SvensoftVideoTimeInserter 2006 - SVTI2006

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Einleitung

Der Videotimeinserter(VTI) dient der Einblendung der genauen GPS-Zeit(UTC) in ein Videobild. Es ist ein freies Projekt!
Eine kommerzielle Nutzung ist nicht erlaubt!!! Dieser VTI kann von jedem aufgebaut und nach eigenen Wünschen modifiziert werden. Modifikationen an Hard- und Software müssen wieder veröffentlicht werden!

Die erste Version dieses VTI war ein VTI für 10Euro! Das hier vorgstellte Konzept lässt sich , ohne Softwareänderungen, entsprechend abrüsten. Die meisten Hard,- und Softwareerweiterungen erfolgten auf Anregung von Wolfgang Rothe und Eckehard Rothenberg - Vielen Dank dafür! Ein Dankeschön geht auch an Niko Wünsche, für die mechanischen Arbeiten.
Kosten: Bauelemente ca.Euro 35,- , Platine ca. Euro 13,- Ein Warenkorb bei Reichelt Elektronik ist verfügbar (siehe weiter unten). Den SSM2165 und die Stromversorgungsbuchse bekommt man z.B. bei Segor Elektronik. Der SSM2165 ist inzwischen vom Hersteller abgekündigt und nicht mehr lieferbar. Ich habe die Schaltung des Mikrofonverstärkers geändert, diese arbeitet jetzt mit einem normalem Operationsverstärker.

Neuigkeiten

2006 12 31 - Hardwareerweiterung - Schwarzwertklemmung
2007 02 11 - Softwareupdate - sporadisches springen der eingeblendeten Zeilen beseitigt
2007 02 23 - Softwareupdate - PPS-Anzeige von "P" auf "Viereck" umgestellt
2007 02 24 - Bootloader funktioniert, Hardwareerweiterung folgt. Somit kann jeder ,der kein Programmiergerät hat, über die serielle Schnittstelle updaten.
2007 03 02 - Hardwareerweiterung - 2 Drähte werden vom ATMega8 zur SUB-D-Buchse gelötet, dann kann der Bootloader genutzt werden, nicht ganz Schnittstellenkonform, spart aber einen Schaltkreis...
2007 03 18 - Software erweitert - kann jetzt auch für ATMega88 und 168 kompiliert werden
2007 08 01 - Softwareupdate - nach dem Update vom 11.02.07 kam es vor, das in 2 Halbbildern die gleichen ms angezeigt wurden. Software wieder auf den Stand vor dem 11.02.07 gebracht. Ergab wieder das Zeilenspringen. Mit dem Winavr-Update (GCC4.12) ist der Fehler verschwunden.
2007 08 02 - Softwareupdate - Videoausgaberoutine überarbeitet
2007 12 03 - Softwareupdate - Zeichensatz überarbeitet, Doppelpunkt wurde als Hochpunkt angezeigt

Funktion

Der VTI wird zwischen Kamera und Videorecorder geschaltet. Er wird mit 12V (9-20V möglich) betrieben. Ein Verpolschutz ist eingebaut. An den VTI wird ein GPS-Empfänger Garmin GPS18LVC angeschlossen. Bei diesem GPS-Empfänger ist garantiert, daß mit der Flanke des PPS-Signals die aktuelle Zeit auf der seriellen Schnittstelle des Empfängers ausgegeben wird. Es wird die UTC in das Bild eingeblendet! (Bei einer CCD-Videocamera ist das im Video sichtbare Halbbild aber 20ms vorher aufgenommen - siehe Zeitbestimmung!!!)Optional kann ein PC-Mikrofon, zum Aufsprechen von Kommentaren angeschlossen werden. Da beim Videorecorder zwei Tonspuren vorhanden sind, wird auf die zweite Tonspur ein Ton im Takte des PPS-Signals  aufgezeichnet. Eine grüne Leuchtdiode(LED) blinkt im Sekundentakt des PPS-Signales. Wenn kein PPS anliegt, leuchtet die rote LED 1s, bzw. ist 1s aus. Liegt PPS an leuchtet die rote LED ständig, oder ist ständig aus. Ein sporadisches an/aus der roten LED kommt vor, ist aber ohne Bedeutung.

Zeitzeile - Schriftgöße kann mit Brücke 5 umgeschaltet werden , mit R7 kann die vertikale Position der Zeitzeile eingestellt werden.

JJMMDD:HHMMSSPMMMEO

JJ - Jahr
   MM - Monat
          DD - Tag
               : - GPS-Daten gültig, sonst erscheint "-"
                 HH - Stunden
                       MM - Minuten
                              SS - Sekunden
                                   P - Viereck erscheint wenn PPS aktiv
                                      MMM - Millisekunden seit dem PPS
                                                 E - Even-Frame
                                                   O - Odd-Frame

Standortanzeige - kann durch entfernen von Brücke 4 eingeschaltet werden
N DD°MM.MMMM  A1234567M  Q2
Breite                          Antennenhöhe über NN  Q-Qualität: 0-kein Fix 1-Normaler Fix 2-Differential GPS(WAAS) 6-Angenommener Fix
EDDD°MM.MMMM G123456M S03
Länge                          Höhe über Geoid            S-Anzahl der empfangen Satelliten

