Anfängliche Probleme

Ich hatte verschiedene Digitalkameras aber auch eine Spiegelreflexkamera getestet und kam zu den verschiedensten Ergebnissen. Um die Durchführbarkeit in der Schule zu gewährleisten, entschied ich mich schlussendlich trotz eventueller Einbuße an der Qualität für das Filmen mit dem Smartphone.

Anfängliche Schwierigkeiten mit dem Programm bzw. der Auswertbarkeit des Filmmaterials gab es zu Hauf. Diese deckten sehr unterschiedliche Bereiche ab. Zu Beginn hatte ich das Problem, dass auf meinen Videos keinerlei Pfeilflug erkennbar war.

Es stellte sich als sehr fordernd heraus die Fehlerquellen aufzudecken, da im Prinzip all diese simultan auftauchten. Es mussten somit Schritt für Schritt die eben genannten, und auch weitere Bereiche ausgegrenzt werden.

In diesem Kapitel möchte ich auf potenzielle Fehlerquellen und Fallgruben hinweisen.

Außerdem hoffe ich dem Leser durch hilfreiche Tipps den einen oder anderen Fehler zu ersparen.

8.1.1. Kulisse

Zu allererst muss unbedingt darauf geachtet werden, dass die „Kulisse“ für die

Aufnahmen geeignet ist. Im Schulprojekt wird es nicht allzu viele Möglichkeiten geben diese Messungen durchzuführen, da der Platz oft nicht ausreichend groß gewählt werden kann oder es schlicht und einfach zu gefährlich ist.

Auch ich hatte nur 2 Plätze zur Verfügung, die sich beide nicht als optimal

herausstellten. Zum Thema Hintergrund hatte ich die Situation, dass auf den Videos sowohl dunkler Hintergrund (Wald), als auch heller Hintergrund (Himmel) im Bereich der Flugbahnen zu sehen war. Diesen Effekten kann man mithilfe der Positionierung der Kamera und Ausprobieren verschiedener Belichtungseinstellungen zumindest zum Teil

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Herr werden. Auch die im Unterpunkt 8.1.5 vorgestellten Maßnahmen halfen mir bei diesen Problemen weiter.

8.1.2. Lichtverhältnisse

Verschiedene Lichtverhältnisse an unterschiedlichen Tagen bedeuten andere

Herausforderungen an die verwendete Kamera. Dadurch wird es erforderlich sich mit den Belichtungsoptionen des Gerätes auseinanderzusetzen. Nicht mit jeder Kamera habe ich stets das gewünschte Ergebnis erzielt.

Jedoch konnte ich mit der zuletzt getesteten Kamera, derer meines eigenen

Smartphones – des Samsung Galaxy S7 – nahezu allen Lichtverhältnissen trotzen.

Alleine die automatischen Belichtungseinstellungen reichten meist aus um die Durchführbarkeit zu gewährleisten.

Auch auf der Homepage von Samsung wird mit dem erleichterten Fotografieren und Filmen bei schlechteren Lichtverhältnissen aufgrund einer helleren Linse und größeren Pixel auf dem Bildsensor geworben.

Da diese Geräte in der Zukunft mit Sicherheit noch leistungsfähiger werden, sehe ich hier kein größeres Problem.

Folgendes Bild zeigt die Sichtbarkeit des Pfeils bei schlechteren Lichtverhältnissen:

Abbildung 22: Sichtbarkeit des Pfeiles bei schlechten Lichtverhältnissen (Selbst erstellt am 08.02.2018)

8.1.3. Auflösung

Das Samsung Galaxy S7 hat eine 12 Megapixel Kamera mit Dual-Pixel Technologie verbaut. Jeder einzelne Pixel des Bildsensors verfügt also über 2 Fotodioden. Jedoch reichte die Auflösung der Kamera im Galaxy S6 auch völlig aus. Wie auch bei der Belichtung sehe ich aufgrund des laufenden Fortschritts keine Probleme.

8.1.4. Aufnahmegeschwindigkeit

Die Aufnahmegeschwindigkeit ist ein sehr wichtiger Faktor und noch dazu einer, der mir lange Zeit Probleme machte, da ich einfach nicht daran gedacht habe. Bei einer

regulären Aufnahme in Full HD sind beim S7 60 Frames per second möglich. Dieser Wert reichte für meine Zwecke leider nicht aus. Dies könnte auch an meinem

überdurchschnittlich weiten Auszug liegen, mit dem ich den Pfeil wohl auf höhere Geschwindigkeiten beschleunige wie es die meisten Schüler schaffen würden.

