Il motion capture e l'analisi video del gesto negli studi sul tiro

Che cosa registra un sistema di motion capture

Un sistema di motion capture non vede il corpo: vede dei punti. Più telecamere a infrarossi seguono marcatori riflettenti fissati sulla pelle o sull'arco, e da quelle posizioni in tre dimensioni si ricavano angoli, distanze, velocità, la durata delle fasi e il modo in cui due articolazioni si coordinano. Nel 1990, a Loughborough, uno scanner ottico seguiva tre soli marcatori, sulla testa, sul gomito del braccio che traziona e sul bottone dell'arco, a 30 campioni al secondo, con una deviazione standard da fermo di 0,45 mm sull'asse laterale (nove arcieri britannici). Gli studi coreani, cinesi, polacchi e malesi degli ultimi vent'anni usano da cinque a dodici telecamere a infrarossi, fra 100 e 200 fotogrammi al secondo, e fino a trentanove marcatori. Alcuni studi recenti sostituiscono le telecamere con sensori inerziali fissati al corpo, fino a 17 nei tredici studenti universitari di un lavoro americano: non chiedono un laboratorio, e se ne parla nella sezione sui sensori indossabili.

Accanto a questi impianti c'è il video ordinario, analizzato con programmi gratuiti come Kinovea. Una videocamera a 30 fotogrammi al secondo, di lato all'arciere e con tre marcatori, è bastata per cronometrare le fasi del tiro in sedici arcieri e per misurare un angolo sul piano dell'immagine; non basta per il rilascio, che dura pochi millesimi e richiede il video ad alta velocità. Come lo stesso angolo cambi da uno strumento all'altro è spiegato nella sezione sugli angoli articolari, più in basso in questa pagina.

Come l'hanno usato gli studi

Il primo uso è il confronto fra livelli. In uno studio giapponese del 1997 gli arcieri con almeno tre anni di pratica aprivano l'angolo fra le spalle e il gomito della corda a circa 155 gradi, i principianti a circa 140: è la scheda sul gomito della corda negli esperti e nei principianti, che poggia su medie lette da un grafico, senza deviazioni standard. Lo stesso disegno, con strumenti molto più fini, torna nei 28 arcieri cinesi ripresi da otto telecamere a 200 Hz, in cui una delle tre componenti del movimento accoppiato di spalla e gomito separa i livelli, e nei 14 arcieri della nazionale polacca confrontati con 14 persone che non avevano mai tirato.

Il secondo uso, più vicino alle domande di un arciere, confronta le frecce buone e quelle scarse dello stesso arciere. Nel 2007 l'arciere allora secondo nel ranking mondiale ha tirato 60 frecce a 70 metri, all'aperto, davanti a sette telecamere a infrarossi a 200 fotogrammi al secondo; l'anno dopo lo hanno fatto, a Seul, otto arcieri universitari. Il disegno più pulito resta quello di sei arcieri di una squadra nazionale, con novanta frecce analizzate ciascuno a 18 metri: nelle frecce da 9 e da 10 spalle, gomiti e polsi variano in modo da compensarsi e lasciare la freccia orientata, con un indice fra 0,4 e 0,6 al rilascio contro 0,1-0,3 nelle frecce da 6 a 8. Lo racconta la scheda sulle articolazioni che si compensano.

Il terzo uso misura la costanza, e qui i risultati non vanno tutti nello stesso verso. Fra i liceali di kyudo la posizione del gomito cambiava fra due frecce di 0,706 mm nello studente più regolare e di 36,274 mm in un principiante; nei nove arcieri britannici del 1990, invece, la costanza della postura al rilascio non separava l'élite dagli arcieri di buon livello di contea. La scheda sulla variabilità negli esperti tiene insieme le due cose. Infine il movimento ripreso fa da ingresso ai modelli: il gesto di un solo arciere è una delle basi della scheda sul carico della spalla in trazione, dove i muscoli sono calcolati e non misurati.

