LabCamera — лабораторія для природничо-наукових досліджень

Інструмент “LabCamera” в програмі mozaBook — це лабораторія для природничо-наукових досліджень, яка дозволяє проводити наукові спостереження, виконувати вимірювання на своєму комп'ютері за допомогою програмного забезпечення та записувати цей процес за допомогою вебкамери.
Студенти чи учні можуть користуватися програмою на заняттях та під час виконання домашніх завдань. Це гарна можливість проводити досліди, ефективно виконувати цікаві завдання, а також спостерігати за своїми науковими вподобаннями. LabCamera пробуджує цікавість до досліджень. У вас є комп’ютер та програма mozaBook? Ви можете експериментувати на різних уроках (навіть з демоверсією програми)! У цій статті ми розкажемо детально про можливості інструмента й запрошуємо вас випробувати на своїх уроках.

Загальні налаштування дозволяють задати параметри для яскравості та контрастності камери. Опція перевертання (Flip) дозволяє виводити зображення з вашої камери дзеркально. Якщо до вашого пристрою під'єднано кілька камер, то ви можете вибрати, яку саме з них буде використовувати програма і налаштувати для неї частоту кадрів і розширення.
Перейти на сайт розробника WebCam Laboratory.

У головному вікні можна обирати різні режими запису відео.

Функція «Пришвидшена зйомка» (Time Lapse)

Допомагає спостерігати за повільними процесами, що відбуваються в природі. Наприклад, утворення та рух хмар, танення льоду, ріст рослин... Програма знімає статичні кадри раз у заданий період часу та об'єднує ці кадри в один потік. Таким чином утворюється пришвидшене відео.Камера буде запускатися автоматично при запуску ПЗ. Потокове відео показуватиметься у вікні камери (1).Користувач виставляє налаштування інтервалу часу між кадрами(2).Після натискання на кнопку «Запис» червона рамка навколо вікна камери почне мигати й розпочнеться фільмування. Щоб зупинити запис, потрібно просто натиснути кнопку ще раз. Записане відео почне програватись автоматично.
Файл з відео буде збережено на вашому комп’ютері у папці «/LabCamera/Pathfinder»
Під час знімання відео користувач бачить на екрані кількість кадрів (а) та їхню тривалість (d), тривалість запису усього відео (b).

Пришвидшена зйомка
Режим запису
*Мітка часу буде не тільки показуватися на екрані камери, але й збережеться в записаному відео (с).

Щоб перейти у режим перегляду відео, необхідно двічі натиснути на іконку (2). Також натискання правою кнопкою миші або довге натиснення на мініатюру відкриває меню файлів. Кнопка відтворення/паузи дозволяє переглядати, а смуга прокрутки (3) — переходити до потрібного фрагмента.

Пришвидшена зйомка
Режим перегляду

Функція «Кінематика» (Kinematics)

Функція «Кінематика» (Kinematics) дозволяє відстежувати характеристики горизонтального і вертикального переміщення (зміщення, швидкість і прискорення) одного або більше об'єктів у реальному часі. ПЗ може захопити максимум 3 об'єкти одночасно, дозволяючи виконувати складні експерименти.
Є кілька режимів для камери (2):
*Режим камери за замовчуванням (1), виділено зеленим.
*Для усунення заднього плану. Цей режим буде показувати ваш об'єкт у вигляді кола, забарвленого у колір обраного об'єкта (об'єктів).
*Для показу сліду вибраних об'єктів, що поступово зникає.
*Для постійного показу слідів від вибраних об'єктів.
*Для показу діаграми у вікні камери.

КінематикаУ тексті пояснення до всіх цифр на фото.