Titelzeile - Kann durch entfernen der Brücke 3 eingeschaltet werden
Hier kann z.B. der Sternwartenname stehen.
SSB2007

Zeitbestimmung

Diese Seite wurde am  20.Oct.2017.um 06:52:40MEZ aufgerufen. So einfach geht das mit PHP. Beim Video ist es etwas komplizierter. Ein komplettes Videobild besteht aus zwei Halbbildern. Das erste Halbbild enthält die ungeraden (1,3,5...)Zeilen, das zweite Halbbild die geraden (2,4,6,...)Zeilen. Ein Halbbild dauert 20ms. Bei CCD-Kameras wird immer ein komplettes Halbbild belichtet und anschließend auf Video ausgegeben. Wir sehen im Video also ein Halbbild, welches 20ms früher belichtet wurde! In jedes Halbbild wird nun die genaue Zeit (UTC) eingeblendet. Die Aufnahmezeit des Halbbildes ergibt sich in diesem Fall aus der eingeblendeten Zeit minus 20ms. Wenn mehrere Halbbilder in der Kamera aufaddiert werden, ist der Belichtungsbeginn des Bildes zu errechnen! Werden n Halbilder addiert, ist der Belichtungsbeginn n*20ms früher! Die Anzahl der aufaddierten Bilder kann man gut durch betrachten der einzelnen Halbbilder bestimmen - alle n-Bilder ändert sich das Rauschen im Bild. Wir benötigen eine genaue Zeitbasis. In der Vergangenheit stand uns nur der Zeitzeichensender DCF77 zur Verfügung. Hier haben wir folgende Probleme:
Heute stehen uns GPS-Empfäger mit einem PPS-Signal (Puls Per Second) zur Verfügung. Die beim DCF77-Zeitsignal genannten Nachteile sind hier nicht vorhanden. Das PPS-Signal hat beim GPS18LVC eine Genauigkeit von 1µs, also sehr viel besser als es die Videozeitauflösung hergibt!

Erläuterung der Zeitbestimmung im Video - von Wolfgang Rothe

Video der Schaltsekunde vom 31.12.2008 (1MByte)

Softwarebeschreibung

Das Programm des ATMega8-Mikrocontrollers besteht aus der Hauptschleife und mehreren Interruptroutinen.


Hardwarebeschreibung

Kernstück des VTI ist ein ATMega8-Mikrocontroller. Aus dem Videosignal separiert ein LM1881 den Vertikal- und  Horizontalsychronimpuls und das E/O-Signal, welches anzeigt ob es sich bei dem Halbbild um ein Even- oder Odd-Frame handelt. Diese Signale liegen am ATMega8 an. Das PPS-Signal und die seriellen NMEA-Daten vom GPS18LVC liegen ebenfalls direkt am Mikrocontroller an. Die SPI-Schnittstelle des ATMega8 gibt das Videosignal aus. Dazu wird der Multiplexer umgeschaltet. Dann ist das Eingangsvideosignal weggeschaltet und der Hintergrund dunkel. Nach dem Multiplexer folgt noch ein Videoverstärker, welcher die beiden Videoausgänge treibt. Das PPS-Signal steuert noch einen Tongenerator und die, über ein Gatter getriebene, grüne Leuchtdiode. Der Ausgang vom Tongenerator liegt an einer Chinchbuchse an, der Pegel kann über ein Potentiometer eingestellt werden. Der Mikrofoneingang stellt eine Speisung für PC-Mikrofone zur Verfügung. Das Mikrofonsignal geht über einen Dynamikkompressor Verstärker zur Ausgangsbuchse. Der Ausgangspegel kann ebenfalls über ein Potentiometer eingestellt werden.

Anschluüsse TI
TI-3D
oszi_zeile
Oszillogramm einer Bildzeile, bei der eine Einblendung stattfindet. Kanal1 zeigt die Videozeile, Kanal2 zeigt das Umschaltschaltsignal für den Videomultiplexer.

Download

Software für den AT-Mega8 - kommt in Kürze!

Schaltung und Leiterplatte (Target3001) - kommt in Kürze!

Manual zum Videotimeinserter - Version vom 22.02.2009,17:11UTC

Stückliste

Die Bauteile als Warenkorb bei Reichelt Elektronik.

Programmier- und Datenadapter zur Programmierung des GPS18LVC - Version vom 11.08.2007,17:45UTC

Limovieguide Beschreibung zu Limovie - Version vom 22.02.2009,16:15UTC

Links

Target 3001  -  Leiterplatten-CAD

Atmel - Hersteller des hier verwendeten Mikrocontrollers (Datasheet!!!), kostenlose Entwicklungsumgebung (AVR-Studio)

Winavr - C-Compiler-Umgebung , kann in AVR-Studio eingebunden werden

Garmin - Hersteller des hier verwendeten GPS-Empfängers(Datasheet!!! und Programm zum  Einstellen des  GPS18LVC)

www.garydion.com - Entwickler der Videoausgaberoutine

MacAfee Astrometrics - Ein freier VTI, nutzt ein kommerzielles Videoeinblendemodul



Aktualisiert am 05 Sep 2009 18:25:48UTC   von  Sven Andersson kontakt