عن الاكاديمية | مكتبة الاكاديمية | المجلات العلمية | الكتب العلمية | المنتدى الرياضي | الاعضاء | المؤسسات | للاتصال بنا | English

التحليل البايوميكانيكي باستخدام التصوير الفيديوي

الدكتور احمد ثامر محسن

كلية التربية الرياضية- جامعة بغداد

حزيران 2008

Google  
 
 
 

المقدمـــة :
لقد ادى تقدم وتطور الاداء المهاري للفعاليات والالعاب الرياضية الى ايجاد اساليب اخرى من التحليل البايوميكانيكي اكثر موضوعية من اسلوب التحليل بالملاحظة، حيث ان تحليل المهارات الحركية عادة مايكون من الصعب تحقيقه بالملاحظة ومع زيادة سرعة الاداء الحركي تزداد معه صعوبة الملاحظة فالعين المجردة لايمكن ان تحلل بصورة دقيقة مايتم في زمن قدره ( 0,25 ثانية ) "1"
لذا فان ملاحظة حركة الذراعين او الرجلين تعتبر من الامور الصعبة في الحركات ذات الاداء السريع ومن هذا المنطلق اوجدت عدة وسائل لتحليل اكثر موضوعية من خلال استخدام الاجهزة والادوات العلمية ولعل من اكثر هذه الاساليب استخداما في دراسات وبحوث علم البايوميكانيك هو اسلوب التحليل باستخدام التصوير، حيث يتمثل الفرق بين اسلوب التحليل باستخدام التصوير واسلوب التحليل بالملاحظة في ان اسلوب التحليل باستخدام التصوير يعطي فرصة في اعادة عرض مايتم ملاحظته اثناء اداء المهارة او الحركة الرياضية بالاضافة الى انه يمكن من معرفة دقائق الامور من خلال استخدام اسلوب التحليل بالعرض البطيء وايقاف الصورة او تحريك الفيلم ( صورة صورة ) . وتختلف مستويات التحليل باسلوب التصوير بالنسبة للدارسين، فقد يتم الاكتفاء باستخدام اسلوب عرض شريط الفيديو بالسرعة الاعتيادية او بالسرعة البطيئة عند المبتدئين اما بالنسبة للمختصين بمجال البايوميكانيك فغالبا مايتعدى الامر عرض الصورة بالحركة البطيئة الى دراسة وتحليل الفيلم بطريقة ( صورة صورة ) والتي تستخدم فيها الاجهزة ذات التقنية العالية ، وان تحديد مستوى الدراسة (مبتدئة،متخصصة) تهدف الى تحديد الاجراءات المتبعة في الدراسة او البحث ، وبصورة عامة فان اختلاف مستويات التحليل باستخدام التصوير من حيث صعوبتها يرتبط بالدرجة الاولى بالامكانيات المادية والبشرية اضافة الى الهدف من الدراسة والمستوى العلمي والأكاديمي المقدمة له .
ان التحليل البايوميكانيكي باستخدام التصوير يتصف بالأغراض التالية "2" :-
1- التحليل بغرض التعرف على الخصائص التكنيكية للمهارة او الحركة
2- التحليل بغرض الكشف عن عيوب الاداء
3- التحليل بغرض الدراسة النظرية للنماذج الحركية
التحليل بغرض التعرف على الخصائص التكنيكية للمهارة :
يعتبر هذا النوع من التحليل من اسهل انواع التحليل باستخدام التصوير لما يتميز به من دراسة المسارات الحركية للمهارة من حيث مجموعة من المكونات الميكانيكية كأن تتم دراسة قوانين الحركة الخطية او الدورانية لحساب قيم المتغيرات المميزة للمسار وتحديد اهم خصائصه.

