CC BY
51© Суриков В.Е., Беляев В.П., Борисов Е.В., 2009
д
ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В УЧЕБНОЙ И НАУЧНОИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ СПОРТИВНОГО ВУЗА
Суриков В.Е., Беляев В.П., Борисов Е.В.
Днепропетровский государственныйинститут физической культурыи спорта
Аннотация. Разработана методика биомеханического анализа спортивной техники с использованием компьютерных технологий и видеотехники Апробация методики проведена на спортсменах 12-14 лет специализирующихся в гребле на байдарках. Методика была внедрена в учебный процесс студентовинститута физкультуры для выполнения расчетно-графических работ по курсу «Биомеханика). Простота и доступность применяемых технических средств и программного обеспечения позволили рекомендовать данный методический подход для использования в учебном процессе.
Ключевые слова: методика, видеосъемка, программное обеспечение биомеханические показатели Анотація. Суріков В.Є., Беляев В.П., Борисов Є.В. Застосування комп’ютерних технологій в учбовій і науково-дослідній роботі студентів спортивного вузу. Розроблена методика біомеханічного аналізу
спортивної техніки з використанням комп'ютерних технологій і відеотехніки Апробація методики проведена на спортсменах 12-14 років, яки 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 рекомендуватиданий методичний підхід для використання в учбовому процесі.
Ключові слова: методика, відео зйомка, програмне забезпечення, біомеханічні показники.
Annotation. Souricov V.E., Belyaev V.P., Borisov E.V. Application of computer technologies in educational and research work of students of sporting institute. The developed method of biomechanics analysis of sporting technique with the use of computer technologies and videogenic. Approbation of method is conducted on sportsmen 1214 years, specialized in rowing on kayaks. A method was inculcated in the educational process of students of institute of physical culture for realization of computation-graphic works on the course of «Biomechanics». Simplicity and availability of the applied hardware’s and software allow to recommend the given methodical approach for the use in an educational process.
Keywords: method, video analysis, software, biomechanics indexes.
Введение.
С появлением персональных компьютеров и программных средств создаются благоприятные возможности для использования их в учебном процессе.
Современная стратегия развития информатизации общества предусматривает внедрение новейших компьютерных технологий в систему физического воспитания, в частности с целью оценки и анализа двигательной функции человека. Наиболее эффективными и перспективными для решения этой задачи имеются биомеханические видеоанализирующие системы [2 и др.].
В У краине работы по созданию подобной системы ведутся с 80-х годов прошлого века в специализированных лабораториях научно-исследовательскихинститутов и отдельными специалистами в области физической культурыи спорта.
Во 1-м номере журнала «Теория и методика физического воспитания и спорта» за 2003 год Максим Островский рассказал о внедрении в практику подготовки метателей сборной команды У краины аппаратнопрограммного комплекса "Lumax" и разработанных алгоритмах расчета биомеханических характеристик контроля над становлением технического мастерства атлета [4].
В том же журнале в 2004 г. Хмельницкая И.В. представила, разработанный под руководствомпрофессора А.М. Лапутина и В.О. Кашубы программный комплекс (ПК) биомеханического видеокомпьютерного анализа, которыйпредназначен для получения кинематических и динамических характеристик двигательных действий человека по видеограмме. Там же дополнительную программу снятия координат точек КООПО предназначена для создания массива координат точек тела человека или другого объекта (ласты для подводного плавания, велосипед, автомобиль, шест для прыжка в высоту, весло и т. п.) в процессе его движения [5].
Во 2-м номере за 2006 год Жирновым А. были представлены результаты экспериментального исследования кинематической структуры техники гребковых движений у квалифицированных байдарочников во взаимосвязи с изменением скорости лодки в цикле гребка. Автором применялся видеокомпьютерный анализ, но конкретного описания данного метода нет [1].
В 1-м номере журнала «Спортивный вестник Приднепровья» за 2008 год Собянина Г.М. представила компьютерную программу по определению статического положения тела для биомеханической оценки рабочей пози школьников Программа включает: определение пространственного расположения основных звеньев тела в системе координат; определение положения ЗЦМ аналитическим способом и оценку стойкости положения тела в постоянной статической позы с учетом влияния антропометрических данных (масса тела испытуемого) по результатам обработки фотограммы [3].
Таким образом, большинство специалистов для биомеханической оценки кинематических, динамических и статических характеристик создают авторские специализированные компьютерные программы.
