拍攝與量測
相機高度與視差:揮桿影片的角度差幾度
相機量的不是世界上的角度,是世界壓平之後那張照片上的角度。鏡頭挪 10 公分,這些角度就跟著變。這裡算給你看差多少,以及誤差躲在哪裡。
一支鏡頭看得到桿身的哪些部分
42° 讀成 62°下桿一半的桿身:真實角度對上後方機位的影像
相機把三維壓成二維,捨掉的正是指著自己的那一維。下桿到一半,一號木桿的桿身同時往後、往外、往下走。假設桿身長 1.20 公尺,與地面夾 42 度,其中 0.80 公尺落在後方鏡頭的視線軸上。這樣算下來,球桿有三分之二是看不見的。畫面印出來大約 62 度,就算取範圍的另一端,也還有 63 度。
桿身和照片之間這 20 度的落差,不是換個拍法就補得回來的。桿身沒有跟感光元件平行,一支鏡頭救不回指著自己的那一段。所以從影片讀出來的桿身角度,有一部分是在報告相機。兩個人站同一個機位拍,比起來是誠實的;同一個人在兩個機位拍就不誠實了,而那個差別看起來很像揮桿變了。
高度 10 公分,桿身 20 度
每 10 公分約 4.4°髖部高度桿身的視覺傾斜:相機約在胸口高,後退 3 公尺
相機高度只把畫面裡的東西上下搬動,左右位置是由相機橫向站在哪裡決定的。兩個點離鏡頭一樣遠的時候,這沒有殺傷力;距離一旦不同就有了。把相機架高,近的點會比遠的點更快往畫面下方掉,兩點連成的那條線於是傾斜。
拿下桿途中桿身與地面平行的那一格來算,大約在髖部高度,桿頭離相機 1.75 公尺,相機架在球後方 3 公尺,握把則離相機 2.85 公尺。鏡頭放 1.00 公尺高,畫面印出來是偏離水平 2.6 度。放到 1.40 公尺,變成 22 度,相機每高 10 公分大約 4.4 度。同樣這 40 公分,套到準備姿勢的桿身上只移動五分之一度,因為那時球桿兩端離鏡頭幾乎一樣遠。
沒有單一平面可以側對著拍
48.3° 與 57.9°桿頭平面與前導手平面的傾角:15 位好手,一號木桿
德州女子大學 Young-Hoo Kwon 的實驗室,量了揮桿實際形成的那幾個平面。15 位好手打一號木桿,桿頭的功能性揮桿平面傾斜 48.3 度,標準差 3.3。前導手走的平面是 57.9 度,後肘走的是 67.4 度。
三個平面,一次揮桿,而一格後方機位的畫面把它們全裝在裡面。Nesbit 的三維研究把桿頭畫出的平面和雙手畫出的平面之間的差距,訂在 9 到 12 度。Kwon 與 Casebolt 的回顧講得更直接:單一平面的揮桿平面並不存在。
相機坐在哪裡,決定照片長得像哪一個平面,因為鏡頭要落在某個平面上,那個平面才會被畫成一條線。Kwon 的團隊量到桿頭平面的方向比目標線關閉 3.8 度,標準差 3.7,所以相機端端正正架在目標線上,其實已經站在平面外面,而且每個人偏出去的程度都不一樣。
聽聽看
三聲:起桿、頂點、擊球。先從巡迴賽的節拍開始,再換到你真的揮得動的那一個。
功勞記在鏡頭上,事情是距離做的
透視是站的位置決定的,不是鏡片決定的。焦距管的是畫面裝得下多少場景,它之所以會改變幾何,只因為廣角鏡會誘你往前站。Kinovea 的量測指引把規則寫得很白:相機離場景愈遠愈好,然後用變焦拉近。
算出來的數字也同意。同樣那支髖部高度的桿身,用胸口高的鏡頭拍,3 公尺印出 22 度,8 公尺印出 8.7 度。距離拉開一倍多,視差就少了一半,相機和球員什麼都沒改。
Apple 列出 iPhone 17 Pro 的超廣角是 13 mm、視角 120 度,2 倍望遠是 48 mm。在窄小的打擊區裡,要在 3 公尺內把整個揮桿裝進畫面,靠的就是超廣角,而那正是把深度拉開的架設方式。改用長焦、往後退,畫面就平了。
重點是公差,不是位置
值得回答的問題不是相機該擺哪裡,而是下次能把它擺回去到多準。照上面算出來的數字,要把桿身角度守在一度以內,高度得重現到大約 2 公分,距離大約 15 公分。一個月後憑眼睛判斷,這兩個都撐不住。