التحليل بغرض الكشف عن عيوب الاداء:
ان هذا النوع من التحليل يتميز بمعرفة مسبقة عن الخصائص الميكانيكية المميزة للمهارة او الحركة المدروسة على اساس ان التحليل يتم بمقارنة القيم المعروفة مسبقا والتي تمثل الحدود المثلى للمنحنيات النظرية مع القيم التي نحصل عليها من اداء المهارة او الحركة للتعرف على اوجه القصور في الاداء.

التحليل بغرض الدراسة النظرية للنماذج الحركية:
وهو من اصعب انواع التحليل باستخدام التصوير واكثرها تقدما حيث تتم دراسة مسارات بعض المهارات الرياضية على نماذج مبتكرة بهدف دراسة امكانية ظهور احتمالات حركية جديدة، وهنا تظهر اهمية البحوث في هذا المجال لتعديل وتطوير طرق الاداء الحركي للعديد من المهارات او الحركات الرياضية وهذا النوع يظهر بوضوح في رياضات مثل الجمناستيك او الغطس الى الماء.
ومن هنا جاءت اهمية المام المدربين وخصوصا في رياضات المستويات العليا باسس التصوير والتحليل فكما هو معلوم ان سرعة تردد الة التصوير (الفديوي) الاعتيادية هي 25 صورة / ثانية. غير ان مثل هذه السرعة تكون غير كافية للتحليل الدقيق لمعظم الحركات الرياصية حيث يتطلب استخدام سرعات اعلى من ذلك، حيث يتم اخذ اعداد كبيرة من الصور في وحدات زمنية صغيرة، وان التحكم في سرعة الة التصوير يعتمد بالاساس على الحركة او المهارة المراد تصويرها فكلما كانت الحركة سريعة او تتم في زمن قصير كلما كانت الحاجة الى استخدام الات تصوير ذات سرعات عالية فعندما نريد تصوير حركة المشي مثلا او الركض لمسافات طويلة يكون بالامكان استخدام سرعة اعتادية لآلة التصوير، ولكن عندما يراد تحليل مرحلة النهوض في الوثب الطويل او حركة الذراع في الارسال بالتنس عندها يجب استخدام سرعات عالية. وعموما فأن بحوث التربية الرياضية تتطلب الات تصوير ذات سرعة تردد تتراوح مابين (32-100) صورة / ثانية وهذا يتوقف على طبيعة المهارة او الحركة المراد تحليلها فمثلا عندما يراد تحليل مرحلة النهوض في الوثب الطويل والتي وجد انها تستغرق مابين (0,12 0,14) ثانية، عندها يفضل استخدام الة تصوير بسرعة تردد 100 صورة / ثانية وذلك انسجاما مع الاسس الفنية للحركة حيث يمكن الحصول على 12- 14 صورة وهذا ما يجعل عملية التحليل والتي ستتم لاحقا اكثر دقة بالنتائج. اما عندما يراد حساب طول الضربة وتكرارها لمسافة 20متر من مسافة السباق الكلية لسباق (50 متر سباحة حرة ) عندئذ يمكن الاكتفاء بســــرعة 32 صورة / ثانية

المبادئ الاساسية للتصوير :
نظرا لاهمية التصوير في مجال بحوث ودراسات البايوميكانيك ولكي يتم الحصول على نتائج موضوعية ينبغي على الباحث الالمام باسس التصوير والاجراءات المتبعة وكذلك الامكانيات الواجب توفرها عند القيام بعملية التصوير ومن ثم اجراءات التحليل.وفيما يلي اهم النقاط الاساسية التي يجب اجراءها عند التصوير والتحليل :-
 

