Eine wichtige Fakten über Muybridge und Marey
Muybridge:
Technik: - viele Kameras nebeneinander
Kameras wurden beim vorbeilaufen automatisch ausgelöst
Erfindung: Zoopraxiskop : Gerät, das schnelle Bild Folgen zeigt (Vorläufer des Films)
Marey:
Ziel: exakte wissenschaftliche Analyse von Bewegung
Technik: Chronofotografie - Mehrere Phasen einer Bewegung auf einer einzigen Fotoplatte
Bedeutung: erforschte genaue Bewegungsabläufe
Was bedeutet Kinemetrie?
beschäftigt sich mit der Beschreibung von Bewegungen
Ohne dabei zu untersuchen, warum diese Bewegungen entstehen
Ohne Kräfte oder Momente zu betrachten
Beispielsweise:
wie bewegt sich ein Objekt?
, Mit welcher Geschwindigkeit?
Wie ändert sich die Geschwindigkeit? (Beschleunigung)?
Dreht sich das Objekt? Wie schnell?
Was gehört nicht zu Kinematrik?
Kräfte beispielsweise Bodenreaktionskräfte und Momente (Drehkräfte)
Gehören zu Dynamik
Womit beschäftigt sich die Dynamik?
Welche Kräfte oder Drehmoment Härte sind nötig, damit eine bestimmte Bewegung entsteht
Was bedeutet Dynamometrie?
→ Messung von Kräften, z. B. Muskelkraft.
Wird häufig in der Sportwissenschaft, Reha oder Ergonomie eingesetzt.
Typisches Gerät: Handdynamometer, mit dem man die Griffkraft misst
Was bedeutet Elektromyografie?
Elektromyografie (EMG) ist ein Verfahren zur Messung der elektrischen Aktivität in Muskeln.
Wenn ein Muskel arbeitet (z. B. beim Beugen des Arms), sendet das Nervensystem elektrische Signale an den Muskel. Diese Signale kann man mit der Elektromyografie messen.
Ob ein Muskel aktiv ist
Wie stark er aktiviert ist
Wann genau er arbeitet (zeitlicher Verlauf)
Was bedeuten Modellierung und Simulation?
Bedeutet: Erstellen eines vereinfachten mathematischen Abbilds des Körpers (z. B. Knochen = starre Körper, Gelenke = Drehpunkte).
Ziel: Bewegungen verständlich und berechenbar machen.
Bedeutet: Durchspielen des Modells am Computer.
Zeigt, wie sich z. B. Kräfte, Gelenkwinkel oder Muskelbelastungen im Verlauf der Bewegung verhalten.
Nützlich z. B. bei Verletzungen, Therapieplanung oder Sportoptimierung
Welche Anwendungsgebiete der Bewegungsanalyse gibt es?
➢ Analyse von Bewegungsabläufen im Sport
➢ Bestimmung von Belastungen/Beanspruchungen des Bewegungsapparats
➢ Entwicklung und Optimierung von Orthesen und Prothesen
➢ Ergonomie (Optimierung von Arbeitsplätzen und –abläufen
Welche der folgenden Größen werden in der Kinematik untersucht?
Rotation
Bodenreaktionskräfte
Momente
Winkelgeschwindigkeit
Beschleunigung
Wie setzt sich der Begriff Bewegungsanalyse zusammen?
Ortsveränderung von Körpern in der Zeit
Zerlegen, vergleichen
Wozu dienen kinemetrische Verfahren?
zur direkten oder indirekten Ermittlung der Weg-Zeit-Verläufe von Ortsmerkmalen ausgewählter Körperpunkte, sowie der daraus ableitbare Größengeschwindigkeit und Beschleunigung
Was ist bei der Vide Geometrie (indirekte, kinemetische Verfahren) zu bedenken?
Zu Bedenken:
− 2D- vs. 3D-Bewegungserfassung
− Bildkalibration
− Räumliches Auflösungsvermögen
− Zeitliches Auflösungsvermögen
− Bewegungsunschärfe (Shutter?)
