Movimento dell'arco in mira, tre metodi: Ganter 2010

Tre arciere della nazionale tedesca di ricurvo (gruppo B) hanno tirato 12 frecce ciascuna a 30 metri, al chiuso, mentre tre sistemi diversi registravano nello stesso momento il movimento dell'arco in mira: un dispositivo optoelettronico Noptel montato sull'arco, un'analisi video 3D con due telecamere e un video 2D con una telecamera sola. Per ogni tiro gli autori hanno calcolato quanto oscillava la mira nell'ultimo secondo prima del rilascio, in orizzontale e in verticale, e hanno guardato quanto i tre sistemi andassero d'accordo, arciera per arciera.

Noptel e video 3D concordano bene: le correlazioni sull'oscillazione orizzontale sono 0,80, 0,51 e 0,92, quelle sull'oscillazione verticale 0,60, 0,91 e 0,69. Il video 2D segue il Noptel in verticale (0,69, 0,97 e 0,89) e il 3D in modo meno regolare (0,18, 0,94 e 0,54), ma in orizzontale non segue nessuno dei due: le correlazioni vanno da -0,31 a 0,29. L'arciera con l'accordo peggiore in orizzontale era anche quella che, nei dati 3D, ruotava di più l'arco sul piano frontale. I punteggi medi delle tre arciere erano 9,33, 9,5 e 9,17.

Il Noptel ST-2000, modificato, pesa circa 160 grammi e si monta al posto dello stabilizzatore basso: un fascio infrarosso colpisce dei prismi vicino al bersaglio e restituisce la traiettoria della mira sul bersaglio a 66,6 Hz nei 4 secondi prima del rilascio, che il dispositivo riconosce dalle vibrazioni dell'arco con un ritardo di 15 ms. Per il video 3D due telecamere Sony a 25 fotogrammi al secondo (analizzate a 50 semiquadri), una in diagonale dietro l'arciera e una di lato, a 5-6 metri e con lo zoom al massimo, seguivano quattro marcatori da 3 mm fissati alla barra del mirino; l'errore stimato è al massimo di mezzo millimetro. Il video 2D usava solo la telecamera in diagonale: il mirino veniva riconosciuto nei fotogrammi con un algoritmo di template matching in LabVIEW e lo spostamento moltiplicato per 30 per proiettarlo sul bersaglio.

Il bersaglio era il visuale FITA da 60 cm, con il 10 da 6 cm. Le misure confrontate sono le deviazioni standard dell'oscillazione orizzontale e verticale nell'ultimo secondo e le correlazioni tra le serie temporali della mira, tutte calcolate separatamente per ciascuna arciera sui suoi 12 tiri.

Tre arciere, 12 frecce a testa, una sola distanza al chiuso: i risultati descrivono quanto i sistemi concordino in queste condizioni, non in gara né a 70 metri. Ogni correlazione è calcolata su 12 tiri, quindi ha un margine di incertezza ampio. Nessuno dei tre sistemi fa da riferimento assoluto: il Noptel è trattato come termine di confronto, ma aggiunge peso all'arco e non distingue spostamenti e rotazioni, per cui l'accordo con il 3D dice che due metodi danno risultati simili, non che uno dei due misuri la mira senza errore.

La spiegazione delle differenze del 2D in orizzontale, cioè le rotazioni dell'arco attorno al mirino che una sola telecamera non vede, è plausibile ma poggia su una sola arciera. Lo studio non mette in relazione l'oscillazione con il punteggio.

Per chi si filma per controllare la mira, il risultato è concreto: il video di una sola telecamera, qui piazzata in diagonale alle spalle dell'arciera, coglie abbastanza bene quanto il mirino si muove in su e in giù negli ultimi istanti, ma non quanto si muove di lato, perché l'arco può ruotare e la telecamera vede solo lo spostamento. Un mirino che in video sembra fermo in orizzontale può quindi corrispondere a una mira che sul bersaglio si muove.

Per gli allenatori lo studio dice che Noptel e analisi 3D danno un quadro simile dell'oscillazione. Il Noptel però aggiunge peso all'arco e non si può usare in gara, mentre il 3D richiede molto tempo di preparazione e di elaborazione e non dà un riscontro immediato; il video 2D è l'unico dei tre utilizzabile in gara, con il limite sull'orizzontale.