اولا- اجراءات ماقبل التصوير :
هناك مجموعة من الاجراءات الضرورية التي يجب على الباحث او الدارس تحديدها وتنفيذها فبل التصوير ومن اهم هذه الاجراءات :
1- التحديد المسبق للمستوى او المستويات الفراغية التي تتم عليها الحركة او المهارة الرياضية المراد تصويرها ، حيث ان هذا التحديد المسبق سوف يساعد في تحديد مكان وضع الة التصوير بالنسبة للمستوى الفراغي الذي تتم عليه الحركة وعدد آلات التصوير ففي حالة كون الحركة او المهارة تؤدى على مستوى فراغي واحد مثل حركة الرجلين في مرحلة النهوض في الوثب الطويل فانه يمكن استخدام الة تصوير واحدة توضع على احد الجانبين اما في حالة كون الحركة او المهارة تتم على اكثر من مستوى فراغي واحد فانه يفضل استخدام اكثر من الة تصوير واحدة حتى تتحقق الرؤية الكاملة لتفاصيل الاداء كأن توضع الة تصوير من الجانب والة اخرى من الامام او من الاعلى.ولكن هذا لايمنع استخدام اكثر من الة تصوير واحدة عندما يراد تحليل الحركات او المهارات التي تؤدى على مستوى فراغي واحد عندما يكون المطلوب دراسة هذه الحركة بدرجة عالية من الدقة.
2- يجب على الباحث او الدارس ان يحدد العينة التي سيتم تصويرها ومن ثم تحليلها وكذلك الاسلوب الذي سيختار بموجبه هذه العينة حيث ان تحديد عينة البحث وعددهم وعدد المحاولات المصورة لكل واحد منهم ،كلها امور يجب ان تكون محسومة قبل البدء بالتصوير.
3- هناك بعض القياسات الواجب تسجيلها والتي تحتاج اليها بعض الدراسات او البحوث ، وان هدف التحليل هو الذي يحدد هذه القياسات مثل (العمر،الوزن،طول الجسم،اطوال اجزاء الجسم،.........الخ) حيث يتم تسجيل هذه البيانات في استمارة خاصة لكل فرد من افراد العينة.
4- يجب تحضير لوحة ترقيم تستخدم لترقيم اللاعبين او ترقيم محاولاتهم وعادة مايتم تصوير هذه اللوحة قبل البدء بتصوير لكل محاولة حتى يمكن معرفة رقم المحاولة اثناء تحليل الفيلم .
5- يجب على الباحث او الدارس ان يحدد مسبقا فريق العمل الذي سيعمل معه حيث يفضل ان تتم الاستعانة بافراد لهم خبرة في هذا المجال من حيث التصوير واخذ القياسات المطلوبة وان طبيعة وعدد افراد فريق العمل يتحدد من خلال اهداف البحث او الدراسة والاجراءات المتبعة وعدد افراد العينة التي سيتم تصويرها وعدد المحاولات لكل فرد من افراد العينة.

ثانيا- موضع الة التصوير :
يجب ان يكون وضع الة التصوير ثابتا اثناء تصوير الحركة او المهارة الرياضية ، ومن الخطا تحريك الة التصوير بأي اتجاه من الاتجاهات اثناء التصوير حيث ان تحريك الة التصوير سوف يؤدي الى اختلاف في القيم الميكانيكية المدروسة عن قيمها الحقيقية ، لذلك ولغرض الحفاظ على ثبات الة التصوير يتم استخدام (حامل ثلاثي) حيث تثبت عليه الة التصوير بشكل جيد.

ثالثا- تعامد الة التصوير :
يجب ان يتحرك اللاعب الذي يتم تصويره بزاوية قائمة ( 90 درجة ) مع الة التصوير (البعد البؤري للعدسة) وتعتبر هذه النقطة غاية في الاهمية عندما يقوم الباحث او الدارس بقياس الزوايا حيث ان القيم الحقيقة للزوايا لايمكن الحصول عليها الا في حالة تحرك اللاعب بزاوية قائمة مع الة التصوير فقط،حيث ان الوضع غير العمودي لالة التصوير يؤدي الى اختلاف في القيم الميكانيكية مثل الزوايا وان مقدار هذا الاختلاف في قيم الزوايا يكون حسب وضعية تحريك الة التصوير عن وضعها العمودي . والشكل ادناه يوضح في الحالة أ عندما تكون الة التصوير عمودية على مجال الحركة ، والحـالة - ب عندما تكون الة التصوير غير عمودية على مجال الحركة.وفي الحركات الدائرية فيجب ان تثبت الة التصوير ( البعد البؤري ) بصورة عمودية على محور الدوران.

