Stabiliser une vidéo de sprint filmée en panoramique

Comment savoir si une vidéo est mesurable

1. 01Regarder l'arrière-plan, pas l'athlète

   Dans une vidéo mesurable, les tribunes, les poteaux et les lignes de piste ne bougent pas d'une image à l'autre, et c'est l'athlète qui traverse le cadre. Si l'athlète reste au centre pendant que le décor défile, la caméra a suivi : la vidéo ne peut pas être mesurée telle quelle.

2. 02Vérifier que les quatre repères restent immobiles

   Les quatre coins de la zone mesurée doivent être visibles et au même endroit de l'image du début à la fin de la séquence. Un repère qui glisse, même de quelques pixels à cause d'un trépied heurté, fausse toutes les distances.

3. 03Repérer les coupes de montage

   Les vidéos publiées sont souvent montées : deux plans du même départ, filmés sous des angles voisins, collés l'un à l'autre. Une coupe entre deux plans très semblables passe facilement inaperçue à l'œil, et la géométrie change d'un coup. Une séquence à mesurer doit tenir dans un seul plan continu.

4. 04Connaître la vraie cadence

   Un ralenti exporté à 24 ou 30 images par seconde dit au lecteur une cadence qui n'est pas celle de la prise de vue. Toutes les vitesses et tous les temps de contact en dépendent. Une vidéo dont on ne connaît pas la cadence réelle ne donne pas de mesure de temps fiable, même parfaitement stabilisée.

Pourquoi un panoramique casse la mesure

Une vidéo ne contient pas de mètres. Pour mesurer, on clique les quatre coins d'une zone au sol dont on connaît les dimensions, sur une image de la vidéo. Le calcul en déduit la position et l'orientation de la caméra par rapport au terrain, puis s'en sert pour toutes les autres images.

Cela suppose que la caméra n'a pas bougé. Si elle suit l'athlète, la piste glisse dans l'image : un pixel donné ne correspond plus au même point du sol d'une image à l'autre, les repères cliqués sur la première image ne sont plus là où on les a cliqués, et le déplacement de l'athlète dans l'image mélange sa course et le mouvement de la caméra. Un athlète bien suivi semble presque immobile au centre du cadre, alors qu'il court à pleine vitesse.

Ce que fait une stabilisation vers une caméra fixe

Quand un téléphone pivote sur lui-même sans se déplacer, deux images successives sont liées par une transformation simple et exacte, une homographie : une déformation du plan de l'image qui dit où chaque pixel de l'une se retrouve dans l'autre. Elle vaut pour toute la scène, quelle que soit la distance des objets, à condition que le centre de l'objectif reste au même endroit.

On l'estime en repérant des points d'arrière-plan communs aux deux images, des angles de tribune, des poteaux, des marques au sol, et en écartant ceux qui bougent pour de vrai, à commencer par l'athlète. En enchaînant ces transformations d'une image à la suivante, on ramène toute la séquence sur une seule image de référence. Chaque image est alors reprojetée sur une grande toile, comme si une caméra fixe au champ très large avait tout filmé. Le décor ne bouge plus, l'athlète traverse le cadre, et on retrouve la situation qu'attend une calibration.

Ce que nous en avons appris

Nous avons essayé cette approche sur des vidéos de départs filmées en panoramique. Le recalage lui-même fonctionne bien quand le décor offre assez de détails. Les difficultés sont ailleurs.

• Le choix de l'image de référence décide de tout. Une projection plane s'étire sans limite quand l'écart d'angle avec la référence approche 90 degrés. Prendre la première image comme référence fait exploser la toile, prendre celle du milieu du balayage, en angle et pas en temps, la réduit fortement.
• La toile est immense et surtout noire. Chaque image ne remplit que la partie que la caméra regardait à ce moment-là, et la zone couverte en permanence est souvent nulle. On ne peut donc pas recadrer sans perdre l'athlète.
• Une seule image ratée contamine la suite, puisque les transformations s'enchaînent. Le flou de bougé d'un panoramique rapide suffit. Il faut sauter ces images en s'appuyant sur une image voisine.
• Les coupes de montage se trahissent par l'effondrement des points communs, pas par l'aspect de l'image : deux plans de la même piste, avec la même tenue, se ressemblent trop pour qu'une détection de scène classique les distingue.
• L'enchaînement dérive un peu au fil des images. Pour vérifier qu'une vidéo est vraiment devenue fixe, il faut recaler directement chaque image de sortie sur la référence, pas se fier à la chaîne qui l'a produite.
• Un revêtement de piste seul offre peu de points à suivre, et ses motifs réguliers peuvent tromper la mise en correspondance. Ce sont surtout les tribunes, les bâtiments et les arbres qui portent le recalage.
• Une projection cylindrique donne un plan large plus agréable à regarder, mais elle courbe les lignes droites. Une image où les lignes de couloir sont courbes ne se mesure pas.

Les limites qui restent

• Une caméra qui se déplace, portée par quelqu'un qui marche ou fixée sur un vélo qui longe la piste, produit de la parallaxe : le premier plan et le fond ne glissent pas à la même vitesse. Aucune homographie unique ne corrige cela, cette méthode ne permet pas de la mesurer.
• La stabilisation ne rend pas la cadence. Un ralenti dont on ignore la vraie fréquence d'images reste faux en vitesse et en temps de contact.
• Les images reprojetées loin de la référence sont fortement étirées, donc moins nettes, et la détection du corps y perd en qualité.

Ce que cela veut dire pour vous aujourd'hui

TrackGenius n'analyse que des vidéos filmées caméra fixe, et n'accepte ni panoramique ni caméra à la main. Ce n'est pas un réglage par défaut prudent, c'est la condition pour que les mètres, les secondes et les degrés aient un sens. Tout ce qui précède montre ce qu'il faut empiler pour s'en approcher autrement, et à quel point le résultat reste fragile.

En pratique, posez le téléphone sur un trépied, de côté, et ne le touchez plus. Pour voir plus de course, reculez plutôt que de pivoter, ou filmez une autre zone lors d'un second passage : l'analyse porte de toute façon sur une fenêtre de cinq secondes au plus, ce qu'une zone fixe de huit à dix mètres couvre très bien. Les vidéos en panoramique que vous avez déjà restent utiles pour regarder la technique à l'œil, pas pour en tirer des mesures.

Questions fréquentes

En résumé

• Une vidéo en panoramique ne se mesure pas telle quelle : la calibration faite sur une image n'est valable pour les autres que si la caméra reste immobile.
• Une homographie par image peut recaler un panoramique fait depuis un point fixe sur une caméra fixe virtuelle, avec une référence au milieu du balayage, mais la toile est immense et noire en grande partie, et une caméra qui se déplace ou un ralenti à cadence inconnue restent hors de portée.
• TrackGenius n'accepte ni panoramique ni caméra à la main : trépied, vue de côté, quatre repères au sol immobiles, et une fenêtre de cinq secondes au plus.