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Nascom Journal

September 1982 · Ausgabe 9


Video-Kamera-Interface

von Günter Böhm

Begonnen hat alles vor einigen Jahren, als ich mit meinem kleinen Sohn einen Freizeitpark besuchte. Dort konnte man sich ein T-Shirt mit seinem Portrait bedrucken lassen, das zuvor mit einer Video-Kamera aufgenommen wurde. Diese Möglichkeit des Einsatzes eines Computers hat mich damals schon fasziniert. Vor einiger Zeit hat Peter Bentz in unserem Journal ein Beispiel gezeigt, wie er mit seinem Plotter und einer Fotodiode ein Bild abtastet und als Grauwerte vom Fernschreiber ausdrucken läßt. Diese Möglichkeit schien mir sehr umständlich, und ich erinnerte mich wieder an die Video-Kamera. So habe ich mir mal oberflächlich die Signale meiner Kamera (ein einfaches Modell, das zur Beobachtung von Parkplätzen diente) auf dem Oszilloskop angesehen, konnte aber mit dem Geflacker auf der Röhre nichts anfangen.

Der Auslöser war nun das kleine Büchlein "KW-Amateurbildfunk SSTV und FAX" von H.J. Fletsch (RPB Taschenbuch 154, Franzis-Verlag), das mir ein Leser zuschickte. Einige Kapitel beschrieben sehr schön die Umsetzung eines Fernsehbildes in digitale Informationen. Das war genau, was ich brauchte. Noch fehlende Informationen holte ich mir aus einem weiteren Buch über Fernsehtechnik ("Fernsehtechnik ohne Ballast" von Otto Limann, Franzis-Verlag), und dann machte ich mich an die Planung für ein Video-Kamera-Interface.

Die folgenden Ausführungen vollziehen meine Überlegungen nach und sollen kein Lehrwerk für Laien sein. Mir helfen sie, die Schaltung und die Programme auch noch in einem Jahr zu verstehen, wenn ich wieder aus der "Materie herausgewachsen" bin. Für manche Leser können sie eine Hilfe sein, die Gedanken nachzuvollziehen und die Schaltung möglicherweise sogar zu verbessern. Experten, denen die Grundlagen geläufig sind, empfehle ich, diesen Text einfach zu überblättern.

Signale der Kamera

Ein Fernsehbild nach der CCIR- Norm ist aus 625 Zeilen aufgebaut, von denen jede 833 Bildpunkte enthält. Die Bildfrequenz beträgt 25 Bilder pro Sekunde. (Dadurch ergibt sich eine Zeilenfrequenz von 15625 Hz). Um das Flimmern der Bilder zu reduzieren, werden sie in zwei Teilbilder zerlegt, die mit einer Frequenz von

50 Hz aufeinander folgen. Dabei enthält das erste Teilbild die ungeraden Zeilenzahlen, und das zweite die geraden. Jedes Teilbild (Raster) enthält 312 (einhalb) Zeilen.

Um den Bildschirm und die Kamera synchron laufen zu lassen, gibt die Kamera für jeden Raster- und Zeilenwechsel einen Synchronisationsimpuls ab.(Dies ist etwas vereinfacht. Tatsächlich bestehen obengenannte Impulse jeweils aus mehreren Einzelimpulsen. Dies kann aber für Funktion und Verständnis der Schaltung vernachlässigt werden).

Der Ablauf der Signale aus der Kamera sieht nun folgendermaßen aus:

1. Rasterimpuls (50 Hz)
2. Zeilenimpuls (15625 Hz)
3. Bildinhalt (Analogwerte zwischen Min. und Max.)

Wenn Sie einmal die Geschwindigkeit durchrechnen, mit der die Kamera die einzelnen Bildpunkte ausgibt, kommen Sie auf ca 5 MHz. Das liegt weit oberhalb der Grenze, die es erlauben wurde, die analoge Bildpunktinformation zu digitalisieren und im Rechner abzuspeichern.

Blockschaltung

Auch die Anzahl der Bildpunkte pro Fernsehbild übersteigt wohl die Kapazität unseres Rechners. Deshalb muß die Schaltung zwei Bedingungen erfüllen:

  1. Reduzierung der Punktanzahl
  2. Reduzierung der Auslesefrequenz

Punkt 1 wird leicht erfüllt, indem man die Geschwindigkeit beim Ein- und Auslesen der Bildinformation der Zeile unter 5 MHz legt. Es kann ebenso nur ein Teil der Zeile erfaßt werden (man speichert z.B. nur die ersten 256 Punkte). Eine weitere Reduzierung ergibt die Beschränkung auf nur ein Halbbild und hiervon jede 2. Zeile.

Punkt 2 läßt sich erreichen, indem man von einem Fernsehbild nur eine Zeile speichert und sich dann zur Verarbeitung Zeit läßt. Die nächste Zeile wird aus einem beliebigen späteren Teilbild ausgelesen. Dies setzt natürlich die Verarbeitung stehender Bilder voraus. Das scheint mir aber kein Nachteil; ich wüßte im Augenblick nicht, wie ich bewegte Bilder im Rechner verarbeiten sollte.

Diese Überlegungen führen zu folgendem Ablaufplan:

  1. Zweites Teilbild erkennen
  2. n-te Zeile erkennen (einstellbar von 1 bis 156)











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