К сожалению, существующие комплексы видеокомпьютерного анализа и авторские компьютерные программы используются небольшим числом специалистов-практиков или соискателями при проведении научных исследований по темами диссертационных работ.
Для выполнения же студенческих расчетно-графических, лабораторных и научно-исследовательских робот применение таких очень ценных технологий практически невозможно.
Работа выполнена по плану НИР Днепропетровскогогосударственногоинститута физической культуры и спорта.
Цель, задачи работы материал и методы.
Цель - разработать и экспериментально опробовать (на примере гребли на байдарках) биомеханическую видеокомпьютернуюсистему из доступныхтехнических средств и программного обеспечения
При этом обязательными условиями разработки собственной системы стали: доступность и минимальные требования к техническомуи программному обеспечению простота применения, качество полученныхданных
Результаты исследо ваний.
Методика. Технология проведения биомеханического видеокомпьютерного анализа включает два основных этапа: съемку видеокамерой и обработку полученных видеограмм (фотограмм) посредством специализированного программного обеспечения на компьютере
Посредством аналоговой видеокамеры «JVC GR-AX337E» проведенная биомеханическая видеосъемка техники гребли на байдарке группы испытуемые 12-14 лет, 1-3 разряда, общее количество 5 человек. Видеосъемка проведена во время областных соревнований по гребле на байдарках и каноэ.
Сегменты тела спортсменов маркировали с помощью контрастных меток в местах центров масс кисти, предплечья, плеча и головы по стандартной методике. Как тест-объект использовали масштабную линейку длиной 2м разделенную по 5 см, нанесенную на корпус лодки маркером. Оператор находится в катере и вел съемку байдарки, которая двигается параллельным курсом в одной плоскости, на высоте 0,8 м. от поверхности воды, расстояние до объекта 3 м.
В качестве теста гребцам было предложено:
1. равномерное прохождение200 метровой дистанции с контролем техники гребли;
2. прохождение200 метровой дистанции в среднем темпе с 50-метровым ускорением в середине отрезка.
Так как, нами применялась аналоговая видеозапись, то для получения видеокадров в компьютере было необходимоиспользовать специальное устройство захвата видео Aver Media EZ Maker.
Перечень проверенного нами программного обеспечения и оборудования для поэтапной обработки видеограмм представлен в таблице 1.
Таблица 1
Оборудование и программное обеспечение для системы биомеханического видеоанализа
Технология Оборудование Программное обеспечение
Съемка видеокамерой Видеокамера (аналоговая или цифровая).
Захват изображения в компьютер) Плата захвата; ТУ - тюнер; Порт ШВ, IF.FF.I394. Adobe Premiere Pinnacle Studio Win DVD Creator
Редактированиевидеограмм и покадровое снятие точек. Компьютер; Монитор (желательно ТБТ) Adobe Photoshop MS Office Picture Manager MS Office W ord
Обработка координат точек Компьютер принтер MS Office Excel
Обработку видеозаписи проводили посредством программы захвата и редактирования изображения Pinnacle System. Снятие координат точек с изображения проводили с использованием программного обеспечения Microsoft Word путем наложения на изображение нумеруемой по осям Х и Y координатной сетки с размером ячейки 1х1 см. (Рис. 1).
0] ГВкп_ма,п_ЗскрН - Microsoft Woid
: Файл Правка Вид Вставка Формат Сервис Таблица Окно Справка Pragma Введите вопрос
j J Lf А л -i.M Д1У Д.! а/
Чтение _ ! Ці _ В "
: Рисование * -j Автофигуры - \ Ч □ О lJ -тії Cl ¿Й іЛ I & * ж А - = -I J -
Стр. 1
Разд 1
1/1
На 1,4см Ст 23 Кол 1
ЗАП ИСПР ВДЛ ЗАМ русский
Рис 1. Снятие координат точек с изображения посредством программного обеспечения Microsoft Word.
На основе 16-звеновой плоской модели тела человека и данных видеосъемки рассчитывали передвижения, скорости и ускорения центров масс звеньев на компьютере Значение координат заносили в электронные таблицы Ехсе1.
В результате были получены данные об уровне специальной и технической подготовленности испытанных гребцов (табл.2). Где AS - путь передвижения центров масс сегментов, а V - скорость передвижения сегментов при выполнении гребцами разных тестовых заданий.
Таблица2
Перемещения и скорости точек центров масс сегментов гребцов-байдарочников 12-14 лет при прохождении
2-х тестирующих отрезков 200 м. разной направленности.