رابعا- الاضاءة :
تلعب الاضاءة دورا مهما في التصوير وخصوصا اذا ماكان التصوير يتم داخل القاعات الداخلية او المختبرات وهناك مجموعة من العوامل تحدد الشدة المطلوبة من الاضاءة وهي "3":
1- سرعة تردد الة التصوير : فكلما كانت سرعة تردد الة التصوير عالية كلما احتجنا الى شدة اضاءة اكبر .
2- مكان الة التصوير عن موضع الحركة : فكلما ازدادت المسافة بين الة التصوير ومكان اللاعب كلما كانت الحاجة اكبر للاضاءة .
3- طول مسافة الحركة او المهارة : كلما كانت مسافة الحركة او المهارة المؤداة طويلة ( مثل تصوير الركضة التقربية للوثب الطويل او السباحة) كلما كانت الحاجة لشدة اضاءة اكبر .

خامسا- مقياس الرسم :
يجب استخدام وحدة قياس ( مقياس الرسم ) لنتمكن من خلالها قياس المسافة او الارتفاع اثناء اداء الحركات التي تتطلب ذلك، وغالبا مايتم استخدام وحدة قياس على شكل مربعين طول ضلع كل مربع 20 سنتمتر وتكون المسافة بين مركزي المربعين هي 1 متر .

سادسا- تحديد نقاط مفاصل الجسم و الادوات:
احيانا ولكي يتم تحديد حركة جسم اللاعب او احد أجزائه بصورة واضحة جدا تثبت على كل مفصل نقطة واحدة بعلامات يكون لونها مغايرا للون الملابس او خلفية الصورة وغالبا ماتكون هذه النقاط هي: (الرأس،الكتف،المرفق،الرسغ،الورك،الركبة،الكاحل ) .وفي الحركات او المهارات التي يتم فيها استخدام الكرات او الادوات مثل فعاليات الرمي (الثقل،الرمح،القرص) او القفز بالزانة او التنس او في كرة الطائرة ...... الخ فيجب ان يكون لون الاداة او الكرة مغايرا للون الجسم والملابس التي يرتديها اللاعب والمجال الذي تتم فيه الحركة.

المتغيرات الميكانيكية التي يمكن قياسها من خلال التصوير:
من خلال التصوير هناك مجموعة من المتغيرات الميكانيكية التي يمكن الحصول عليها، وان الحصول على هذه المتغيرات يعتمد على هدف الدراسة او البحث حيث ان اختيار المتغير الميكانيكي المناسب بما يشمله من مجموعة اجراءات سوف تساعد في الكشف على المكونات الداخلية لاي اداء حركي، ويمكن استخدام او الحصول على اكثر من متغير ميكانيكي واحد خلال التحليل الواحد ووفقا لاهداف التحليل من الحركة او المهارة المؤداة، ومن هذه المتغيرات الميكانيكية :
1- قياس الزوايا
2- قياس المسافة الافقية
3- قياس الارتفاع العمودي
4- قياس الزمن
5- قياس السرعة(سرعة الانطلاق،سرعة النهوض،سرعة الدوران.......الخ)
6- قياس التعجيل(التعجيل الخطي،التعجيل الدوراني)
7- قياس الطاقة الحركية او الطاقة الكامنة
8- رسم المسار الحركي

