Doc Webcam-ML - lagouge@ecole

Les réglages à faire lors d’une prise de vue Webcam
Ils sont de trois ordres :
1) matériel, lors de la mise en place du dispositif
2) logiciel, pour la détermination des paramètres de la prise de vue
3) informatique pour la sauvegarde du fichier
Sont encadrés les réglages indispensables
1) Mise en place matérielle
L’axe de prise de vue doit être perpendiculaire au plan du mouvement de l’objet observé
… afin d’éviter les erreurs de parallaxe.
Il convient également de positionner la webcam de façon que le champ de prise de vue recouvre
toute la zone de l’espace où se déroule le mouvement à étudier : inutile de saisir des zones de
l’espace inutile pur l’objet de l’étude
Il faut placer dans le champ d’observation une référence de longueur finie (règle, repères
sur un tableau ou sur le dispositif, etc.)
… afin d’avoir le facteur d’échelle pour faire correspondre les distances pointées avec les
distances réelles
Mettre au point la caméra sur l’objet en mouvement
2) Paramètres de prise de vue
Choix de n : fréquence d’images (en nombre d’images par seconde = ips)
Ce paramètre détermine τ, l’intervalle de temps entre deux « photographies » de la séquence vidéo
1
suivant la relation τ =
(exemple n = 20 ips
τ = 50 ms)
n
Choix de ∆t : la durée de prise de vue
Ce paramètre détermine la durée pendant laquelle on fait la prise de vue : la détermination de
∆t
∆t et τ fixe le nombre d’images saisies suivant la relation :Nb images saisies =
τ
Remarques diverses :
1) la définition des deux paramètres ci-dessus dépend de la nature du système étudié.
Exemple 1 : Etude d’une onde le long de « l’’échelle de perroquet »
La célérité est de l’ordre de 1 m.s-1 et l’onde met environ 1-2 s pour parcourir toute la hauteur de l’échelle.
On peut donc prendre ∆t = 2 s et n = 10 ou 15 ips : on aura ainsi vingtaine de photographies saisies et la
possibilité d’exploiter une dizaine de points… en admettant que des points sont nécessairement inexploitables
(généralement au début ou à la fin de la saisie)
Exemple 2 : Etude d’une chute libre sur une hauteur d’environ 2 m
D’après la loi h = ½ .g.t2 pour h ≈ 2 m => t ≈ 0,6 s
On peut donc prendre ∆t = 1 s et n = 30 ou 40 ips : on aura ainsi une trentaine de photographies saisies et la
possibilité d’exploiter une dizaine de points… en admettant que des points sont nécessairement inexploitables
(généralement au début ; comme le phénomène est plus rapide que dans l’exemple 1, le début du « lâcher » et le
début de la saisie sont difficiles à synchroniser si bien que plus de points sont inexploitables au début du
mouvement)
-1Michel LAGOUGE - Documents Sciences physiques
2) Lors de la prise de vue, il est préférable de supprimer « l’aperçu » à l’écran
… en effet l’objectif est que l’unité centrale de l’ordinateur soit uniquement occupée à la prise de vue. Laisser
« l’aperçu » à l’écran oblige l’unité centrale à traiter en séquence : un peu de saisie, un peu d’écho de l’image à
l’écran, un peu de saisie, un peu d’écho de l’image à l’écran, etc. Bref, on fait alors travailler l’unité centrale sur
plusieurs tâches à la fois avec le risque de perdre des images : il vaut mieux écarter ce risque.
3) Il faut également régler la « vitesse d’obturation » (en toute rigueur : le temps
d’obturation) de la webcam, c’est à dire la durée ∆t’ pendant laquelle, lors de la saisie
d’une photographie, l’obturateur reste ouvert.
… en effet, si l’évolution du système étudié est rapide , pendant le temps d’ouverture de l’obturateur, le système
se déplace : si ce temps est trop long, l’image sera floue. Il faut donc choisir « une bonne valeur » de ∆t’.
Un bon compromis est de prendre ∆t’ < ∆t
20
(exemple : si n = 20 ips
∆t = 50 ms, prendre ∆t’ = 1/400 ou 1/500ème de seconde = 2,5 ou 2 ms)
Ce réglage n’est généralement pas fait par les élèves, mais il est bon d’avoir conscience de son importance.
4) Ce temps d’obturation ∆t’ détermine la quantité de lumière saisie (plus ce temps est petit,
moins de lumière est saisie !). Il convient donc de bien éclairer le dispositif (intervention
matérielle) ou de régler le « gain » de la saisie (intervention logicielle) de façon à avoir des
images exploitables.
3) Mise en œuvre informatique
Choix du nom du fichier
Il convient de définir le nom du fichier dans lequel sera sauvegardée la saisie vidéo : il est
également recommandé de noter le dossier dans lequel ce fichier sera sauvegardé de façon à
pouvoir le retrouver facilement.
Lors de plusieurs saisies, il est recommandé de modifier le nom du fichier à chaque sauvegarde
(par exemple en gardant le même nom mais ajoutant un suffixe chiffré : ex : essai1, essai2, etc.)
Choix l’allocation mémoire
Après avoir choisi le nom du fichier, le logiciel de saisie demande généralement (mais ce n’est pas
toujours le cas !) une estimation de l’espace mémoire à réserver pour sauvegarder le fichier
Un ordre de grandeur : une séquence filmée de 3 s requiert environ 10 Mo (mégaoctets)
Remarques diverses :
5) Les fichiers de séquence vidéo sont généralement très gros (cf ci-dessus 3 s => 10 Mo)
Il est souvent utile de réduire la taille de ces fichiers. Cela peut être fait avec des utilitaires qui
permettent par exemple :
a) de « couper » les images inutiles en début et en fin de séquence pour ne garder
que les images exploitables
b) de compacter le fichier
Ainsi traité, un fichier initialement d’une dizaine de Mo peut être ramené à quelques centaines de ko (donc une
taille qui permet de mettre le fichier sur disquette par exemple)
-2Michel LAGOUGE - Documents Sciences physiques
Le traitement de données à partir d’une prise de vue Webcam
Différents logiciels permettent de traiter les données issues d’une prise de vue Webcam. Quel que soit
le logiciel, on retrouve les mêmes séquences d’opérations à faire :
Charger le fichier (ou la séquence vidéo)
Dans Synchronie, cela se fait à partir du menu Edition. (et pas dans le menu Fichier !)
Etalonner les distances
En utilisant le repère placé lors de la prise de vue pour avoir le facteur d’échelle qui permettra de
faire correspondre les distances pointées avec les distances réelles
Choisir une origine du repère
Cette origine est tout à fait arbitraire, mais il convient de noter que son choix associé à la façon
avec laquelle on a étalonné détermine l’orientation des axes (et par conséquent les signes des
abscisses et des ordonnées des points repérés)
Pointer le (ou les) point(s) du système dont on veut étudier le mouvement
Vérifier que le t_image dans le logiciel de traitement correspond au ∆t choisi lors de la
prise de vue.
Une fois, le (ou les) point(s) saisies – c’est à dire que les coordonnées de ce(s) point(s) sont connues
dans le repère choisi avec des valeurs correctes par rapport à la réalité – , on peut utiliser toutes les
fonctionnalités du logiciel de traitement (représentation graphique, calcul de vitesse, modélisation,
etc.)
Remarque essentielle :
L’ensemble de ces réglages est impérativement à connaître pour l’épreuve
d’évaluation des capacités expérimentales
-3Michel LAGOUGE - Documents Sciences physiques