Що далі після вибору режиму камери?
Натисніть на екран, щоб вибрати об'єкт для відстеження (2). Обраний об'єкт буде обведено рамкою. Можна вибрати до 3-х об'єктів.
Характеристики об'єкта (зміщення s (t), швидкість v (t)) будуть відображатися на панелі діаграм (3).
Налаштуйте діаграму (4).
Виберіть зображення зміщення, швидкості або обох параметрів (5).
Обирайте, як вести спостереження. Натисніть, щоб вибрати вісь х, у або xy (6).
Для початку запису натискайте круглу кнопку (7) — навколо вікна камери почне мигати червона рамка.
Натисніть для показу записаної діаграми (8). Ця кнопка активується лише після успішного запису.
Можна завантажити попередньо записане відео (9). Ця функція особливо корисна, якщо немає часу для налаштувань в реальному часі або якщо проведення експерименту вимагає додаткових заходів безпеки.
Видалити об'єкт (10).
Зліва від кнопки (8) можна відкрити кнопкою з циркулем вікно калібрування. Процес калібрування відбувається так: розмістіть об’єкт відомого розміру в полі зору камери на тій же відстані, на якій знаходиться ваш цільовий об’єкт, розмір якого ви знаєте. Після цього, позначте калібрувальним інструментом відомий розмір, введіть значення розміру і визначте одиницю вимірювання.

Коротко про функціонал вікна Діаграми в режимі Кінематика
Масштаб (1) Вибравши точку на діаграмі (2), можна показати її значення і рухати діаграму вертикально, перетягуючи точку. Можна зберегти діаграму як зображення (3) або як таблицю даних (4).
Програма дозволяє згладити діаграму (5). У деяких випадках згладжування може суттєво змінювати діаграму.
Можна здійснювати такі дії: встановити щільність сітки (6), зобразити s (t) зміщення (7), зобразити v (t) швидкість (8) чи a (t) прискорення (9), а ще вибрати вісь руху, уздовж якої ви хочете відображати діаграму (10).

КінематикаВікно діаграми

Функція «Камера руху» (Motion Cam)

«Камера руху» (Motion Cam)Режим запису

Починає автоматично здійснювати запис при виявленні рухомого об'єкта перед камерою. Ця функція діє як камера з датчиком руху.Щоб налаштувати чутливість програми до швидкості рухомого об'єкта, перетягуємо повзунок (1).Встановлюємо обмежувальну рамку потрібного розміру (2). Обмежувальна рамка показує зону, в якій розпізнавання руху є активним: наприклад, якщо ви хочете записати, що відбувається біля годівниці для птахів, то розмір рамки потрібно встановити так, щоб годівниця була обведена рамкою.Індикатор рівня руху (3) показує поточний рівень руху. Запис активується щоразу, коли індикатор перевищує задану вами межу.

Для налаштування режиму очікування натисніть кнопку «Запис» (4). На екрані з'явиться червона рамка навколо вікна камери та почне мигати.Після завершення налаштування натисніть кнопку Запис, щоб перейти в режим очікування (5). Запис розпочнеться автоматично, коли рівень руху в чутливій області перевищить поріг, встановлений повзунком рівня руху.Показ тривалості запису (7) видно на камері.

«Камера руху» (Motion Cam)Режим перегляду

Для відтворення відео, двічі натисніть на іконку (1).Натиснення правою кнопкою миші або довге натиснення на мініатюру відкриє меню файлів.Для перегляду / паузи відео натискайте кнопку (2).Використовуйте смугу прокрутки (3), щоб перейти до потрібного фрагмента.

Функція «Мікроскоп» (Microscope)

Дозволяє здійснювати досліди з дуже маленькими об'єктами. Камери можуть робити надзвичайно близькі знімки, збільшуючи зображення, тому ви можете спостерігати навіть за одноклітинними організмами.Камера буде запускатися автоматично при запуску ПЗ. Потокове відео буде показуватися у вікні камери (1).Щоб зробити знімок, натисніть для збереження кадру у вигляді зображення (2).Щоб завантажити зображення зі списку, натискайте правою кнопкою миші на мініатюру (3), що відкриє меню файлів.Масштаб регулюйте повзунком (4).Знизу на панелі можна завантажити зображення (5) наприклад, з жорсткого диска для проведення вимірювань після калібрування. Важливо: для виконання калібрування, ваше зображення повинне містити елемент, розмір якого вам відомий.

«Мікроскоп» (Microscope)
Нижче в тексті пояснення до всіх цифр на фото.