Dove la misura si ferma

Il primo limite è il luogo. Le telecamere a infrarossi vogliono un laboratorio, e il tiro si accorcia per entrarci: 5 metri nel confronto polacco, 6 per i dieci arcieri tradizionali malesi, 8 per le nove arciere coreane, 12 nello studio italiano del 1994, 18 per i sei nazionali, 20 per gli arcieri paralimpici coreani, distanza scelta per allestire l'analisi in tre dimensioni con dodici telecamere. Nel confronto polacco, poi, i principianti non rilasciavano: per sicurezza si fermavano in mira e tornavano indietro.

Il secondo limite è il piano. Una telecamera sola misura sul piano dell'immagine, e quando il movimento ne esce il numero cambia senza avvisare. Nel 2010 tre arciere della nazionale tedesca hanno tirato 12 frecce ciascuna a 30 metri mentre tre sistemi misuravano insieme l'oscillazione della mira: un dispositivo optoelettronico montato sull'arco, il video in tre dimensioni con due telecamere e il video in due dimensioni con una sola, in diagonale dietro l'arciera. In verticale il video 2D concordava con il dispositivo sull'arco, con correlazioni da 0,69 a 0,97; in orizzontale andavano da -0,31 a 0,25, nessuna significativa, e l'arciera con l'accordo peggiore era quella che ruotava di più l'arco. È la scheda sulla videocamera e l'oscillazione della mira.

Il terzo limite sta nei conti. Con pochi arcieri e molte misure le correlazioni alte arrivano facilmente: con cinque arcieri indiani una correlazione è significativa solo sopra 0,878, e quindici angoli su diciotto la superavano, con punteggi che andavano da 9,9 a 10. Negli otto universitari di Seul la retta fra velocità della spalla nel follow-through e punteggio, con un R quadro di 0,874, è calcolata su quattro punti, le medie delle frecce da 7, 8, 9 e 10; è uno dei motivi per cui la scheda sul rilascio e il follow-through rapidi è contestata. E due frecce per arciere, come nel kyudo, non bastano per parlare di costanza.

Che cosa può dire a un arciere e a un allenatore

Il risultato più solido è che il movimento spiega poco del punteggio. Nell'arciere allora secondo al mondo cinque parametri di spalla e tronco, su 60 frecce, spiegano il 17,9 per cento del punteggio della freccia; negli otto élite francesi gli angoli di spalla e gomito e il movimento del torace non distinguono le frecce da 8, 9 e 10 in nessun arciere. È la scheda sui parametri del movimento e il punteggio. Un angolo medio descrive quindi come tira un arciere, non dove andrà la sua prossima freccia.

Il secondo riguarda la tecnica individuale. Già nel 1994 le riprese dei dodici arcieri italiani mostravano che ciascuno arrivava in massima trazione a modo suo, e lo ripeteva da una freccia all'altra, e il registro classifica come smentita l'idea di un'unica tecnica corretta dell'élite. Per un allenatore conta quindi meno quanto un angolo si allontani da un valore di riferimento e di più se resta costante da una freccia all'altra, e se le articolazioni si compensano quando qualcosa cambia. Quello che cala con l'esperienza, conclude la scheda sulla variabilità, è la variabilità di ciò che conta per dove va la freccia.

Per chi si riprende con il telefono, infine, una videocamera ferma, di lato o dall'alto, misura bene gli angoli e i tempi che stanno sul suo piano e male quelli che ne escono; i tempi di trazione e mira si contano anche a 30 fotogrammi al secondo, il rilascio no. Come usare il video in allenamento è spiegato nell'articolo sull'analisi video e il self-coaching.

Come si pesano disegno e campione è spiegato in Come leggiamo uno studio, la storia delle misure sulla costanza nel filone sulla variabilità e la tecnica individuale, il lato pratico nell'articolo esiste una tecnica giusta.

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