− Gewinnung von Bildpunkten (manuell oder automatisch? Nutzung von Markern?)
Was sind Voraussetzungen für eine 2-D Bewegungerfassung mit einer Kamera?
Bewegung muss weitgehend in einer Ebene stattfinden
Aufnahme mit einer einzigen Kamera
Optische Achse senkrecht zur Bewegung
Einfache Bildkalibration mit e benem Koordinatensystem
Was können Projektionsfehler bei der 2-Dbewegungerfassung sein?
Was ist der Unterschied zwischen Bildkoordinaten und Ortskoordinaten?
Bildkoordinaten:
Sind Positionen auf dem Bild oder Video
Werden in Pixeln angegeben (zum Beispiel Pixel, X = 400, Y = 300)
Abhängig von der Kamera Einstellungen( Bildausschnitt, Perspektive)
Ortskoordinaten:
Beschreiben die tatsächliche Position in der realen Welt
Werden in Meter oder anderen echten Maßeinheiten angegeben
Müssen durch eine Kalibrierung (zum Beispiel Maßstab im Bild) aus dem Bildkoordinaten berechnet werden
Welche möglichen Fehlerquellen der Videometrie gibt es?
Kalibrierungsfehler:
Maßstab falsch gewählt oder ungenau gemessen.
Perspektivische Verzerrung:
Kamera ist schief oder nicht exakt zur Bewegung ausgerichtet.
Auflösung des Videos:
Zu wenige Pixel → ungenaue Messungen.
Bewegungsunschärfe:
Bei schneller Bewegung verwischt das Bild → schwerer zu messen.
Markerfehler:
Wenn man Marker (z.B. Punkte auf Gelenken) verwendet: sie können verrutschen oder verdeckt werden.
Zeitliche Auflösung:
Wenn die Kamera zu wenige Bilder pro Sekunde aufnimmt (niedrige Frame Rate), fehlen Details der Bewegung
Vollziehe den Zusammenhang von Orts-Geschwindigkeit-Und Beschleunigungsverlauf an einfachen Beispielen nach
1. Ortsverlauf → Geschwindigkeit
Beispiel: Ein Auto fährt 10 Meter weit in 2 Sekunden.
→ Geschwindigkeit = zurückgelegter Weg / Zeit = 10 m / 2 s = 5 m/s.
2. Geschwindigkeit → Beschleunigung
Beispiel: Das Auto erhöht seine Geschwindigkeit von 5 m/s auf 15 m/s in 5 Sekunden.
→ Beschleunigung = (Endgeschwindigkeit – Anfangsgeschwindigkeit) / Zeit = (15 m/s – 5 m/s) / 5 s = 2 m/s².
Was versteht man unter Bewegungsanalyse? Welche Definition trifft am ehesten zu?
Eine Methode zur Beschreibung von Körperbewegungen relativ zur Erde.
Die Erfassung und Beschreibung der zeitlichen Veränderung von Körperpunkten im Raum.
Die Beschreibung der Ortsveränderung von Körpern im Raum ohne Berücksichtigung der zeitlichen Aspekte.
Eine Methode zur Analyse der Bewegungsgeschwindigkeit von Körpern an verschiedenen Orten.
Welche der Größen sind kinematische Bewegungsmerkmale?
Ortsveränderung und Intervallgeschwindigkeit
Geschwindigkeit und Beschleunigung
Drehmoment und Kraft
Masse und Trägheitsmoment
‚Bildkalibration': Welche Aussagen zur Videometrie sind richtig?
Wenn die optische Achse der Kamera nicht exakt senkrecht zur Bewegungsebene ausgerichtet ist, entstehen Abbildungs-und dadurch Messfehler.
Voraussetzung für eine 2D-Videometrie ist, dass die zu analysierende Bewegung (annähernd) in einer Ebene stattfindet.
