Ce que la 2D rate quand le membre sort du plan de la caméra

Comment savoir si un angle 2D est fiable

1. 01Vérifier que le téléphone est vraiment de côté

   Sur une piste, les lignes de couloir doivent traverser l'image à l'horizontale et rester parallèles entre elles. Si elles convergent nettement vers un côté, la caméra filme en biais et tous les angles lus sur l'image sont déformés, un peu au centre, davantage aux bords.

2. 02Lire l'angle quand l'athlète est au centre du cadre

   Au centre, la caméra voit l'athlète de profil. Vers les bords, elle le voit de plus en plus de trois quarts : avec l'objectif principal d'un téléphone, le rayon de vue s'écarte d'une trentaine de degrés de la perpendiculaire aux extrémités de l'image. Un mouvement parfaitement dans le plan n'en souffre pas, mais le moindre déplacement en profondeur se projette d'autant plus qu'on s'éloigne du centre.

3. 03Regarder le mouvement de face au moins une fois

   Une vue de côté ne montre pas si le genou rentre vers l'intérieur ou si le pied croise la ligne de course. Une courte vidéo de face ou de dos, à part, dit si le membre reste dans son plan. S'il en sort franchement, les angles 2D pris de côté sont à lire comme des ordres de grandeur.

4. 04Se méfier de la jambe du côté opposé

   En 2D, la jambe la plus éloignée de la caméra est souvent cachée par l'autre, et elle est plus loin, donc vue plus petite et sous un angle légèrement différent. Comparer gauche et droite sur une même vidéo de côté donne un écart qui vient en partie de la caméra, pas de l'athlète.

5. 05En 3D, faire tourner la vue

   Avec un squelette 3D, tournez la vue pour regarder la course de face ou d'en haut. Vous voyez alors directement si un segment sort du plan de course, et l'angle affiché ne dépend plus de l'endroit où était posé le téléphone.

Pourquoi un angle change en sortant du plan

Une vidéo est une projection : chaque point du corps est écrasé sur le plan du capteur. Les distances parallèles au capteur sont conservées, à l'échelle près. Celles qui partent en profondeur, vers la caméra ou en s'en éloignant, sont raccourcies, et disparaissent totalement si elles pointent droit vers l'objectif.

Un angle articulaire est formé par deux segments. Si les deux restent dans un plan parallèle au capteur, l'angle se lit sans erreur. Si ce plan est tourné, une partie de chaque segment part en profondeur, les segments sont raccourcis de façon inégale, et l'angle lu sur l'image n'est plus l'angle réel. Toutes les applis qui mesurent sur l'image travaillent ainsi, qu'on trace l'angle à la main comme dans Kinovea, Dartfish ou OnForm, ou qu'un modèle place les points sur l'image comme dans DrivePhase, Track & Field AI, Astra ou VueMotion.

L'exemple chiffré : un genou à 90 degrés, tourné de 30 degrés

Prenons un genou plié à exactement 90 degrés, et supposons que la jambe entière bouge dans un plan tourné de 30 degrés autour de la verticale par rapport au plan de l'image, parce que le bassin a tourné ou que le téléphone n'est pas face à la piste. On néglige la perspective, ce qui est raisonnable à une dizaine de mètres.

Dans cette projection, tout ce qui est vertical garde sa longueur, et tout ce qui est horizontal est multiplié par cos 30°, soit 0,866.

Premier cas, jambe avant, genou devant : la cuisse descend vers l'avant à 45 degrés sous l'horizontale et la jambe repart vers l'arrière à 45 degrés. Chaque segment a une composante horizontale et une verticale de même longueur, 0,707. Après projection, l'horizontale tombe à 0,707 × 0,866 = 0,612. Chaque segment fait alors arctan(0,707 / 0,612) = 49,1 degrés avec l'horizontale au lieu de 45, et l'angle du genou lu sur l'image vaut 2 × 49,1 = 98,2 degrés.

