Een technische keuzehulp voor golfprofessionals, coaches, simulatorbouwers en golfers die meer willen zien dan alleen vloeiende slowmotion.

Wie een golfswing wil opnemen, komt al snel uit bij het aantal frames per seconde. Dat is begrijpelijk: hoe meer beelden de camera tijdens de downswing maakt, hoe kleiner de stappen tussen twee opeenvolgende posities. Toch is fps zelden de reden waarom een opname goed of slecht is. We zien in de praktijk regelmatig systemen die ruimschoots meer dan 100 beelden per seconde opnemen, maar waarop de club rond impact niet scherp te beoordelen is. De video loopt vloeiend, terwijl juist de informatie waarvoor de camera is geplaatst ontbreekt.

Dat verschil ontstaat doordat een camera twee dingen tegelijk moet doen. Hij moet vaak genoeg een beeld maken én ieder afzonderlijk beeld kort genoeg belichten. Het eerste bepaalt hoeveel momenten uit de swing worden vastgelegd. Het tweede bepaalt hoeveel de club binnen één frame beweegt. Een camera kan dus een hoge framerate halen en toch een lange belichtingstijd gebruiken. Op papier is er sprake van een high-speedopname, maar in het beeld blijft de club slechts een bewegingsveeg.

Een bruikbaar camerasysteem begint daarom niet met de vraag welke camera de meeste fps levert. Eerst moet duidelijk zijn wat men in het beeld wil beoordelen. Voor de rotatie van de heupen, de positie van het hoofd en de gewichtsverplaatsing gelden andere eisen dan voor de stand van het clubblad vlak voor impact. Ook de ruimte bepaalt veel: hoeveel afstand is er tussen camera en golfer, moet het volledige lichaam in beeld, waar kan de computer staan en kan er extra verlichting worden geplaatst? Pas wanneer die vragen zijn beantwoord, krijgen resolutie, sensorformaat, lens en kabel een concrete betekenis. Ons assortiment golfcamera’s brengt de camera’s, lenzen, USB3-kabels en montagecomponenten voor deze opstellingen bij elkaar.

Waarom een industriële camera anders werkt

Een gewone videocamera is gemaakt om onder wisselende omstandigheden direct een aantrekkelijk beeld te produceren. Automatische belichting, autofocus, beeldstabilisatie en interne beeldverwerking helpen de gebruiker daarbij. Voor swinganalyse kunnen diezelfde functies juist tegenwerken. Wanneer de camera tijdens een sessie de sluitertijd, versterking of scherpstelling aanpast, zijn twee opnamen niet meer onder dezelfde omstandigheden gemaakt. Een donker shirt, een raam in de achtergrond of een speler die iets dichter bij de camera staat, kan al voldoende zijn om het beeldgedrag te veranderen.

Een industriële machinevisioncamera werkt soberder, maar geeft veel meer controle. De belichtingstijd, gain, framerate, resolutie en uitsnede van de sensor zijn afzonderlijk vast te leggen. De camera kan daardoor iedere swing met dezelfde instellingen opnemen. Dat is geen garantie voor een goed beeld; een verkeerde instelling blijft een verkeerde instelling. Het grote voordeel is dat de oorzaak zichtbaar en corrigeerbaar is. Wanneer de club onscherp is, moet worden gekeken naar de belichtingstijd en de hoeveelheid licht. Wanneer het beeldveld niet klopt, worden lens en werkafstand opnieuw berekend. De camera neemt ondertussen geen zelfstandige beslissingen die het resultaat veranderen.

Voor snelle beweging is ook het sluitertype van belang. Veel consumentencamera’s lezen een sensor regel voor regel uit. Bij zo’n rolling shutter is de onderste beeldregel iets later opgenomen dan de bovenste. Een snel bewegende shaft of club kan daardoor scheef of gebogen lijken, terwijl dit in werkelijkheid niet zo is. Dit kan zelfs gebeuren wanneer de opname redelijk scherp lijkt. Een global-shuttersensor belicht alle pixels op hetzelfde moment. Daardoor blijft de geometrie van de club en het lichaam behouden. Voor serieuze analyse is dat belangrijker dan een mooi videobeeld: de opname moet niet alleen scherp ogen, maar de beweging ook correct weergeven.

FPS heeft pas waarde wanneer ieder frame scherp is

De snelheid van een club maakt duidelijk hoe kort de beschikbare tijd werkelijk is. Neem als rekenvoorbeeld een clubhoofdsnelheid van 45 meter per seconde, ongeveer 101 mph. In één milliseconde verplaatst het clubhoofd zich dan circa 45 millimeter. Wordt de belichting teruggebracht tot 0,1 milliseconde, dan is die verplaatsing nog altijd circa 4,5 millimeter. De camera bevriest de beweging dus nooit volledig. De technische keuze gaat over hoeveel verplaatsing binnen een frame aanvaardbaar is voor het deel van de swing dat men wil bekijken.