Erst später erfuhr ich, dass mein Smartphone eine Slow Motion Funktion besitzt. Diese schafft es mit unglaublichen 240 fps aufzunehmen, was mehr als genug Bilder die

Sekunde sind. Leider leidet dabei die Bildschärfe, sodass die Auflösung dadurch, wie an der Abbildung 22 in Kapitel 8.1.2 Zu sehen war, eher an der unteren Grenze liegt. Eine Aufnahmegeschwindigkeit von 120fps wäre aber auf jeden Fall ausreichend gewesen, da meistens ohnehin nur jedes zweite Frame markierte.

8.1.5. Allgemeine Sichtbarkeit des Pfeils

Ein für mich sehr hilfreicher Schritt, um die Sichtbarkeit des Pfeils zu erhöhen, war das

„optische Tuning“ meines Pfeiles. Siehe Kapitel 3.2.1

Zuerst habe ich jeden meiner drei Pfeile an einer Feder mit Permanentmarker individuell nummeriert, um diese später voneinander unterscheiden zu können. Dies ist dann wichtig, wenn nicht alle Pfeile ganz genau dieselben Eigenschaften haben. Und dieser Fakt kann nur sehr selten garantiert werden.

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Danach habe ich eine Sprühdose Forstmarkierfarbe dazu verwendet um einen Bereich meines eher dunklen Pfeiles in hell grün erscheinen zu lassen. Zu guter Letzt habe ich noch je ein Stück orangenen Pfeil Tracer zwischen Befiederung und Nocke montiert um die Sichtbarkeit zu erhöhen.

Das Ergebnis ist in Abbildung 5 zu erkennen.

8.1.6. Positionierung der Kamera

Die nächste relevante Frage ist die nach der Positionierung der Kamera. Wo liegt nun also der optimale Bereich des objektiven Beobachters?

Mathematisch gesehen kennzeichnet sich der Nutzen einer Kamera durch das Abbilden des 3-Dimensionalen Raumes auf eine Ebene. Sie funktioniert also wie das menschliche Auge. Alleine durch die Linsenstreuung ergeben sich verglichen mit einem

mathematischen Graphen höchstwahrscheinlich sowohl beim Auge als auch bei der Kamera, unabhängig von der Position dieser, gewisse unvermeidbare Fehler.

Denkt man sich eine Ebene, in welcher der Pfeil im Raum seine Flugbahn vollzieht, so erscheint es offensichtlich, dass man die Kamera parallel zu dieser – d.h. die Linse normal auf diese – richten muss. Ansonsten werden Entfernungen nicht mehr richtig wiedergegeben, da ein verzerrtes Bild entsteht.

Die Kamera muss sich jedenfalls den ganzen Schussverlauf an einer fixen Position befinden und darf dabei nicht gekippt oder geschwenkt werden. Also sollte sie so weit entfernt sein, dass die gesamte Flugbahn am Bild ersichtlich ist. Dies ist ohnehin nur dann in nicht zu großer Entfernung möglich, wenn man die Kamera unter dem

Scheitelpunkt der Flugparabel positioniert.

Die Höhe in derer sich der objektive Beobachter befindet, spielt ausgehend von den erhaltenen Daten aus meinen Filmversuchen eine untergeordnete Rolle. Klar ist jedoch, dass man in etwa in halber maximaler Flughöhe die geringste Entfernung zur normal darauf stehenden Pfeilebene benötigt, um alles im Bild zu haben. Dies würde sich in der Qualität der Videos widerspiegeln, ist jedoch schwer zu realisieren.

Wer Fehler vermeiden möchte, kann sein Handy auf ein Stativ positionieren. Diese Selfie-Sticks sind ja ohnehin gerade sehr beliebt bei der Jugend. Meiner Erfahrung nach reicht es vollkommen, eine Person darum zu bitten, das Smartphone möglichst ruhig zu halten. Auf die Neigung und die Ausrichtung zur imaginären Ebene sollte jedoch

unbedingt geachtet werden.