Second cas, jambe arrière en retour : cuisse à 45 degrés derrière la verticale, talon remonté, jambe à 45 degrés de l'autre côté de la verticale. Cette fois chaque segment fait arctan(0,612 / 0,707) = 40,9 degrés avec la verticale, et le même genou à 90 degrés se lit 81,8 degrés.

Le même angle réel donne donc 98 ou 82 degrés, et l'erreur change de signe selon la posture. Impossible de la corriger par un coefficient fixe sans connaître la rotation, que l'image seule ne donne pas. À 45 degrés de rotation, on lirait 109 ou 70 degrés. À l'inverse, un téléphone décalé de 15 degrés seulement donne 92 ou 88 degrés : un léger biais de la caméra pèse peu, c'est la rotation du membre lui-même qui fait les grosses erreurs.

Où cela arrive sur un sprint

• La rotation du bassin : à chaque foulée, le bassin tourne autour de la verticale, et la cuisse fléchit dans un plan qui tourne avec lui.
• Le genou qui rentre vers l'intérieur à l'appui, ou un pied qui croise la ligne de course : un mouvement dans le plan frontal, que la vue de côté voit mal ou pas du tout.
• Le bras qui croise devant le tronc : le coude part en profondeur, l'angle du bras lu de côté est raccourci.
• Une caméra pas tout à fait perpendiculaire à la piste, ou un athlète filmé au bord du cadre, vu de trois quarts.
• L'ultra grand-angle, qui courbe les bords de l'image en plus de tout le reste.

Ce que fait une reconstruction 3D depuis un seul téléphone

TrackGenius estime un squelette en 3D sur chaque image, puis le place dans l'espace. Les quatre repères au sol, dont vous donnez les dimensions, relient l'image au terrain. La profondeur, qu'une caméra seule ne voit pas, est fixée par le couloir que vous déclarez et par la taille de l'athlète renseignée dans son profil : l'athlète court dans ce couloir, en ligne droite, avec une seule taille, sans s'enfoncer dans la piste.

Les angles se calculent ensuite sur ce squelette, pas sur l'image. Le genou et le coude sont l'angle vrai entre les deux segments, quel que soit le plan où ils se trouvent. La hanche et l'angle bras-tronc sont mesurés dans le plan sagittal propre du corps, celui du bassin ou des épaules, qui suit la rotation du tronc au lieu de rester figé face à la caméra. Chaque angle est donné à gauche et à droite séparément, avec une correction des inversions entre les deux jambes.

Ce que la 3D depuis un téléphone ne fait pas

C'est une estimation par un modèle, pas une capture de mouvement de laboratoire avec marqueurs et caméras multiples. La profondeur est la direction que la caméra voit le moins bien : le modèle la déduit de ce qu'il a appris de la forme du corps humain, et la jambe cachée derrière l'autre est estimée, pas observée. La focale du téléphone n'est pas lue mais supposée, ce qui peut décaler un peu l'échelle.

La précision dépend donc de la mise en place : repères bien cliqués, couloir et taille justes, vue de côté, bonne lumière. TrackGenius n'a pas été validé contre une référence de laboratoire, et ne mesure pas le valgus du genou ni aucun angle du plan frontal.

Et quand le mouvement reste vraiment dans le plan de la caméra, une bonne mesure 2D est juste. La 2D n'est pas fausse par nature, elle l'est hors de son plan.

Questions fréquentes

En résumé

• Un angle lu sur l'image n'est juste que si les deux segments restent dans un plan parallèle à la caméra. Rotation du bassin, genou qui rentre, caméra en biais et bords du cadre le font sortir de ce plan.
• Un genou à 90 degrés dans un plan tourné de 30 degrés se lit 98 ou 82 degrés selon la posture (horizontales multipliées par cos 30° = 0,866). Un téléphone décalé de 15 degrés seul ne coûte qu'environ 2 degrés.
• TrackGenius mesure sur un squelette 3D placé dans l'espace par quatre repères au sol, le couloir et la taille de l'athlète, dans les plans du corps et à gauche et à droite séparément. C'est une estimation par modèle, sans validation de laboratoire.