1 Codec Compressor-Decompressor, Algorithmen zur Compression

Einführung in die Sportinformatik – Teil 2
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Codec
Compressor-Decompressor, Algorithmen zur Compression/Decompression von
Multimediadateien zB AVI/MOV – zu jedem Kompressionsverfahren besteht auch ein
Dekompressionsverfahren, es gibt Hard- und Software-Codecs und Mischformen,
Kompression meist asynchron, Dekompression zumindest in Echtzeit, Bild für
Bildkompression (M-JPEG zB bei AVI), Bild-Differenz-Kompression (zB bei MPEG),
Besonderheit streamfähige Codecs (zB Real Video)
Codecs: DV, diverse Mpeg-Codecs, DivX, H.264 / MPEG-4/AVC, Real Video, Windows
Media Video, Indeo, Cinepak, HuffYUV (verlustfrei, Echtzeit bei Vollauflösung)
Interaktives Video
Video, das gezielt und benutzerdefiniert (bildgenau) gesteuert werden kann. Information
(Adressen, Timecodes, Zeitstempel) bei Analogvideos auf der vertikalen Austastlücke oder
der Audiospur eines Videobands, bei digitalen Videos meist in Video-Anhangdateien, kommt
ursprünglich aus der Unterhaltungselektronik (zB von DVD-Kapiteln), findet auch im Sport
Anwendung (zB Szenenansteuerung für Techniktraining, Wettkampfbeobachtung…)
Digitaler Videoschnitt
Videoquellmaterial/Eigenerstellung: Camcorder über Firewire am PC anschließen,
Quellvideo einspielen und abspeichern, Videoschnittprogramm
starten…
Videocapturing
Programmpunkt Video Capture, Quellvideo wird eingespielt und
gespeichert
Videoeditierung
Programmpunkt Video Editor, Quellvideo wird geladen, danach
werden Start- und Endmarker der Szenen gesetzt (=Trimmen) und die
getrimmte Videoszene auf der Timeline durch Drag & Drop platziert.
Titelclip erstellen und diesen auf der Timeline platzieren, restliche
Szenen trimmen und in der richtigen Reihenfolge platzieren,
Bewegungsverläufe und Videofilter können gesetzt werden,
zusätzlich kann er mit Audio unterlegt werden.
Videoausgabe
Auf der Timline wird die Zusammenstellung zu einer Videodatei
ausgegeben. Wichtig dabei ist die Wahl der Auflösung und der
Video- und Audio-Codecs und deren Spezifikationen!
Videoquellle
TV, VHS, DVD, Bandbasiertes Video (VS), Dateibasiertes Video, Internet-Stream
Equipment
Leistungsfähiger PC, möglichst viel Festplattenspeicher, Firewire-Schnittstelle, FirewireKabel, evtl. Grafikkarte mit (S-)Video-In (Videokarte, Framegrabber) oder externe Videobox,
Digitalcamcorder, Videoschnittprogramm
Camcorder
Camera + Recorder, MiniDV, Digital8, MicroMV, seit ca. 2004 DVD-Camcorder, HDDCamcorder…, optimale Ergebnisse für Normalanwendungen, evtl. Verwendung von
Aufnahme-Programmen, sinnvoll ist Weißabgleich (sensibilisiert die Kamera auf die
Farbtemperatur des Lichtes am Aufnahmeort)
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Videoschnittprogramme
Windows Movie Maker, Pinnacle Studio, Ulead Video Studio, Ulead Media Studio, Adobe
Premiere, Final Cut Pro, Virtual Dub
Ulead Media Studio 6.5
Digitale Videoschnittsoftware der Mittelklasse, Timeline-basiert mit mehreren Video- und
Audiospuren, nahtlose Aufnahme, Szenentrennung, Synchronisation, bearbeiten von Video,
Audio, Animation, Titeln, Videoausgabe in allen üblichen Formaten und auf allen üblichen
Medien
Freeware Windows Movie Maker
Stabiles Videocapturing in DV und WMV, Timeline-basiert, jeweils nur eine Video-, Audiound Titelüberlagerungsspur, Hobbybereich, Videoausgabe auf Band und als Datei,
dateibasiertes Video nur in DV und WMV möglich
Freeware Virtual Dub
Leistungsfähiges Videoschnitttool, nur eine eindimensionale Timeline, Videocapturing von
