利用手機攝像和PPT快速制作“頻閃照片”

梁振華

(德清縣第一中學 浙江 湖州 313200)

頻閃照片是在暗室里采用每隔相等的時間間隔曝光一次的方法,在同一張相片上記錄物體在不同時刻的位置.頻閃照片拍攝困難、成本高，難于在課堂教學中進行，那么能否用身邊的普通器材拍攝并快速制作頻閃照片呢？本文介紹了如何利用手機和電腦PowePoint軟件快速拍攝制作“頻閃照片”.

1 物體運動“頻閃圖像”類的制作

1.1 實例：簡諧運動的振動圖像

簡諧運動圖像的繪制一直是教學過程中的一個難點實驗，常用的方法有沙漏、毛筆、打點計時器描跡法、傳感器描繪圖像等，這些實驗方法中有些實驗裝置過于復雜、有些實驗現象不明顯、有些與學生的認知沖突.筆者設計的實驗裝置取材簡單，效果明顯，利用實驗室現有的器材，與教師的手機、電腦相結合，能夠快速地輸出簡諧運動的頻閃圖像.

實驗器材:

自制磁吸式支架、軟彈簧和振子、手機支架、智能手機或數碼相機、裝有PowerPoint軟件的電腦.

實驗過程:

(1)利用磁吸式支架將彈簧及振子懸掛在黑板上，振子靠近黑板但不接觸，在振子的平衡位置處畫上一條水平橫線.

(2)打開手機的攝像軟件，將手機攝像模式調整為50 fps或60 fps，調節手機鏡頭方向，使彈簧振子處在手機畫面的左側邊緣，如圖1所示.

圖1 彈簧振子懸掛在畫面最左側

(3)將彈簧振子豎直向下拉離平衡位置并釋放，待振子穩定振動后，點擊手機的錄像開始按鈕,錄制幾秒后結束，將手機錄制的錄像文件發送至電腦.

(4)在電腦上用視頻播放軟件Potplayer打開手機錄制的錄像，定位到錄像的開頭并暫停，點擊右鍵后點擊“視頻→圖像截取→連續截圖”，如圖2所示.截圖設置為“截圖數為30”“按幀間隔”，設置截圖保存的文件夾.點擊“開始”按鈕后，繼續播放視頻，軟件自動截圖30張至文件夾，如圖 3所示.

(5)打開PPT軟件，在空白幻燈片內一次插入用軟件截取的所有30張圖片，將最后一張圖片拖至幻燈片的右側，用“”Ctrl+A”選中所有圖片，點擊“格式”菜單下的“對齊”選項，選擇“頂端對齊”和“橫向分布”如圖4所示，即可得到彈簧振子的頻閃運動圖像如圖5所示.

圖2 連續截圖

圖4 圖片格式對齊、分布設置

圖5 簡諧運動“頻閃圖像”

1.2 “頻閃圖像”制作要點

通過對運動的物體拍攝視頻并按幀截取圖像，就可以利用照片每隔相同的時間記錄物體運動的位置信息，在PPT中對照片進行橫向(或縱向)分布處理就相當于在橫向(或縱向)建立時間軸.采用此方法得到物體運動圖像時需要注意：

(1)所研究的物體運動軌跡為直線，必須將運動的物體放在畫面邊緣，并平行于邊緣運動.

(2)使用Potplayer軟件截取所需運動過程照片時，可先暫停播放并在視頻播放進度條上定位所需運動過程的開頭，再點擊右鍵后選擇“視頻→圖像截取→連續截圖”，點擊“開始”后，繼續播放視頻即可截取圖像.

(3)插入圖片時必須將所需照片一次性按順序導入，可采用的方法為點擊“插入圖片”后，在對話框內先鼠標點擊所需的第一張照片，按住Shift鍵同時數遍點擊最后一張照片，最后點擊對話框的“插入”按鈕.

(4)插入圖片后默認是全選所有照片的，因此平移最后一張圖片時，可在PPT界面內、圖片范圍外鼠標單擊一下，然后再點擊最后一張照片，平移至幻燈片頁面邊緣.

(5)物體豎直方向運動時，對齊和平移后直接選擇橫向分布；物體水平方向運動時，對齊和平移設置時，還需要將所有圖片旋轉90°處理，再進行橫向分布，例如水平方向做勻加速運動小車的“頻閃圖像”，如圖6所示.