Також на панелі є секція (6) з таким функціоналом:Вимірювання відстані. Відбувається після позначення двох точок на екрані. Іконка вимірювання спрацює тільки тоді, якщо зображення відкалібровано.Вимірювання кута. Натисніть на першу точку на зображенні, потім на вершину, а в кінці — на третю точку. Відстань буде розраховано автоматично.Вимірювання площі. Визначте межі потрібної ділянки. Переконайтеся, що останнє натискання було зроблено на тій же точці, що й перше. Площа буде розрахована у пікселях або тих одиницях виміру, що були визначені в процесі калібрування. Чим більше сегментів буде визначено, тим точнішим буде вимірювання.Якщо при масштабуванні вам необхідно перемістити зображення, натисніть на панелі іконку (7) тоді натискайте та перетягуйте зображення на екрані.Щоб касувати останнє вимірювання, натисніть на іконку (8). Кількість скасувань — необмежена.Іконка калібрування розміру (9). Калібрування дозволяє проводити вимірювання на основі еталонного зразка. Помістіть об'єкт перед камерою і натисніть кнопку калібрування. Відмітьте початкову і кінцеву точки відомого сегмента і визначте значення та одиниці виміру. Починаючи з цього моменту, всі вимірювання будуть розраховуватися щодо цього сегмента.Можете зберегти свою роботу (10) у вигляді зображення, зображення з вимірами і як сторінку протоколу вимірювань.Покращити зображення за допомогою тонкої настройки його яскравості, контрастності чи колірних тонів можна у візуальних налаштуваннях (11).

«Мікроскоп» (Microscope)Калібрування

Калібрування дозволяє вимірювати об'єкти в полі захвату камери. Якщо вам відомий розмір одного з досліджуваних об'єктів, то його можна використовувати як еталон для калібрування. Для того, щоб відкалібрувати екран камери, помістіть об'єкт з відомим розміром (наприклад, змінний стержень для механічного олівця) перед камерою в тій же площині, де знаходиться ваш цільовий об'єкт і натисніть кнопку калібрування. Крім того, можна скористатися листами масштабів, що є доступними на сайті labcamera. Перетягніть кінцеві точки вашої калібрувальної лінії до країв об'єкта (1) з відомим розміром. Важливо: попередньо записані зображення вже мають калібрувальну шкалу.Задайте значення розміру каліброваного об'єкта (2) та одиницю виміру (3).Підтвердіть або змініть налаштування (4).

Проведення ВимірюваньВибрали, що саме ви хочете виміряти: довжину, кут, площу (1)?Розташуйте кінцеві точки на екрані (2). Для вимірювання довжини у вас є 2 кінцеві точки, для вимірювання кута — 3. Для вимірювання площі можна використовувати необмежену кількість точок. Щоб замкнути зону, переконайтеся, що остання точка перекривається з першою точкою.Для точного розміщення користуйтеся рамкою наведення (3).Ваші вимірювання відображатимуться у списку вимірювань (4). Ви можете редагувати список вимірювань, вибравши його.Ви можете скасувати останнє вимірювання (5) або видалити обране вимірювання, натиснувши на іконку сміттєвого кошика (6). Зберегти свою роботу як зображення (7).Повернутися до камери (8).

«Мікроскоп» (Microscope) Проведення вимірювання

Функція «Універсальний реєстратор»

Універсальний реєстратор

Калібрування

Це унікальний модуль розпізнавання даних у реальному часі, який може зчитувати покази будь-якого приладу з цифровим, аналоговим або рідинним індикатором. Завдяки цьому, всі застарілі вимірювальні пристрої у вашій школі, що раніше не могли передавати інформацію на ПК, знову стануть корисними.
Щоб використовувати цифрове вимірювальне обладнання, натисніть іконку (1), для аналогового вимірювального обладнання — іконка (2), для рідинного вимірювального обладнання (3).
Також можна завантажити попередньо записане відео (4).

При натисненні на іконку «Цифрового індикатора» (1) на екрані з'явиться сітка з 3-ма комірками. Для однієї цифри на вашому пристрої — одна комірка. Якщо буде потрібна інакша кількість комірок, можна скористатися кнопками +/- на верхньому краю сітки. Максимум — 6 комірок. Кожен кут основної сітки є активним. Кільця внизу представляють десяткові знаки. Натиснення на одне з кілець вставляє десятковий знак між відповідними комірками.