allen analogen Eingängen, nicht von Firewire, Verarbeitung von AVI, MPEG, VOB,
Sequenzextraktion ohne neuerliche Kompression/Transkondierung möglich, extrem schnelle
Rendering- und Kompriemiermaschine
Animationen im Sport
Bereiche
Darstellung menschlicher Bewegung, Darstellung sportspieltaktischer Aspekte, Darstellung
theoretischer Sachverhalte (zB biomechanisch-physikalische Aspekte…)
3 Schritte zur 3D-Animation
Modellierung (Modeling): Objekte werden in einer Art hierarchischen Baumstruktur
miteinander verbunden
Erzeugung der Bewegung (Motion Generation): mittels Simulation,
Motion Capture (Möglichkeit der Erzeugung von Bewegung im Rahmen der Animation
menschlicher Bewegung. Menschliche Bewegungen werden so aufgezeichnet und in ein von
Computern lesbares Format umgewandelt, dass der Computer die Bewegungen analysieren
kann und auf 3D-Modelle übertragen kann, die im Computer generiert sind.)
Keyframe-Animation (Werte der zu animierenden Objekteigenschaften werden zu bestimmten
Zeitpunkten in der Animationssoftware festgelegt (=Keyframes). Jeder Objekt- oder
Szenenzustand erhält somit auf einer Zeitachse einen Eintrag. Mit zunehmender Länge der
Animation und Anzahl der Animationsereignisse dehnt sich das Zeit-Objekt-Diagramm aus.)
Darstellung (Rendering): Berechnung der Einzelbilder aus dem grafischen Modell und der
spezifizierten Bewegung
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Multimedia / eLearning
Multimedia
Darstellung von Informationen durch Inhalte und Werke, die aus mehreren verschiedenen
digitalen Medien bestehen (Text, Fotografie, Grafik, Animation, Audio, Video),
Schlüsselfunktion: unterschiedliche Interaktionsmöglichkeit
Hypermedia
Navigationsmöglichkeit in Multimedia-Anwendung durch Verknüpfung von Knoten, welche
als inhaltliche Schlüsselelemente (Text, Grafik…) abgebildet sind. Erweiterung zu Hypertext
unter Betonung des multimedialen Aspekts.
eLearning
Alle Formen von Lehren/Lernen, bei denen digitale Medien für die Präsentation und
Verteilung von Lehr-/Lernmaterialien und/oder zur Unterstützung zwischenmenschlicher
Kommunikation zum Einsatz kommen.
Didaktik
Methodik
Technologie
Themenzentrierte eLearning-Anwendungen (TAP)
Allgemeine Applikationen für die Ausbildung an Schulen, Universitäten und anderen
Bildungseinrichtungen (zB Fronter)
Didaktische Elementarfunktionen
Informationsfunktion, Illustrationsfunktion, Simulationsfunktion, Motivationsfunktion,
Unterstützungsfunktion
Didaktische Grundausrichtungen
Konstruktivismus, Kognitivismus, Behaviorismus
eLearning Technologien
CBT (Computer Based Training), WBT (Web Based Training), VC (Virtual Classroom),
Blended Learning (Kombination von eLearning und Präsenzlehrveranstaltung)
Ausprägungsformen von eLearning
Präsenzlehrveranstaltung, Präsenz-begleitend, Blended Learning, Virtuelle Lehrveranstaltung
Charakteristika von eLearning
Grad der Virtualität: Präsenzveranstaltung, Integrierte Veranstaltung, Virtuelles Seminar
Gruppengröße: Individuelles Lernen, Lernen in Gruppen, in Großgruppen
Grad der Synchronizität: asynchron, asynchron + synchron, synchron
Grad der Medialität: gering (Skript…), gemischt (Mulitmedia, Podcast…), hoch
(Simulation, interaktive Übungen,…)
Anteil von Content vs. Kommunikation: lernen von Content, Content/Diskurs abwechselnd,
Lernen in Diskurs
Grad der Aktivität: Rezeptive Lernformen (Websites,…), Mischformen (Forum,…), Aktive
Lernformen (Chat,…)
Mehrwert multimedialer Lernsysteme
Kann nicht direkt in Lernerfolg gemessen werden, verstärkte Motivation, verbesserte
Aufmerksamkeit, Anregung, Intrinsische Motivation, Effekt des Neuen?