Voor veel coachingsdoeleinden is een framerate vanaf ongeveer 120 fps een bruikbaar vertrekpunt. De downswing wordt dan over voldoende beelden verdeeld om de beweging goed terug te kijken. Een hogere framerate geeft kleinere tijdstappen en een vloeiender slowmotionbeeld, maar vraagt ook meer van de camera, de USB3-verbinding en de computer. Bovendien wordt de beschikbare belichtingstijd per frame korter. Zonder voldoende licht leidt een hogere framerate dan tot een donker beeld of tot meer gain en dus meer ruis.

Daarom beoordelen wij fps nooit los van belichtingstijd. Een scherpe opname op 120 fps kan meer informatie geven dan een onscherpe opname op 250 fps. Wie vooral lichaamshouding en swing plane analyseert, heeft bovendien niet automatisch dezelfde snelheid nodig als iemand die de club rond impact frame voor frame wil bestuderen.

Licht is in deze afweging geen bijzaak. Een kortere belichting betekent dat de sensor minder licht ontvangt. Het diafragma verder openen helpt, maar verkleint de scherptediepte. Gain verhogen maakt het beeld lichter, maar versterkt ook ruis. Extra, gelijkmatige verlichting geeft doorgaans het beste resultaat. In simulatorruimtes moet daarbij worden opgelet met dimbare ledverlichting. Sommige leds flikkeren zo snel dat het menselijk oog dit niet ziet, terwijl een camera met een korte belichting afwisselend een lichte en donkere fase vastlegt. Wisselende helderheid of banden in het beeld worden dan ten onrechte aan de camera toegeschreven.

Beeldveld en lens worden door de ruimte bepaald

De lenskeuze begint bij de beschikbare afstand tussen camera en golfer. De camera moet hoog en ver genoeg worden geplaatst om de volledige beweging te zien, maar de ruimte is in een indoor golfsimulator vaak beperkt. Een korte brandpuntsafstand geeft een groter beeldveld, maar zorgt er ook voor dat afstanden en verhoudingen sterker worden vervormd (perspectiefwerking). Een langere brandpuntsafstand geeft vanuit grotere afstand een rustiger beeld, maar past niet in iedere ruimte. Alleen het aantal millimeters op de lens vergelijken heeft weinig zin, omdat het sensorformaat van de camera mede bepaalt hoeveel er in beeld komt.

Voor een beeldveld van ongeveer twee bij twee meter kan een paar millimeter verschil in brandpuntsafstand al een duidelijke verandering geven. Met een geschikte sensor kan circa 4,7 mm bijvoorbeeld rond twee meter werkafstand uitkomen, terwijl 6 mm eerder richting 2,6 meter gaat en 8 mm nog meer afstand vraagt. Dit zijn geen universele montageregels; ze laten vooral zien waarom lens, sensor en werkafstand samen moeten worden bekeken. De exacte beeldmaat moet voor de gekozen camera worden berekend.

In deze markt wordt veel gewerkt met de Kowa LMVZ4411, een zoomlens van 4,4 tot 11 mm. Het voordeel van zo’n lens is niet dat zoomen technisch beter is dan een vaste brandpuntsafstand, maar dat de installateur ter plaatse speelruimte heeft. Binnen het bereik kunnen beeldveld en uitsnede worden aangepast zonder meteen een andere lens te monteren. Na het instellen moeten zoom, focus en diafragma worden vastgezet, anders verandert een kleine aanraking de geometrie van de volgende opname.

De benodigde resolutie volgt uit hetzelfde beeldveld. Wanneer een golfer van hoofd tot voeten in beeld staat, wordt de sensor over een groot oppervlak verdeeld. Meer pixels maken kleinere details beter zichtbaar, maar alleen wanneer focus, lenskwaliteit en belichting dat detail daadwerkelijk doorgeven. Een hogere resolutie verhoogt tegelijkertijd de datastroom en kan de maximale framerate beperken. De beste camera is daarom niet automatisch het model met de meeste megapixels, maar het model dat binnen het vereiste beeldveld voldoende detail levert op de gewenste snelheid.

Face-on en down-the-line zijn geen identieke camerastandpunten

Bij een face-on-opname staat de camera haaks op de speelrichting. De volledige breedte van de houding en de verplaatsing van het lichaam moeten zichtbaar blijven, terwijl ook handen en club voldoende detail moeten behouden. Een grotere sensor of hogere resolutie kan hier nuttig zijn wanneer het brede beeldveld later nog moet kunnen worden uitvergroot. De camera wordt bij voorkeur rond hand- of heuphoogte geplaatst en zo recht mogelijk op de speler gericht. Een camera die te hoog of te laag staat, verandert de ogenschijnlijke verhoudingen in het beeld. Welke bewegingen vanuit face-on en down-the-line zichtbaar worden, hangt daardoor niet alleen van de golfer af, maar ook van de positie en uitlijning van de camera.

Down-the-line kijkt in de speelrichting en stelt vooral hoge eisen aan de uitlijning. Een camera die enkele centimeters naar links of rechts wordt verplaatst, laat de club ten opzichte van handen en lichaam al anders lijken. Voor vergelijking tussen sessies moet de positie daarom reproduceerbaar zijn. Een vaste wandmontage of een stevig statief met een passende tripodadapter en gemarkeerde positie is waardevoller dan een lichtere opstelling die na iedere training opnieuw op het oog wordt neergezet.

