운동 분석 프로그램 - 다중 섬광 사진(연속 사진) 만들기

촬영한 동영상을 이용해서 다중섬광사진 즉 연속사진을 만드는 프로그램이다.
앱을 설치할 필요 없이 웹상에서 링크 주소로 접속해서 실행할 수 있기 때문에 기종에 상관없이 안드로이드폰이나 아이폰 또는 윈도우 환경에서도 다 사용이 가능하다. 

https://sciencej.cafe24.com/html5/video/video.html

<짧은 접속 주소 및 QR코드>

http://edgo.kr/motion

 

<초간단 사용방법>

사용방법은 크게 3단계로 진행된다. 
1. 동영상 촬영하기 – 좋은 원본영상이 있어야 분석이 가능하다. 
2. 운동분석 프로그램에 동영상 불러들여서 분석하기
3. 연속사진 이미지 파일로 저장하기.

<영상 분석을 잘 하는 방법>

1. 동영상 촬영

 누가 뭐래도 원본 영상이 좋지 않으면 분석을 할 수 없다. 따라서 원본사진을 잘 촬영해야 한다.
  본 프로그램은 동영상으로부터 일정한 간격으로 프레임을 추출해서 사진으로 만들고 각각의 사진을 처음 사진과 비교해서 변화가 생긴 곳만 겹쳐서 다시 그려주는 프로그램이다.
따라서 첫화면과 마지막 화면이 흔들림 없이 고정되어 있어야 한다. 
만약 영상이 흔들리면 제대로 된 분석사진을 얻을 수 없다.

  1) 가능하면 삼발이등을 세워 스마트폰을 고정시켜 놓고 촬영하는 것이 좋고. 그러기 힘든 경우 손으로 들고 촬영하더라고 최대한 스마트폰이 흔들리지 않게 촬영해야 한다.

  2) 배경이 단색이면 동영상이 조금 흔들려도 깔끔한 분석이 가능하다. 복잡한 배경은 피하는 것이 좋다.

  3) 자유낙하처럼 짧은 시간에 빠르게 이동하는 영상의 경우 슬로우모션으로 촬영해서 분석하는 것이 좋다. 

  4) 촬영된 영상을 바로 넣지 말고 스마트폰 갤러리에서 동영상 편집을 실행하고 분석할 부분만 남기고 앞뒤 영상을 삭제하기 바란다. 삭제하고 나면 반드시 다른 파일로 영상을 저장해야 한다.

  - 갤러리에서 동영상을 찾아. 손가락 모양을 누르고 재생바에서 시작위치와 끝나는 위치를 옮겨서 선택하고 우측상단 점3개 눌러서 다른 파일로 저장하면 된다. 그럼 갤러리에 길이가 짧은 영상이 만들어 진다.

  - 그냥 저장하면 원본을 포함하고 있는 영상이기 때문에 운동분석 프로그램에서 불러들이면 에러가 난다. 반드시 다른 파일로 저장하고 불러 올 것. 

  5) 영상은 3초 이내로 만드는 것이 좋다
     - 3초가 넘어가는 영상도 분석은 가능하지만, 가능한 10초를 넘기지는 말자.

  6) 영상 크기가 고화질이거나 용량이 너무 크면 분석하는데 약간의 시간이 걸릴 수 있다. 

  7) 직접 촬영하지 않아도 이미 잘 촬영된 영상들을 다운받아서 활용할 수도 있다.
     - 촬영하기 힘들면 첨부된 자유낙하 고속촬영 영상을 다운 받아 테스트해 보기 바란다.

자유낙하고속촬영.zip

0.25MB

  8) 첫화면이 배경화면 역할을 한다. 첫화면은 배경만 촬영되는 것이 좋다. 예를 들어 자유낙하 운동의 경우 처음 위치부터 촬영하지 말고 아무 것도 없는 배경부터 촬영해서 공을 옆에서 들이 밀고 낙하시키는 것이 좋다.

마음에 드는 영상이 준비가 되면 다음 단계로 넘어가자.

2. 운동분석 프로그램에 동영상 불러들여서 분석하기

1) 아래 링크에 접속해서 프로그램을 실행시킨다.

https://sciencej.cafe24.com/html5/video/video.html

2) 파일선택을 눌러 준비된 동영상 파일을 불러 들인다.

3) 프레임 간격을 조절할 수 있다. 
  -기본적으로 영상을 불러들이면 자동으로 10개의 영상을 불러들일 수 있는 프레임으로 자동 조절된다.
  - 만약 20개의 영상을 불러들이고 싶다면 프레임 간격 숫자를 5로 줄여주면 된다. 
  - 총 프레임수를 보면 프레임 간격을 변화시키면 몇 개의 장면이 생성될지 예측할 수 있다.

 4) 영상처리 및 장면 생성을 눌러 운동분석을 시작한다.

 - 영상처리가 끝나면 함성된 연속 사진 이미지가 나타난다.
 - 아래쪽에 생긴 버튼을 눌러 원하는 장면만 다시 살펴볼 수 있다. 
 - 필요시 합성할 장면을 선택해서 일부만 합성해 볼 수도 있다.
 - 맨 아래쪽에 마크바는 전체 영상에서 어떻게 장면들이 추출되었는지 볼 수 있고, 파란색 바를 누르면 그 장면으로 이동도 가능하다.

<중요> 영상이 마음에 안들면 위로 올라가서 프레임 간격을 조절해서 다시 영상을 만들 수 있다. 영상을 만들어서 다시 필요한 부분만 분석하면 된다.

3. 연속사진 이미지 파일로 저장하기.