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Realisierung von Multimedia-Anwendungen
Medienobjekterzeugungstools:
Autorensysteme
Objekterzeugungstools
Grafiktools: Erzeugung, Bearbeitung und Ausgabe von Grafiken, zB Adobe Photoshop CS,
Macromedia Fireworks, Irfan View, GIMG
Videowerkzeuge: Aufzeichnung, Bearbeitung und Ausgabe von Videodokumentation,
Verwendung: Erstellung von Videosequenzen, zB Movie Maker, Ulead Media Studio, Adobe
Premier
Audiodesigner: Aufzeichnung, Bearbeitung und Ausgabe von Audiodokumenten,
Verwendung: Tondokumente, zB Sony SoundForge 7.0, Steinberg Cubase, AV Voice
Changer
Animationserzeuger: Erstellung einer Abfolge von Einzelbildern, Verwendung: Darstellung
von einfachen bis zu komplexen Bewegtgrafiken, zB verschiedenste GIFAnimationsprogramme, Macromedia Flash MX
Screen Recording: Aufzeichnung von Bildschirminhalten direkt am PC, Verwendung:
Hilfesysteme, Tutorials, Demonstrationen, zB TechSmith Camtasia Studio, Macromedia
Captivate
Testgeneratoren: Erzeugung von Selbsttests mittels vorgefertigten Schablonen,
Verwendung: Puzzles, Kreuzworträtsel, Textübungen, Multiple Chois Test, zB CLIC, Hot
Potatoes 5.0
Autorensysteme (Einsatz von Datenbanken im Sport)
Werkzeuge zur Erstellung von Multimedia-Anwendungen, Autoren- und Leserebene, offene
Konzeption, Programmierung objektorientiert, Datenbankbasis, Objektpräsentation an
Oberfläche und Steuerung des Programmablaufes und der Interaktionsmöglichkeiten
Frame-basierende (zB Toolbook): die einzelnen Objekte sind in Form von Flächen
angeordnet und werden als Rahmen/Karten/Seiten/Fenster,…bezeichnet. Anwendung setzt
sich aus mehreren solcher Seiten zusammen, Reihenfolge der Darstellung kann vom Benutzer
interaktiv gesteuert werden, spezielle Objekte einer Karte können als Navigationsanker
definiert werden
Timeline-basierende (zB Macromedia Director): Informationsobjekte werden symbolisch auf
einer Zeitachse angeordnet. Dadurch wird der Grundablauf der Präsentation festgelegt.
Räumliche Anordnung der Objekte wie bei frame-basierten Systemen.
Navigationsinteraktionen werden der Zeitachse zugeordnet. Meistens arbeitet man mit
mehreren Ebenen, für bessere Übersicht innerhalb des Projekts.
Flowchart-basierende (zB Macromedia Authorware): Multimediaanwendungen präsentiert
durch eine Art Flussdiagramme, Informationsobjekte als Icons dargestellt und durch Kanten
verbunden
Weitere Bereiche wo Datenbanken im Sport zum Einsatz kommen: Unterstützung der
Sportverwaltung, Statistische Analyseprogramme, Sportliteraturdatenbanken, Trainings- und
Wettkampfdatenbanken
Qualitätssicherung
= geplante und systematische Tätigkeiten, um angemessenes Vertrauen zu schaffen, dass eine
Einheit die Qualitätsanforderung erfüllen wird
Konstruktive Qualitätssicherung: Methoden, Werkzeuge,…die dafür sorgen, dass das zu
erstellende Produkt á priori bestimmte Eigenschaften besizt.
Analytische Qualitätssicherung: Diagnostische Maßnahmen, messen das existierende
Qualitätsniveau, Identifizierung von Mängeln und Defiziten.