圖6 勻加速運動小車“頻閃圖像”

2 物體運動“頻閃照片”制作

2.1 實例：平拋運動“頻閃照片”

平拋運動是高中物理中重要的基本運動，教師在講解平拋運動特點時，由于難以觀察平拋運動的過程，因而放棄了利用實驗探究平拋運動.通過課堂拍攝平拋運動“頻閃照片”可以很好地解決這一問題，利用頻閃照片能夠在課堂上對平拋運動的運動過程進行清晰的觀察，同時可以進行平拋運動與水平方向勻速運動、自由落體運動的對比，并可以定量探究平拋運動的規律.

實驗器材:自制平拋運動演示儀、智能手機或數碼相機、手機支架、裝有PowerPoint的筆記本電腦.

實驗過程:

(1)采用了120幀的慢動作攝像模式，利用手機拍攝平拋小球、同步運動的水平方向運動小球和豎直方向自由落體運動小球的運動過程，并將拍攝的視頻文件上傳至電腦中.

(2)在電腦上用視頻播放軟件Potplayer打開手機錄制的錄像，定位到錄像中平拋運動的開始時刻并暫停，點擊右鍵后點擊“視頻→圖像截取→連續截圖”，截圖設置為“截圖數為30”“按幀間隔”，設置截圖保存的文件夾.點擊“開始”按鈕后，播放視頻，軟件自動截圖30張至設置文件夾.

(3)打開PPT軟件，在空白幻燈片內一次插入用軟件截取的平拋運動過程圖片，點擊“格式”菜單下的“對齊”選項，選擇“頂端對齊”和“左對齊”，如圖7所示.

(4)利用PPT中圖片的裁剪功能，將圖片的左上角至小球部分的內容依次裁剪，最后即可得到平拋運動的頻閃照片，如圖8所示.

圖7 圖片格式對齊設置

圖8 平拋運動的“頻閃照片”

2.2 “頻閃照片”制作要點

頻閃照片是將運動的物體每隔一個相同的時間成像在同一張照片中，本文所述的“頻閃照片”是利用視頻拍攝和圖像截取得到每隔相同時間拍攝的照片，再利用PPT軟件的圖像截取功能將每隔相同時間拍攝的照片“合成”為一張“頻閃照片”.運用此方法制作物體運動的“頻閃照片”時需要注意以下幾個問題.

(1)拍攝時手機需用手機支架或三腳架，防止拍攝時手機移動.

(2)物體應緊貼背景板，同時手機適當遠離物體拍攝，防止照片失真.

(3)良好的光照條件，視頻拍攝時若光照條件不佳，截取得到的照片中運動物體會有拖影，難于判斷此時物體的位置，如圖9所示.

圖9 光照不佳時物體拖影嚴重

(4)PPT照片剪裁時需要根據物體位置剪裁，選擇圖片某一側(或某一角)開始剪裁，只要能夠將下一張照片中的物體顯示出來即可.

2.3 簡易頻閃照片制作

以平拋運動為例，將拍攝的視頻利用無線或有線的方式上傳至電腦，在電腦上播放時采用逐幀播放的方式播放視頻(筆者所使用的播放器軟件為Potplayer)，將運動定格，如圖10所示，同時利用投影儀將畫面投影在黑板(或電子白板)上.

圖10 逐幀播放

利用按鍵F逐幀播放視頻，每播放一幀畫面，在黑板上用粉筆標記出小球，這樣可以在黑板上得到小球做平拋運動時的“頻閃照片”，如圖11所示.

圖11 黑板描點“頻閃照片”

3 結束語

隨著信息和通訊技術的發展，特別是具有多種功能的智能手機的普及，使每個普通人都能擁有高智能的手機，這也為學校的師生在教學與學習上提供了極大的方便.

本文所述方法可以方便、快速地得到物體運動的頻閃圖像和頻閃照片，為課堂物理實驗研究提供了可行的實驗觀察方案，也為學生研究生活中物體運動時拍攝頻閃照片提供了簡便方式.此外，在其他物理實驗項目中，我們也可以去嘗試利用手機的攝像功能探究運動物體的運動規律，只要師生共同努力探索，相信會有更好的應用前景，對物理實驗教學起到積極的作用.