قياس الزوايا:
تتكون الزاوية من ضلعين متصلين بنقطة واحدة وغالبا مايتم استخدام برامج اجهزة الحاسوب في حساب الزوايا بعد تحديد الضلعين المكونة لها ومن الضروري ان نؤكد هنا على حقيقة غاية في الاهمية الا وهي ان مقدار الزاوية لايتاثر بحجم الصورة المعروضة او بمعنى اخر ان مقدار الزاوية لاتتأثر بمقدار طول او قصر الضلعين المكونين لها ولكنها تتأثر بمقدار تقارب او تباعد الضلعين المكونين لها. وهناك مجموعة من الزوايا التي يمكن حسابها من خلال التحليل ومن هذه الزوايا :
1- زوايا مفاصل الجسم : ( الورك،الركبة،المرفق،الكتف،الرسغ،الكاحل)
2- الزوايا التي يشكلها الجسم في لحظة من لحظات الاداء: (النهوض،الاقتراب،الميل،الدفع)
3- زوايا الكرات او الادوات : ( الانطلاق،الارتداد،الهجوم،السقوط)

قياس المسافة الافقية والارتفاع العمودي:
يستخدم هنا لحساب المسافة الافقية والارتفاع العمودي وحدة القياس ( مقياس الرسم ) والذي ذكر في الفقرة خامسا من المبادئ الاساسية للتصوير ، حيث غالبا مايتم استخدام مقياس للرسم ببعد حقيقي ( 1 متر ) وعند التصوير والتحليل يتم حساب مقدار هذا المقياس في الصورة ومن ثم نتمكن من حساب أي مسافة افقية او ارتفاع عمودي ، فمثلا اذا كانت المسافة الحقيقية لمقياس الرسم هي ا متر (100 سنتمتر ) وكانت تعادل في الصورة مثلا 5 سنتمتر وان المسافة الافقية او الارتفاع العمودي الذي تم قياسه في الصورة كان مثلا 15 سنتمتر فأنه يعادل في الحقيقة 300 سنتمتر ( 3 متر ).

قياس الزمن :
اذا ماعلمنا ان الة التصوير تتحرك بسرعة تردد ثابتة يتم اختيارها على اسس واعتبارات تم ذكرها مسبقا عندها يمكن معرفة الزمن لكل صورة وذلك من خلال قسمة العدد (1) على سرعة الة التصوير فاذا كانت سرعة الة التصوير مثلا (50 صورة/ثانية ) فأن زمن الصورة الواحدة يكون ( 0,02 ثانية )
ومن خلال معرفة زمن الصورة الواحدة عندها يمكن معرفة زمن الحركة او المهارة المراد تحليلها فمثلا عندما يراد تحليل مرحلة النهوض في الوثب الطويل فأذا كانت سرعة الة التصوير المستخدمة 50 صورة / ثانية مثلا ويتم حساب عدد الصور التي تستغرقها مرحلة النهوض وهذا يتم من خلال تحليل الفيلم فأذا كان عدد الصور مثلا لهذه المرحلة هو 8 صور مثلا فان
 

زمن مرحلة النهوض= عدد الصور زمن الصورة الواحدة
8 0,02 = 0,16 ثانية

 

وعلى نفس الطريقة يتم حساب ازمنة الحركات او المهارات وحتى اجزائها وتعتبر هذه الطريقة من الطرق الدقيقة جدا في حساب الزمن وتزداد دقة حساب الزمن كلما ازدادت سرعة الة التصوير. المهم هنا هو تحديد الصورة التي تبدأ فيها الحركة او المهارة المراد حساب زمنها والصورة التي تنتهي فيها الحركة او المهارة .

قياس السرعة والتعجيل :
يمكن قياس السرعة سواء كانت سرعة الجسم ككل او سرعة احد أجزاءه (الذراعين،الرجلين،.......الخ) او سرعة انطلاق الادوات المستخدمة(الثقل،الرمح،........الخ) او سرعة انطلاق الكرات (التنس،الطائرة) والى غير ذلك من خلال حساب المسافة او الارتفاع وكذلك حساب الزمن والتي تم شرح طريقة احتسابها مسبقا.
ولناخذ مثالا على ذلك فاذا مااردنا حساب سرعة مركز ثقل الجسم خلال مرحلة النهوض في الوثب الطويل وكانت سرعة الة التصوير 100 صورة / ثانية وكان مقياس الرسم 100 سنتمتر في الحقيقة يعادل 5 سنتمتر في الصورة وكانت المسافة التي يقطعها مركز ثقل الجسم خلال مرحلة النهوض عند تحليل الفيلم هي 5 سنتمتر وان مرحلة النهوض تستغرق 10 صور
فمن خلال المعطيات التالية نتمكن من حساب سرعة مركز ثقل الجسم خلال