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Evaluation
Ziel: Aus- und Bewertung von Einsatzmöglichkeiten und Analyse der Effekte, die mit dem
System bei der Interaktion mit Menschen erreicht werden. Formative Evaluation:
Überprüfung während der Softwareentwicklung, Summative Evaluation: Bewertung eines
bereits bestehenden Softwareprodukts, Multimediasysteme können systematisch mit
Checklisten beurteilt werden.
SpInSy
Internetbasiertes Informationssystem zur sportwissenschaftlichen Theorie ausgewählter
Sportarten, Projekt der Uni Wien und Salzburg 2001-2003, im Rahmen der Aktion „neue
Medien in der Lehre an Universitäten und Fachhochschulen“ des BMBWK,
fächerübergreifende Veranschaulichung von abstakten Konzepten aus Sportbiomechanik,
Medizin, Psychologie, Bewegungslehre, Informatik und Trainingswissenschaft.
Interdisziplinäres Verständnis soll gefördert werden
Sport Multimedial
Ziel: Multimediale Materialien entwickeln als theoretische Ergänzung zur Ausbildung,
Zielgruppe: Sportstudenten, Technische Basis: einheitlich strukturierter, standardisierter
Rahmen
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Computerunterstützte Sportspielanalyse
Sportspiel
Sammelbegriff für alle wettkampftauglichen Spiele, bei denen ein Ball, eine Kugel oder ein
ähnlicher Gegenstand im Mittelpunkt steht. International kodifiziertes Regelwerk, 2 Parteien,
Interaktionsprozess, Spielziel, Spielidee, Objekt ist der Spielgegenstand
Beobachtung
Nach Graumann, 1973: absichtliche, aufmerksamselektive Art des Wahrnehmens, die ganz
bestimmte Aspekte auf Kosten der Bestimmtheit von anderen beachtet.
Beobachtungssysteme
Zeichensystem: registriert das Auftreten von „Zeichen“, =genau definiertes Ereignis, aus
theoretischen Annahmen wird ein Satz von Zeichen abgeleitet, der als Indikator für den
interessierenden Verhaltensaspekt dient. Anzahl der Zeichen dabei prinzipiell offen,
Kategoriensystem: Verhalten als Kette von Beobachtungseinheiten, Verhaltenskontinuum
wird so strukturiert und rekonstruierbar (im Gegensatz zu einem Zeichensystem), Zustand des
beobachteten Gegenstands kann zu jedem Zeitpunkt angegeben werden, besonders geeignet
Verhaltenssequenzen + Verhaltensabläufe + Prozesse + Interaktionen + Entwicklungen zu
beschreiben.
Verfahren der Sportspielanalyse
Subjektive Eindrucksanalyse: flexible Merkmale, ohne systematisch Fixierung, Eindrücke
Scouting: festgelegte und flexible Merkmale, teilweise schriftliche Fixierung, Eindrücke und
Beobachtungen
Qualitative Verfahren: fallabhängige Festlegungen der Merkmale, fallabhängige Fixierung,
Eindrücke und Beobachtungen
Systematische Spielbeobachtung: genau festgelegte Merkmale, systematische Fixierung,
Beobachtungen
Sportspielanalyse als Gesamtprozess
Problemspezifizierung => Modellierung => Systemadaption => Datenerfassung =>
Datenauswertung => Datenpräsentation =>Trainings- und Wettkampfunterstützung und Wiss.
