Mag 8, 6 anni ago

Barili e librerie

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Piccolo punto della situazione, utile per me e un ristrettissimo gruppetto di fissati che si interessano a cose da Nerd.

Se a qualcuno cascasse un Wiimote, il telecomando della Wii, dal 3° piano, andando a raccattare i pezzi troverebbe una basetta verde piena di integrati neri saldati sopra e da una parte questo affarino: è il sensore che cattura i led della sensor bar.

Altissima tecnologia a bassissimi costi, ma questo affare però non è della qualità che ci serve, dato che la sua lente è abbastanza cagosa. Del resto, non è che deve servire per misurare la velocità dello Shuttle intorno alla terra ma per inviare segnali che fanno capire al videogioco che Mario vuole sterzare a destra e non a sinistra.

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Quello che accade è che se noi mettessimo di fronte al sensore un reticolo come quello a sinistra, otterremmo sul video quello a destra. Il fenomeno è detto barrel distortion o distorsione a barile o sferica, ed è una tipica distorsione introdotta dalle lenti. Nei monitor catodici c’era la possibilità di regolare il barrel e il pincushion, la distorsione a cuscino, non so se vi ricordate.

Bòn… che cosa significa tutto questo? Banale. Che il sistema che elabora i dati dice delle idiozie.

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Ecco la postazione di studio, sembra una baraccopoli brasiliana ma è sufficiente per un sacco di considerazioni: sfrutto la libreria come reticolo, in questo test non è necessario essere precisi perché basta coprire con i LED un’area più ampia possibile. L’unica accortezza è quella di posizionare il centro geometrico dei LED sull’asse longitudinale del Wiimote.

A questo punto il test è molto semplice: il Wiimote cattura la posizione dei 4 LED e il potente PAST©™®, il Paolino’s Algorithm for Smart Tracking calcola la distanza dei LED dal Wiimote. Essendo questo a 150 cm dalla libreria, in qualsiasi punto siano i LED la distanza deve sempre essere di 150 cm.

Ecco il risultato della simulazione:

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Ogni grafico mostra le differenze fra i 150 cm di riferimento e la misura: a sinistra i punti in cui questa differenza in valore assoluto è entro un centimetro, spostandosi verso destra la differenza è fra 1 e 2 cm, poi fra 2 e 3 cm e poi oltre i 3 cm.

In pratica, guardando i due grafici a destra, quando i LED sono spostati verso il basso rispetto al Wiimote la distanza passa da 150 cm a 147 cm o anche 145 cm. Se i LED fossero piazzati su un bilanciere nello stacco questo significherebbe dire che in discesa il bilanciere devìa verso destra di quasi 5 cm, una cazzata assurda.

Un po’ di magie con Excel e calcolo i numerini che compensano questa distorsione. Ci sono 2000 metodi, io me ne sono inventato uno che si basa sulla minimizzazione dell’errore fra la misura e la distanza di riferimento. Adoro l’errore quadratico perché si minimizza benissimo con Excel.

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Ecco il risultato: non ci sono più differenze oltre i 3 cm, ne rimangono alcune fra i 2 e i 3, tutti gli errori sono confinati a valori inferiori rispetto al precedente caso. Per chi si chiedesse “si ma ci sono ancora…” lo scopo di tutto questo casino non è avere ZERO ERRORI, ma errori inferiori a quelli che si avrebbero con una digitalizzazione di un filmato.

Bene. Ma questa è una simulazione. Che accade nella realtà?

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Questo è un altro modo di vedere le cose che mi sembra più d’effetto. L’altezza (o meglio, la profondità), di ogni grattacielo è par all’errore misurato sul campo su una prova sul reticolo della libreria, nel caso di non compensazione dell’errore a barile.

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Ecco cosa accade applicando la correzione: i grattacieli diventano molto più piccoli! Questo è un risultato per me estremamente importante, perché è la prima volta, da quando tratto questo tema, che una misura sperimentale sia in linea con i modelli teorici.

Ok, c’è da fare ancora tantissimo, ad esempio capire perché ci sono dei grattacieli che continuano ad essere molto alti (errore accidentale o altra distorsione?) e perché il reticolo dei punti è venuto “inclinato”: disallineamento fra Wiimote e pavimento? O è la libreria che è storta?

Comunque, molto è stato fatto. E mi sembra veramente impossibile che l’abbia fatto io. Per ottenere una traccia del bilanciere, per il momento vengono fatte queste elaborazioni PRIMA di poterla solo guardare:

  • Sincronizzazione del flusso dati del Wiimote, che è in partenza asincrono.
  • Ricampionamento degli intervalli di tempo errati.
  • Compensazione della distorsione ottica a barile.
  • Filtraggio digitale con filtro di ButterWorth del 4° ordine a zero lag.

Altri test da fare: spostare il sensore di 10 cm avanti ed indietro rispetto alla distanza di riferimento e vedere come si comporta l’algoritmo nel calcolo della distanza. Poi c’è da analizzare come si comporta con la rotazione del bilanciere.

Alla fine, ma solo alla fine, la parte ganza, quella di analisi delle traiettorie.

C’è chi fa modellismo, chi cucina, io faccio questo.

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