不要用記的,做記號。腳架每隻腳的位置用膠帶貼十字,高度寫在腳管上,鏡頭在錄之前就鎖定、不要錄到一半再用手指捏著縮放,背景放一個固定的東西,兩支影片裡都要看得到。Puig-Diví 等人在驗證從影片量角度的研究裡,鏡頭架在 0.68 公尺高、5 公尺遠;誤差最小的,永遠是垂直正對的那個視角。
有一件事必須寫在這一頁上。沒有任何已發表的研究量過,手機相機高度會把球員的桿身角度移動多少;這裡的數字是照一組寫明的條件推出來的幾何,換成你的尺寸就會跑掉。撐得住的是那個排序:高度第一,距離第二,鏡頭最後。Pebble Swing 是從影片的每一格讀出關節角度,所以它報出來的每一個角度裡面,都坐著那台相機。
常見問題
- 該用髖部高度還是胸口高度拍?
- 兩個都不是萬用解。鏡頭跟你要量的東西同高,它報出來的就誠實;高一點或低一點,那樣東西就會往地平線的方向倒過去。髖部高度適合看球桿通過擊球區,胸口高度適合看雙手和肩膀。挑一個,然後每次都用它。
- 如果我每次都站同一個位置,腳架還有差嗎?
- 有差,因為敏感的那個軸是高度,而人的手重現高度很不準。從 3 公尺外拍髖部高度的桿身,2 公分大約值一度。手持的手機在揮桿過程中還會漂移,你要比對的那兩支影片,參考的基準就跟著移動了。
- 手機上的超廣角鏡頭是問題嗎?
- 是問題,但問題不在鏡片。Apple 列出 iPhone 17 Pro 的超廣角是 13 mm、視角 120 度,2 倍望遠則是 48 mm。廣角那顆讓你站得很近就拍得到,而站得近正是把深度拉開的原因。
- 影片裡的桿身看起來比感覺陡,是影片錯了嗎?
- 有一部分是,而且換哪個機位都修不好。後方的鏡頭看不到桿身指著自己的那一段。上面那個例子裡,下桿到一半時,桿身有三分之二的長度落在鏡頭的視線軸上,地面夾 42 度的球桿,畫面就印成 62 度。
- 可以拿我的影片跟電視上巡迴賽選手的揮桿比嗎?
- 角度不行。轉播畫面來的時候,相機高度、距離、焦距全是未知數,這三樣每一樣都能把畫面挪掉好幾度。位置和時間點想比就比,但兩張圖疊在一起的那種東西,請當成一張畫,不是一次量測。
資料來源
這一頁的每個數字都來自其中之一。
- Han, Como, Lee, Singhal & Kwon, "Analysis of the motion planes of the 'functional double-pendulum' points in golf", ISBS Proceedings 2013
- Kwon & Casebolt, "Kinematic analysis of sports movements: golf swing plane analysis", ISBS Proceedings 2009
- Nesbit, "A three dimensional kinematic and kinetic study of the golf swing", Journal of Sports Science and Medicine 4:499-519
- Puig-Diví et al., "Validity and reliability of the Kinovea program in obtaining angles and distances using coordinates in 4 perspectives", PLOS ONE
- Kinovea documentation: Guidelines to minimize measurement error
- Apple: iPhone 17 Pro technical specifications
- Cambridge in Colour: Understanding camera lenses