Fragestellungen
Diagnostische Verfahren im Sport
Spielbeobachtung / Sportspielanalyse, Sportmotorische Tests, Biomechanische
Untersuchungen, Sportmedizinische Untersuchungen, Psychologische Testverfahren
Hierarchisierung der Sportspielleistung
Spielleistung
Spielwirksamkeit
Spielfähigkeit
Kondition-Technik-Taktik
Leistungsvoraussetzungen
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Externe Faktoren
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Wahrnehmung und Merkfähigkeit der Trainer
Instrumentelle Spielanalyse trotzdem geringen Stellenwert in der Praxis, vorherrschende
Trainermeinung: sehe alles, während dem Spiel selbst. Untersuchungen: Trainer merken
sich max. 30% der spielentscheidenden Aktionen, Gründe für reduzierte Wahrnehmung
und Merkfähigkeit: Trainerstandort, Ablenkung durch Umwelt, erhöhter Erregungsgrad,
Konzentration auf bestimmte Aspekte, subjektive Voreingenommenheit,
Erinnerungsvermögen
Geschichte der Spielanalysesysteme
1980er-Jahre: Computerunterstützte Hilfsmittel zur Datenerfassung und teils automatische
Auswertung der Daten, zB Ereigniserfassung mit Hilfe eines optischen Lesestiftes und
automatische Auswertung der Häufigkeiten durch den Rechner
1990er-Jahre: Verbreitung von Digitalvideo, neue Möglichkeiten der Datenerfassung und
Videopräsentation
2000er-Jahre: Einsatz von Trackingsystemen und Werkzeugen zur Bild- und
Objekterkennung
Methodischer Überblick
Deskriptiv-Normwert-orientiert: Spielanalysedaten werden vorwiegend beschreibend
aufbereitet, aus Beobachtungsdaten werden Normwerte zur Beurteilung von Spielstruktur und
–leistung erzeugt (angelehnt an die klassische Leistungsdiagnostik)
Fokussierung auf Variabilität: Interaktionscharakter von Sportspielen wird berücksichtigt,
indem man dem Phänomen der Variabilität des Sportspielverhaltens größere Bedeutung
beimisst
Betrachtung als dynamische Systeme: neue Erklärungsmodell entstehen, aufgrund der
Erkenntnis, dass auch mit der Variabilität Sportspiele nicht genau beschrieben werden
können.
Heutige Nutzung
Schriftlich gebundene Spielanalyse: ev. mit Beobachtungsbögen, kaum systematisch
eingesetzt, Analoge Videoanalyse: mit Video-Rekorder, noch überraschend weit verbreitet,
Analyse mittels digitalem Videoschnitt: mit Computer und Videoschnittsoftware, kommt
zunehmen in Einsatz, Systematische digitale Videoanalyse: mit Computer und
Spielanalysesoftware, großes Analysepotential, aber wegen hohem Aufwand kaum in
Verwendung, Quantitative Dienstleister-Angebote: notwendige Medien werden zur
Verfügung gestellt, nur im Profibereich, Trackingsysteme: aufwändige Installation von
Signalaufnehmern im Stadion notwendig, videobasiert oder funkbasiert, teuer
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Trackingsysteme
Funk- oder videobasierte Positonserfassung aller Spieler, Positionsdaten, Geschwindigkeiten,
Beschleunigung, konditionelle Parameter werden automatisch ausgewertet, taktische
Auswertungen, gesamtes Spiel als Animation, 3D-Spielmodell, physiologische Parameter,
Spieler und Ball sollen automatisch verfolgt werden, Ballaktionen automatisch eingeordnet,
Videosequenzen können gleichzeitig mit Messwerten erfasst werden.
Videobasiert: Videosequenzen werden synchron von mehreren Kameras aufgenommen, die
Konturen der aufgenommenen Körpersegmente werden mit Modellen verglichen (können
einfache geometrische Körper sein oder mit Hilfe von Körperscannern erstellt)
Funkbasiert: kleine Transponder am Athleten angebracht, jeder Transponder kann durch eine
Basisstation eindeutig adressiert werden. Basisstation sendet Signal an den Transponder,
dieser sendet Signal aus, kann von den Stationen rund ums Spielfeld empfangen werden. Aus
der Dauer, die das Signal vom Transponder zu den Stationen benötigt, kann die 3D-Position
des Transponders errechnet werden.
Spielbeobachtungsprozess
Datenerfassung => Datenaufbereitung und –Auswertung => Datenanalyse zur
Spielervermittlung und Trainingsgestaltung (hohe Trainerkompetenz)
Fazit
Automatische Sportspielanalysen entwickelten sich langsamer als gedacht, Einsatzkonzepte
für Sportarten und bestimmte Situationen fehlen, Analysemöglichkeiten hauptsächlich in der
Forschung im Einsatz,
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