlich und kann für externe Versuche eingesetzt werden. Nachteil: Sie ist teuer und deshalb meistens nur in einem einzigen Exemplar verfügbar.

Eine sehr attraktive weitere Möglichkeit ist die Anschaffung einer bestimmten „Webcamera” für ca. 80€. Die Philips ToUcam 740K ist so leistungsfähig und so vielseitig einsetzbar, dass sie als digitale Videokamera gut geeignet ist, obwohl sie eigentlich als Webcamera verkauft wird. Vorteil: Die Kamera ist billig, deshalb auch in mehreren Exemplaren bezahlbar. Nachteil: Sie muss für den Einsatz an einen Rechner angeschlossen werden.

Eine dritte Möglichkeit wäre die Umwandlung analoger in digitale Videofilme. Dies gibt Sinn, wenn man schon eine gute analoge Kamera hat und die zusätzliche Ausgabe vermeiden möchte, oder wenn man bereits über analoge Videofilme verfügt, die man weiter verwenden will. Dazu benötigt man eine Video- oder TV-Karte mit Analogeingang.

Digitale Videos bearbeiten

Die Videos für den Physikunterricht zeigen typisch einen Bewegungsablauf von nur wenigen Sekunden Länge, und der Speicherbedarf auf der Festplatte ist entsprechend gering. In der Regel ist es deshalb nicht notwendig, das Video zu schneiden oder anders zu bearbeiten. Dennoch: Wenn ein Video gekürzt werden soll oder in einem ungeeigneten Format (Codec) vorliegt, muss es manchmal vor der Auswertung bearbeitet werden. Dazu finden Sie hier eine Anleitung.

Digitale Videos auswerten

Die Auswertung digitaler Videofilme hat sich in den letzten Jahren rasant entwickelt. Es fing an mit Programmen wie Orvico, die den Weg der automatischen Verfolgung von Bewegung gegangen sind. Dabei wurden aus jedem Videobild nur die Koordinaten des hellsten Punktes registriert. Dies war im Prinzip elegant und bequem, zwang den Experimentator aber, bei der Aufnahme der Bewegung alle hellen Reflexionen beispielsweise von Sonnenlicht aus dem Bild zu verbannen, was in der Praxis recht schwierig sein kann.

Eine weitere Methode ist die automatische Verfolgung bestimmter Farbtöne. Die Methode wirkt auf den ersten Blick elegant, macht aber in der Praxis große Schwierigkeiten, weil der Farbton (etwa eines Tennisballes) während der Bewegung stark schwanken kann. Im Verlauf der Bewegung wird das bewegte Objekt meist unterschiedlich beleuchtet, und dabei ändert sich auch der Farbton.

Neuere Programme, wie Diva, Galileo, David, Vimps und Viana, bieten in der Regel die automatische Verfolgung bestimmter Farbtöne als eine Option an - neben der manuellen Auswertung. Nach unserer Erfahrung ist aber die manuelle Auswertung bisher die einzig verlässliche. Dabei wird der vom Experimentator ausgewählte Punkt in allen oder zumindest einigen Videobildern manuell angewählt. Das Programm registriert die Koordinaten der angewählten Punkte als Messtabelle, die anschließend angezeigt und beispielsweise in Form von Diagrammen dargestellt werden kann. Besonders bequem ist die Auswertung, wenn die Werte nach üblichen Tabellenkalkulationen, z.B. Excel exportiert werden können, wie es bei Viana der Fall ist.

In unserer Darstellung der digitalen Videoanalyse haben wir uns auf Viana beschränkt, weil wir es im Moment für besonders geeignet halten. Da die Entwicklung weiter geht, sollte der Benutzer nach den ersten positiven Erfahrungen durchaus die weitere Entwicklung verfolgen.

Claus Meyer-Bothling

Neue Medien in Physik

Auf dem Landesbildungsserver finden Sie Videos aus der Unterrichtspraxis.

Anleitung Viana 3.64 [pdf] [200 KB]

Anleitung MovieXone 40 [pdf] [250 KB]