SvensoftVideoTimeInserter 2006 - SVTI2006
English
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.
Zeitbestimmung
Diese Seite wurde am 07.Dec.2024.um 18:56:49MEZ 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:
- Laufzeit des Signals von Frankfurt/M zum Empfänger - 300km ca. 1ms
- Laufzeit des Signals im Empfänger - nicht konstant u. Empfängerabhängig ca.10-80ms !
- nicht weltweit verfügbar - abhängig von Ausbreitung und Antennenaufwand
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.
- Hauptschleife - Einlesen der NMEA-Daten des GPS-Empfängers
- Interrupt0 - durch Zeilensynchronimpuls ausgelöst,
Einblendung der Zeichen in das Videobild
- Interrupt1 - PPS, setzt den Timer auf 0, schaltet "P" ein,
Zeit um 1s erhöhen
- TimerCaptureInterrupt - durch Bildsynchronimpuls ausgelöst,
holt den Timerinhalt (=ms), setzt Zeilenzähler auf 0, Zeit
fixieren, "P" ausschalten, E/O setzen
- TimerOverflowInterrupt - wenn kein PPS anliegt, läuft der
Timer über, Zeit um 1s erhöhen
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.
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