Тест Т ехническая гребля Скоростная гребля
Точка ЦМ кисти ЦМ предпле чья ЦМ плеча ЦМ головы ЦМ кисти ЦМ предпл ечья ЦМ плеча ЦМ голо вы
Девочка 14 лет 2 место AS(cm) V(cm|c) 52,6 131,5 48,4 120,9 29 72,52 ,4 ,5 13 44 220 30,4 151,8 15 75,2 6 30
Мальчик 12 лет новичок AS(cm) V(cm|c) 40,8 77 38,9 73,4 22,2 41,9 ,7 3 5, 51.1 138.1 52,5 141,8 33 89,2 7 18,9
Мальчик 13 лет 3 место AS(cm) V(cm|c) 70,6 110,3 67,1 104,8 37 57,8 13.2 21.2 68,9 222,2 75,3 243 49 158,1 8,1 27
Мальчик 13 лет 1 место AS(cm) V(cm|c) 26,2 46 17,5 30,7 15.4 19.5 ,8 5 7, 59,2 197,4 61,1 203,7 33,1 110,3 6,4 20,7
Мальчик 13 лет 6 место AS(cm) V(cm|c) 54,8 116 71,2 203,4 36,3 103,8 6,1 17,4 72,1 226,9 65,1 240 37 137,1 5,4 19,9
Так победитель областного первенства демонстрирует практически 3-х кратное увеличение траекторий и 5-и кратное скоростей центров масс кисти, предплечья и плеча при скоростной гребле. Что говорит об увеличении не только темпа гребли, но и об удлинении гребка. Бронзовый призер областного первенства практически не увеличивает траекторий движений но в 2,5-3-и раза увеличивает скорости центров масс кисти,
предплечья и плеча при скоростной гребле. При этом демонстрирует нестандартные показатели перемещения и скорости центра масс головы, что связано с особенностями или ошибками в технике гребли. У финалиста областного первенства наблюдается 2-о разовое увеличение скорости и лишь 1,5 разовое траектории передвижения центра масс кисти. Этому спортсмену для улучшения результата достаточно исправить мелкие ошибки в технике и преодолеть нехватку функциональной подготовленности Гребец - новичок (последнее место) демонстрирует ровное в 1,5-2 раза увеличение всех показателей центров масс сегментов при скоростной гребле. У девочки, занявшее на соревнованиях 2-е место при скоростной гребле наблюдается сокращение траекторий движений центров масс сегментов и незначительное увеличение их скоростей Выводы:
1. Биомеханическийанализ видеозаписи экспериментального тестирования показал, что у исследуемыхнаилучшие результаты показали гребцы, которые применяют увеличение амплитуды гребка для компенсации недостатка функциональнойподготовленности
2. Предложенный комплекс видеокомпьютерного анализа движений даёт возможность повысить эффективность технических действий спортсмена за счет введения коррективов в ходе учебнотренировочного процесса;
3. Для выполнения биомеханическоговидеокомпьютерногоанализа студентамфизкультурноговуза достаточно применения следующего программного обеспечения для поэтапной обработки видеограмм: Pinnacle Studio или Win DVD Creator, Adobe Photoshop или MS Office Picture Manager, MS Office W оМи MS Office Excel.
Перспективы дальнейших исследований. В дальнейшем предполагается разработать или использовать готовый алгоритм программы считывания координат точек исследуемого объекта. Создать собственную компьютерную базу данных по всем видам спорта;
Литература
1. Жирнов О. Особливості кінематичної структури веслових рухів у кваліфікованих спортсменів-байдарочників як фактор впливу на динаміку швидкості човна. // ТМФВіС. - К.: НУ ФВСУ, 2006. - №2. - с. 86-89.
2. Санникова Н.И. Методика определения биомеханических показателей с использованием персонального компьютера// ТПФК. - М.: «ФиС», 2001, №4. - с. 58-69.
3. Собяніна Г. Біомеханічна оцінка робочої пози школярів, що навчаються за інноваційною технологією // Спортивний вісник Придніпров’я. - Дніпропетровськ: «Інновація», 2008. -№1. - с. 45-48.
4. Островський М. Відеокомпютерний аналіз рухів як засіб контролю за встановленням технічної майстерності атлета. //ТМФВіС. - К.: НУФВСУ, 2003. - №1. - с. 130-133.
5. Хмельницька І.В. Програмний комплекс біомеханічного відеокомп'ютерного аналізу рухів людини //ТМФВіС. - К.: НУФВСУ, 2004. - №2. - с. 150-156.
Поступила в редакцию 16.03.2009г.