رسم المسار الحركي:
المسار الحركي هو خط يرسم المهارة الحركية من بدايتها وحتى نهايتها عن طريق رسم مسارات لنقاط معلمة على الجسم او احد اجزائه واذا مااردنا رسم المسار الحركي للجسم كاملا خلال اداء حركة ما او مهارة معينة مثل المسار الحركي في فعاليات الرمي او في حركات الجمناستيك ......... الخ
وان اهم العلامات التي يتم تعينها على الجسم لرسم المسار الحركي هي :
1- علامة وسط الرأس من الجانب
2- علامة وسط الكتف
3- علامة وسط المرفق
4- علامة وسط الرسغ
5- علامة وسط الورك
6- علامة وسط الركبة
7- علامة وسط القدم
واحيانا يضاف اليها علامتي
أ- علامة مركز ثقل الجسم
ب- علامةالاداة ( كرات ، ادوات مثل الثقل او القرص ...... الخ )

البرامجيات المستخدمة في التحليل الحركي:
كما هو معروف لدى الجميع ان برامجيات الحاسوب تعددت وتنوعت الى الحد الذي يصعب معه رسم حدود له . ولقد تعددت ايضا اغراض استخدام هذه البرامجيات وعلى الرغم من وجود اكثر من برنامج واحد يؤدي نفس الغرض الا اننا اردنا هنا ان نسترض اهم تلك البرامجيات التي تستخدم في عملية التحليل الحركي مع ذكر الهدف من استخدام كل برنامج .
ان الحقيقة التي يجب ان نؤكد عليها هنا الا وهي ان هناك عدد كبير من البرامجيات التي يمكن استخدامها والتي توفر نفس الغرض من استخدام البرامجايت التالية والتي لاتتميز الا بشئ واحد لاغير الا وهو معرفتنا بأستخدامها ليس الا !! وهذه البرامجيات هي :-
اولا- برنامج Mill : Movieيستخدم هذا البرنامج لغرض نقل الفيلم من الة التصوير او جهاز الفيديو الى جهاز الحاسوب .
ثانيا- برنامجVCD Cutter : يستخدم هذا البرنامج لغرض تقطيع الفيلم واخذ المقاطع التي نريدها وكذلك يستخدم هذا البرنامج لغرض دمج المقاطع مع بعضها البعض بعد ان يتم تقطيعها .
ثالثا- برنامج Adobe Premiere : يستخدم هذا البرنامج لغرض تحويل الفيلم الى مجموعة من الصور ويتم اخذ 25 صورة لكل ثانية من زمن الفيلم المأخوذ .
رابعا- برنامج Dartfish : يستخدم هذا البرنامج لغرض قياس جميع المتغيرات الميكانيكية المختلفة، كما ان هذا البرنامج يدعم خاصية المقارنة بين رياضيين اثينين بوقت متزامن وغالبا ماتستخدم هذه الخاصية عندما تكون هناك مقارنة مع نموذج عالمي.
 

المصادر:

1- طلحة حسام الدين،مبادئ التشخيص العلمي للحركة،الطبعة الاولى،دار الفكر العربي،1994ص209
2- طلحة حسام الدين،الميكانيكا الحيوية،الطبعة الاولى،دار الفكر العربي،1993،ص405

3- Donis I . Miller and Richard G . Nelson , Biomechanincs of sport, 1995,p312.
 

 

عن الاكاديمية | مكتبة الاكاديمية | المجلات العلمية | الكتب العلمية | المنتدى الرياضي | الاعضاء | المؤسسات | للاتصال بنا | English