  마음에 드는 영상이 만들어 졌으면 이미지 다운로드를 눌러 내려받기 하면 된다. 합성된 이미지 뿐만 아니라 각 장면의 이미지도 내려 받을 수 있다.

 이미지 다운로드를 누르면 화면에 보이고 있는 이미지가 다운로드 된다. 

 

＜몇가지 만들어본 연속 사진＞

<연속사진 공유방> - 자신이 만든 연속사진을 공유해 주세요

https://b.tkbell.co.kr/tkboard/woi/0000886298/2Hc5LMe3Bv.do?pageSeq=1563807

<영상 촬영 팁 및 문제 발생시 해결 방법> - 한번 읽고 실험 할 것

 영상을 촬영할 때는 스마트폰을 고정시켜 놓고 촬영하거나, 인터넷에서 마음에 드는 영상을 구해다 필요한 부분만 잘라서 활용하면 된다.

1. 영상이 많이 흔들렸다면 장면 보기를 눌러서 확인하다가 영상이 흔들리지 않는 부분부터 선택한 범위 합성하기를 눌러 영상을 만들면 좋다. 
   - 배경화면이 흔들리면 영상분석을 제대로 할 수 없다. (가능한 삼발이 등을 이용하여 스마트폰을 고정해 놓고 촬영할 것)

2. 자유낙하와 같은 영상은 슬로우모션으로 촬영해서 분석하는 것이 좋다.
  - 영상은 필요한 부분만 잘라서 사용하자.

3. 공의 움직임을 관찰할 때 가능한 공의 색이 배경과 다른 것이 좋다. 
  - 배경색과 공의 색이 비슷하면 잘 구분해 내질 못한다.
  - 크기도 적당히 큰 것이 좋다.

4. 운동 영상을 촬영할 때 자나 타이머를 배경에 두고 촬영을 하면 장면 마다 이동거리와 시간을 측정해서 그래프를 그려 분석도 가능하다.

5. 영상을 편집하기 어려운 경우 100장면이 나오게 프레임 간격을 설정해서 분석을 하고 원하는 부분을 찾아 시작장면과 끝장면을 선택해서 분석하면 된다. (예 : 영상 총프레임수가 1000 이라면 프레임 간격을 10 프레임으로 하면 100장면이 만들어 진다)

6. 시작 부분이 깔끔하게 나오려면 시작 부분에는 물체가 없는 것이 좋다. 
  예를 들어 농구공을 던진다면 시작부분에는 사람도 없이 촬영되는 것이 더 좋다. 사람이 준비 동작을 하는 채로 촬영되면 사람도 배경이 되어 첫부분이 제대로 나오지 않는다.

   - 이는 배경화면과 같은 부분을 투명처리  해서 사진을 덮어 씌우는 건데, 배경화면에 사람이 등장해 있으면, 맨 마지막 화면에서 볼때는 사람이 서 있는 부분도 마지막 화면과 다른 부분이기 때문에 투명처리 하지 않고, 그 부분의 장면으로 덮어 씌우기 때문에 배경화면에 있던 사람이 사라지는 것과 같은 효과가 나타나기 때문이다. 

  따라서 첫화면 배경화면은 사람이 등장하지 않는게 좋다. 공을 굴리더라도 화면 밖에서 부터 굴러 들어오는게 좋다.

 

 마찬가지로 공을 굴리더라도 첫화면에는 공이 보이지 않게 영상을 편집하는 것이 좋다. 화면이 공이 보이지 않는 상태에서 공이 들어오면 더 깔끔한 영상을 얻을 수 있다. 

7. 형광등 아래에서 촬영하지 말고, LED등이나 자연광 아래에서 촬영하는 것이 좋다.

   형광등은 눈에 보이지 않을 정도로 빨리 깜빡 거리기 때문에 슬로우모션으로 촬영하는 경우 깜빡거림으로 인해 영상 분석이 잘 안 되는 경우가 있다.

8. 영상분석이 제대로 안되고 앞 뒤로 프레임이 건너 뛰는 경우

  - 대부분 스마트폰에서 나타나는 현상이다. 이런 경우에는 프레임 간격을 조절하면 해결할 수 있다.

 - 전체프레임 비율이 맞지 않는 경우 5프레임이라도 동영상에서는 4.9프레임으로 계산되면서 프레임 정보를 제대로 찾지 못해서 나타나는 현상으로 보인다. 이런경우에는 프레임 간격을 조절해 주면 대부분 해결 된다.  

p.s. 

예전에 섬광사진 모형을 만들어 주는 앱이 있었는데, 언젠가부터 설치할 수가 없어 아쉬웠다. 
실제 다중섬광기를 이용해서 섬광사진을 촬영할 수도 있지만, 좋은 스마트기기가 나왔기 때문에 더 간단하게 촬영해 보고 싶었다.
그래서 웹상에서 작동하는 운동분석 프로그램을 만들어 보았다.
몇가지 더 추가하고 싶은 것들이 있지만 그래도 이정도면 일단 사용하는 데는 큰 지장이 없을 듯 하다.
정확한 분석을 하기에는 미흡하지만 중학교 수준에서 전체적인 운동모습을 연속사진으로 만들어 관찰할 수 있는 프로그램이라 마음에 든다.

<참고자료>

https://sciencelove.com/2771

운동 모형 만드는 프로그램(등속, 등가속도 운동 섬광사진)

https://sciencelove.com/1761

섬광사진(운동분석) 가상실험 프로그램

 

https://sciencelove.tistory.com/2483

자유낙하 운동 섬광사진(?) 모형 만들기

https://sciencelove.com/2538

자유낙하와 수평으로 던져진 물체 운동 비교 가상실험

https://sciencelove.com/2535

자유낙하 가상실험 프로그램