Omdat beide posities een andere uitsnede en analysetaak hebben, hoeven de camera’s niet per se gelijk te zijn. Een IDS U3-3060CP kan door zijn hogere resolutie en grotere sensor interessant zijn voor de positie waar een ruimer beeldveld of extra detail nodig is. Een IDS U3-3040CP kan als tweede camera een goede oplossing zijn wanneer de benodigde resolutie lager ligt en een hoge framerate zwaarder weegt. Twee identieke camera’s zijn eenvoudiger te beheren, maar een combinatie kan technisch en commercieel beter passen.

Voor een complete opstelling zijn beide modellen beschikbaar als golf swing camera set met Kowa-zoomlens, 5 meter USB3-kabel en tripodadapter. De golf swing camera set met U3-3040CP legt de nadruk op hoge beeldsnelheid en een compacte sensor. De golf swing camera set met U3-3060CP biedt een groter beeldveld en meer resolutie. Welke set het beste past, wordt daardoor vooral bepaald door de camerapositie, beschikbare werkafstand en het detail dat in de swing zichtbaar moet blijven.

USB3-kabels: 1, 3 en 5 meter zijn niet zomaar dezelfde kabel in een andere lengte

Bij een vaste opstelling staat de computer zelden direct naast beide camera’s. Daardoor wordt de USB3-kabel onderdeel van het ontwerp. Met een goede industriële kabel van één of drie meter is de verbinding normaal gesproken eenvoudig. Vijf meter is eveneens gebruikelijk, maar bij USB3 neemt de signaalmarge af naarmate de kabel langer wordt. De kwaliteit van de kabel, de connector, de USB-controller in de computer en de gevraagde datasnelheid bepalen samen of de verbinding stabiel blijft.

Dit wordt vooral merkbaar bij twee camera’s die gelijktijdig met hoge framerate werken. Twee USB-aansluitingen aan de buitenzijde van een pc betekenen niet automatisch dat iedere camera een eigen controller en volledige bandbreedte heeft. De poorten kunnen intern dezelfde verbinding delen. Een camera kan dan afzonderlijk probleemloos werken, terwijl bij gelijktijdige opname frames wegvallen of de ingestelde snelheid niet wordt gehaald. Dat is geen reden om USB3 af te schrijven, maar wel om de complete dataketen te controleren.

Voor tien meter of meer gebruiken we geen opeenstapeling van passieve verlengkabels. Daarvoor is een actieve USB3-verlenging of een AOC-kabel bedoeld. Bij een AOC-kabel wordt het snelle datasignaal over glasvezel getransporteerd. De kabel is richtinggebonden en aan de camerazijde blijft doorgaans een korte standaard USB3-kabel nodig, bij voorkeur ongeveer één meter en afhankelijk van de uitvoering maximaal enkele meters. Ook de voeding van de camera moet binnen de gekozen oplossing correct zijn geregeld.

Een goede golf swing camera is een afgestemde opstelling

De camera vormt het hart van de opname, maar bepaalt niet alleen de kwaliteit. Een global shutter voorkomt geometrische vervorming, de belichtingstijd begrenst de bewegingsonscherpte, verlichting maakt die korte belichting mogelijk, de lens koppelt het gewenste beeldveld aan de beschikbare werkafstand en de USB3-verbinding voert de beelden af. Zodra één onderdeel buiten de rest van het systeem wordt gekozen, ontstaat er ergens anders een compromis.

Voor een bestaande ruimte beginnen we daarom met de afmetingen en de twee gewenste camerastandpunten. Daarna wordt per positie het beeldveld bepaald, gevolgd door sensor en lens. Pas vervolgens worden framerate, belichting en verlichting praktisch getest. Tot slot komen kabelroute, USB-controller, opnamecomputer en montage aan bod. Die volgorde voorkomt dat een camera wordt gekozen op basis van één aantrekkelijke specificatie en later blijkt dat de lens niet bij de ruimte past of de computer twee streams niet gelijktijdig kan verwerken.

Eenmaal ingesteld worden belichtingstijd, gain, resolutie, framerate, uitsnede, focus, diafragma en zoompositie vastgelegd. Ook afstand, hoogte en kijkrichting van de camera’s horen bij die configuratie. Daarmee wordt de opstelling reproduceerbaar en kunnen beelden uit verschillende sessies werkelijk met elkaar worden vergeleken. Dat is het verschil tussen een camera die alleen slowmotionvideo maakt en een camerasysteem dat als betrouwbaar hulpmiddel voor swinganalyse kan worden gebruikt.

De beschikbare camera’s, lenzen, USB3-kabels en montageopties zijn compact samengevat in de technische golfflyer. Wie al weet welke beeldhoek en camerapositie nodig zijn, kan vanuit het complete golfassortiment direct naar de passende camera, set of accessoire. Bij twijfel blijft het verstandiger om eerst beeldveld, werkafstand en gewenste opnamesnelheid vast te leggen; daarmee kan een configuratie gericht worden samengesteld zonder achteraf lens, kabel of camera te hoeven vervangen.