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Messungen mit dem Videomodul SK-1004XC/SO + Time-Inserter KIWI-OSD
Das KIWI-OSD, von Geoff Hitchcox aus Christchurch in Neuseeland entwickelt, erfasst mit einem extern angeschlossenen GPS-Empfänger-Modul Garmin 18 LVC die Weltzeit UT. Mit diesem Gerät können dann die entsprechend genauen Zeitinformationen in ein Videosignal eingeblendet werden.

Für die Messungen wurden folgende Komponenten verwendet
Video Kameramodul SK-1004XC/SO mit 1/3 Zoll Sony EXview CCD-Sensor ICX255AL
Xpert V-Stream Videograbber USB2.0
Notebook Dell Centrino
Time-Inserter KIWI-OSD
GPS-Empfänger-Modul Garmin 18 LVC
Oszilloskop

Ziel der Messungen
Kontrolle der richtigen Zusammenhänge von Zeit- und Bildinformation in den Video-Halbbildern
Erfassung des Belichtungszeitpunktes vom Kameramodul SK-1004XC/SO
Erfassung der Belichtungsdauer pro Videofield (Halbbild).

Beschreibung vom Messaufbau
Kameramodul, KIWI-OSD mit GPS, Videograbber und Notebook wurden wie üblich verbunden und in Betrieb genommen. In einer kleinen Zusatzschaltung wurde mit dem Baustein LM1881 aus dem Videosignal ein Umschaltsignal zwischen Odd- und Evenfield erzeugt. Beim ersten Halbbild mit den ungeraden Zeilen liegt dieses Signal auf High-Pegel und im zweiten Halbbild mit den geraden Bildzeilen auf Low-Pegel. Somit ergibt sich bei einem PAL-Videosignal ein Rechtecksignal mit 25 Hz. Dieses Rechtecksignal wurde mit einem analogen Oszilloskop gemessen und am Bildschirm angezeigt. Die am Oszilloskop eingestellte Zeitbasis betrug dabei 10ms/DIV. Die Strahlhelligkeit wurde soweit wie möglich zurückgeregelt, um das Nachleuchten so kurz wie möglich zu halten. Dieses Schirmbild konnte dann vom Videomodul aufgenommen werden.

Um aber auch eine exakte Zuordnung zum Beginn einer jeden UTC-Sekunde zu erhalten, wurde das KIW-OSD oben am Oszilloskop im Blickfeld der Videokamera plaziert. Nun war das Aufblinken der LED im KIWI-OSD am Beginn jeder UTC-Sekunde auf den Aufnahmen klar erkennbar. Die LED wurde dabei direkt vom 1PPS-Ausgang des Garmin GPS gesteuert. Der 1PPS-Ausgang des GPS Empfängers war auf eine Signaldauer von genau 100ms High und 900ms Low eingestellt.

Die Messung wird in sechs aufeinanderfolgenden Bildern dokumentiert
Die folgenden Bilder stammen direkt vom Videomodul. Im großen Bild links wurden jeweils zwei Halbbilder zu einem Gesamtbild überlagert. Dieser Vorgang ist durch die eingeblendeten Zeiten und Bildnummern sehr gut erkennbar. Rechts sind die beiden Halbbilder getrennt dargestellt.

E_Field: 15:28:38,952 - 15:28:38,972 #191786 O_Field: 15:28:38,972 - 15:28:38,992 #191787 Expos: letzten 2 ms in jedem Halbbild Image: #191786 + #191787 überlagert E_Sync: 15:28:38,952 \_ fall O_Sync: 15:28:38,972 _/ rise E_Sync: 15:28:38,992 \_ fall (Strahl) LED: in beiden Halbbildern AUS	#191786 und #191787
E_Field: 15:28:38,992 - 15:28:39,012 #191788 O_Field: 15:28:39,012 - 15:28:39,032 #191789 Expos: letzten 2 ms in jedem Halbbild Image: #191788 + #191789 überlagert E_Sync: 15:28:38,992 \_ fall O_Sync: 15:28:39,012 _/ rise (Strahl) E_Sync: 15:28:39,032 \_ fall (Strahl) LED: in beiden Halbbildern EIN	#191788 und #191789
E_Field: 15:28:39,032 - 15:28:39,052 #191790 O_Field: 15:28:39,052 - 15:28:39,072 #191791 Expos: letzten 2 ms in jedem Halbbild Image: #191790 + #191791 überlagert E_Sync: 15:28:39,032 \_ fall O_Sync: 15:28:39,052 _/ rise (Strahl) E_Sync: 15:28:39,072 \_ fall (Strahl) LED: in beiden Halbbildern EIN	#191790 und #191791
E_Field: 15:28:39,072 - 15:28:39,092 #191792 O_Field: 15:28:39,092 - 15:28:39,112 #191793 Expos: letzten 2 ms in jedem Halbbild Image: #191792 + #191793 überlagert E_Sync: 15:28:39,072 \_ fall O_Sync: 15:28:39,092 _/ rise E_Sync: 15:28:39,112 \_ fall LED: E_Field EIN + O_Field AUS (=100ms)	#191792 und #191793
LED leuchtet nur noch im ersten Halbbild, daher erscheint sie hier bereits dunkler.
E_Field: 15:28:39,112 - 15:28:39,132 #191794 O_Field: 15:28:39,132 - 15:28:39,152 #191795 Expos: letzten 2 ms in jedem Halbbild Image: #191794 + #191795 überlagert E_Sync: 15:28:39,112 \_ fall O_Sync: 15:28:39,132 _/ rise E_Sync: 15:28:39,152 \_ fall LED: in beiden Halbbildern AUS	#191794 und #191795
E_Field: 15:28:39,152 - 15:28:39,172 #191796 O_Field: 15:28:39,172 - 15:28:39,192 #191797 Expos: letzten 2 ms in jedem Halbbild Image: #191796 + #191797 überlagert E_Sync: 15:28:39,152 \_ fall O_Sync: 15:28:39,172 _/ rise (Strahl) E_Sync: 15:28:39,192 \_ fall (Strahl) LED: in beiden Halbbildern AUS	#191796 und #191797

Messergebnisse und Erkenntnisse
1.) Das KIWI-OSD ordnet jeder Halbbildaufnahme immer exakt die richtige Aufnahmezeit als Zeiteinblendung zu. Dabei gilt, dass ein Ereignis dann im Bild erscheint, wenn es zwischen der eingeblendeten Start- und Stopzeit auftritt.

2.) Das Kameramodul SK-1004XC/SO belichtete bei dieser Messung in heller Umgebung immer nur am Ende eines jeden Halbbildes (Field) für eine Dauer von etwa 2ms. Ereignisse, die nur in den ersten 18 ms eines Halbbildes stattfanden, konnten daher nicht erfasst werden. Das ist sehr deutlich am immer nur für kurze Zeit sichtbaren Elektronenstrahl des Oszilloskop erkennbar.

Hier konnten später aber weitere Messungen mit einem von mir im Juni 2006 neu entwickelten Gerät, dem Video EXposure Analyzer (VEXA), noch viel exaktere Werte mit einer höheren zeitlichen Auflösung bringen.

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