Kalibration bedeutet einen Zusammenhang zwischen dem Videobild und der wirklichen Anordnung und Ausdehnung der
beobachteten Objekte zu schaffen.
Zur Kalibration werden Referenzpunkte in der Bewegungsebene positioniert, abgefilmt und erfasst, so dass deren Bildko-ordinaten (in Pixel)
Welche Aussagen zu biomechanischen Messverfahren der Bewegungsanalyse sind richtig?
Für eine 2D-Videoanalyse muss eine Bewegung zeitgleich mit zwei Kameras erfasst werden.
Dynamometrische Verfahren dienen zur direkten Messung von Muskelkräften.
Mit der Oberflächen-Elektromyographie kann die Dauer und die Stärke der Aktivität einzelner Muskelfasern erfasst wer-den.
Mit optoelektrischen 3D-Bewegungsanalyse-Systemen können die Orts-Zeit-Verläufe vieler Marker (Körperpunkte) mit hoher Genauigkeit, automatisch, und in Echtzeit erfasst werden
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Welche Aussage beschreibt am besten ‚räumliches Auflösungsvermögen?
Das Vermögen einer Kamera, Farben und Kontraste präzise wiederzugeben.
Die Geschwindigkeit, mit der eine Kamera Bilder aufnehmen und verarbeiten kann.
Der Grad an Genauigkeit, mit der eine Kamera auch kleine Details im Bild erfassen kann.
Die Fähigkeit einer Kamera, klare Bilder bei schwachem Licht aufzunehmen.
Welche Aussagen zu den Ursprüngen der kinematischen Bewegungsanalyse sind korrekt?
Um eine zeitlich hochaufgelöste Bildreihe eines Bewegungsablaufs zu erhalten, nutze E. Muybridge eine spezielle Kamera, die in kurzem zeitlichen Abstand viele Einzelbilder erzeugen konnte.
Kinematische Analysen basieren auf Abbildungen von Körperpositionen in unterschiedlichen Phasen des Bewegungsver-laufs.
Étienne-Jules Marey entwickelte die Einzelbildfotografie zur Erfassung von Bewegungsabläufen. Er nutzte rotierende photographische Platten, die mit einer gewehrähnlichen Kamera belichtet wurden (Chronofotografie).
• Die ersten kinematischen Bewegungsanalysen in Form von Serienfotografien entstanden um 1900.
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Hilfe und Support
Die Entwicklung der Chronofotografie ermöglichte es, den Bewegungsverlauf von Körpern detailliert zu erfassen.
Eadweard Muybridge und Étienne-Jules Marey waren Pioniere auf dem Gebiet der Bewegungsanalyse.
Kinematische Bewegungsanalysen basieren auf Abbildungen von Körperpositionen in unterschiedlichen Phasen des Bewe-gungsverlaufs. Ziel solcher Abbildungen ist es, das Geschehen „einzufrieren", um die Möglichkeit zu haben, im Bild zu mes-sen.
Mit seiner Methode der Serienfotografie erreichte E. Muybridge eine zeitliche Auflösung von etwa 10 Hz. Er konnte somit alle 100ms die aktuelle Körperposition erfassen und damit etwa die Laufbewegungen bei einem Sprint kinematisch be-schreiben.
Welche Aussagen zu ‚Videometrie' sind richtig?
Die Genauigkeit einer videometrischen Analyse hängt auch davon ab, wie formatfüllend die interessierende Bewegung aufgenommen wird.
Bei der Videometrie wird nicht das Objekt selbst, sondern die Abbildung des Objekts vermessen.
Das räumliche Auflösungsvermögen gibt an, bis zu welchem Grad zwei eng benachbarte Objekte im Bild voneinander getrennt erfasst werden können.
Die Genauigkeit einer videometrischen Analyse ist unabhängig von der Kameraauflösung, d.h. der Anzahl der zur Verfügung stehenden Bildpunkte (Pixel).
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