Перетягніть кут (a) до верхнього лівого кута зони індикатора вашого вимірювального пристрою.Перетягніть кут (b), щоб розвернути сітку.Перетягніть кут (c), щоб нахилити комірки. Використовується для зчитування інформації з пристроїв із курсивними цифрами.Перетягуванням кута (d) можна збільшити або зменшити сітку, щоб вмістити всі цифри на індикаторі.Позначте розпізнане значення (2) і переконайтеся, що воно збігається із показами на вашому вимірювальному пристрої.Встановіть мінімальні та максимальні значення діапазону вимірювань (3).Встановіть інтервал зондування (4) на бажане значення. Для повільних змін інтервал зондування може бути довшим. У разі швидких змін рекомендується вибирати короткий інтервал, щоб отримати плавну діаграму.Іконка сміттєвого кошика (5) — для видалення вибраного шаблону.Потрібно так розмістити сітку на дисплеї, щоб кожна комірка покривала одну цифру, а десятковий знак знаходився в тому ж місці, що й на пристрої. Важливо: відбивання світла чи недостатнє освітлення можуть вплинути на точність показів.

Аналоговий пристрій

Задайте інтервал шкали (d).Позначте розпізнане значення (2) і переконайтеся, що воно збігається із показами на вашому вимірювальному пристрої.Встановіть мінімальні та максимальні значення (3) діапазону вимірювань.Встановіть інтервал зондування (4) на потрібне значення. Для повільних змін інтервал зондування може бути довшим. У разі швидких змін рекомендується короткий інтервал, щоб отримати плавну діаграму.Іконка сміттєвого кошика (5) — для видалення вибраного шаблону.Якщо ви все налаштували правильно, то стрілка шаблону буде накладатися на стрілку вашого пристрою. На правій панелі встановіть мінімальне і максимальне значення для вашого пристрою. Важливо: відбивання світла чи недостатнє освітлення можуть вплинути на точність показів.

Запис вимірювання

Вікно діаграми

Після завершення налаштувань, натисніть кнопку запису (1), щоб почати фіксацію виміряних значень.На правій панелі буде показуватися діаграма в режимі реального часу (2). Ви можете змінювати зону зображення.Також можна налаштувати діаграму (3) або переглянути записану діаграму, натиснувши кнопку (4).

У вікні діаграми можна обирати масштаб (1).Вибравши точку на діаграмі (2), можна відобразити її значення і рухати діаграму вертикально, перетягуючи її.Зберегти як зображення (3) або як таблицю даних (4), згладити діаграму (5), що в деяких випадках згладжування може суттєво змінити вашу діаграму. Встановити щільність сітки (6).

Функція «Відстеження шляху» (Pathfinder)

«Відстеження шляху» (Pathfinder)

Камера буде запускатися автоматично при запуску програми, а потокове відео буде у вікні камери (1).
Можна задати інтенсивність маркування (2).
Для початку запису натискаєте кнопку «Запис» (3) — червона рамка навколо вікна камери почне мигати. Для зупинки запису натискаєте на кнопку знову. Збережене зображення відкриється автоматично.
Збережене вами зображення додасться до списку іконок (4). Файл зображення буде збережено на зовнішньому сховищі у папці «/ LabCamera/Pathfinder»
Є функція завантаження попередньо записаного відео (5) та вибір кольору шляху (6).

Для перегляду зображення двічі натискаємо на іконку (1). Важливо: натиснення правою кнопкою миші або довге натиснення на мініатюру відкриє меню файлів.
Далі для перемикання між режимами «Карта кольорів» і «Карта шляхів» натискаємо на іконку (2). Перейти знову в режим камери можна за допомогою іконки (3).

Вибір кольору шляху

Функція «Дослід з діаграмою»

За допомогою цієї функції можна вивчати рух у системі координат у формі гри. Вибераєте графік та об'єкт, а потім рухаєте обраним об'єктом або камерою так, щоб він максимально збігався з обраним графіком.
Встановити об'єкт потрібно так, щоб крива його руху максимально перекривала попередньо задану криву. Програмне забезпечення обчислює збіг у відсотках та зберігає результат у списку балів.

Відстеження об'єкта

Під час графічної гри можна використовувати будь-який кольоровий об'єкт або визначений маркер. Якщо вирішили відстежувати кольоровий об’єкт, переконайтеся, що колір маркера не зливається з фоном. Важливо: збіг обертання доступний лише у випадку використання попередньо визначеного маркера.Ви можете видрукувати шаблон маркера з файлу pdf.Для того, щоб вибрати користувацький (кольоровий) об'єкт для відстеження, натисніть на об'єкт на екрані вашої камери. Кольорова рамка навколо цього об'єкта буде вказувати на успішний вибір.

Вибір маркера

Якщо ви хочете використовувати для відстеження визначений маркер, вам потрібно розташувати маркер перед камерою. Маркер розпізнається автоматично, і ви відразу ж зможете почати калібрування. Важливо: маркер обов'язково має бути видно повністю: не закривайте його чорну рамку пальцями.Є два способи керування рухом — переміщення об'єкта в робочому полі камери:- рухати об'єкт перед нерухомою камерою,- рухати камерою перед нерухомим об'єктом.

Вибір кривої

Після завершення налаштувань натисніть на кнопку запису для початку гри (1).Для вибору кривої просто натисніть на її зображення (2).Натисніть на кнопку «Створити» (New) (3), якщо є необхідність створити нову криву. Ця дія відкриє вікно редактора. Як здійснювати редагування, ми розповімо далі в матеріалі в розділі «Редактор кривих».

Опції гри

Перед початком гри необхідно здійснити налаштування за допомогою таких елементів.Задати швидкість випробування (1): повільно, нормально, швидко.Задати напрямок руху (2). Важливо: точка позиції показує поточний стан вашого об'єкта. Можна вибрати один з режимів напрямків:ближче - далі, горизонтально, вертикально, обертанняМожете ввести ім'я учасників. Вони будуть показуватися на панелі результатів та в Залі слави. Це доцільно, якщо декілька гравців по черзі проходять випробування з одним і тим же графіком, і ви хочете бачити їх результати.

Калібрування розміру, відстані

Щоб переконатися, що вісь «у» вашої діаграми показує правильні значення потрібно відкалібрувати розмір вашого об'єкта та / або відстань від камери.Щоб запустити Майстра калібрування розмірів та відстаней, натисніть на іконку (1) знизу на панелі вікна інструмента. Майстер надасть всі кроки, що необхідні для здійснення калібрування.

Калібрування розміру, відстані

Після вибору об’єкта відстеження, необхідно відкалібрувати область руху, щоб переконатися, що об’єкт може досягти найвищих і найнижчих значень кривої. Після калібрування можна використовувати програму скільки завгодно разів, якщо не змінювати положення камери та об'єкта.Під час калібрування на правій панелі можна побачити криву, що зображає рух вашого об'єкта. Рухайте об’єкт вгору, вліво-вправо, ближче-далі або обертайте його (залежно від обраного режиму відстеження), щоб зареєструвати найвищі та найнижчі значення на кривій. Калібрування припиниться через 5 секунд після чіткої фіксації двох кінцевих точок.

Гра з випробуванням

Після завершення налаштувань натисніть на кнопку запису для початку гри.Після початку гри лічильник почне зворотний відлік з 5. Вертикальна пунктирна лінія буде показувати на кривій час, що минув. Траєкторія руху об'єкта повинна, наскільки це можливо, збігатися з кривою. Ваш рахунок буде зображатися безперервно.

Редактор кривих

Для зміни форми кривої перетягніть активні точки вгору або вниз (1).
Використовуйте кнопку «Додати / Видалити точки» (2) для визначення нових або видалення наявних точок кривої. Важливо: чим більше точок, тим складнішою буде крива.
Згладження діаграми (3).
Встановлення тривалості гри (4). Важливо: тривалість в поєднанні з кількістю точок визначатиме швидкість гри.
Збереження даних (5). Збережена крива буде у переліку іконок.

Сподіваємося, новий інструмент з таким широким діапазоном різних можливостей допоможе вам організовувати цікаві експерименти на уроках. Також на нашому блозі є підбірки з корисними ресурсами для вчителів.