CineFrameCatcher - Hilfe

CineFrame Catcher Version 2.0 2020-06-21 ---- Copyright © Wolfgang Kurz, 2020

Inhaltsverzeichnis

Einführung

Der CineFrameCatcher ist ein Programm zur Digitalisierung von Schmalfilmen (Cine-Films) im 8 mm, 9.5 mm (Pathé) oder 16 mm Format. Das 9.5 mm Format und das 16 mm Format sind implementiert, aber nicht voll getested, da mir die notwendige Hardware unf Filmmaterial fehlt.
An dieser Stelle möchte ich Lawrence Cockell herzlich danken, dass er mich beim Testen (vorallem beim Pathé 9.5 mm Film und beim Einsatz von Arduino und Adafruit hardware.

Es werden die einzelnen Bilder (Frames) eines Filmes mittels eines Digitalen Aufnahmegerätes (Digitales Mikroskop oder ähnlichem) einzeln erfasst und mit einer laufenden Nummer in einem Dateiordner abgespeichert, so das später mit einem Video-Generierungsprogramm (z. B. VirtualDub in Verbindung mit AviSynth) ein Video im SD oder HD Format erzeugt werden kann.

Hardware Voraussetzungen

Um mit dem Programm Filmbilder erfassen zu können, braucht man eine besondere Aufnahmeapparatur, die leider nicht im Handel erhältlich ist. Sie muss selbst gebaut werden. Dies ist aber bei einigermaßen bastlersichem Geschick nicht besonders schwierig

Als Komponenten zum Bau der Aufnahmeapparatur benötigt man:

1. Ein digitales Mikroskop.

Für gute Filmbilder sollte die Aufnahmekamera des Mikroskopes mindestens 1.3 Megapixel aufweisen, was eine Video-Auflösung von 1280 x 1024 Pixel zulässt. Man kann aber auch höher auflösende Kameras einsetzen, was aber nicht unbedingt eine bessere Filmqualität garantiert.
Ich verwende ein Celestron Digital Mikroskop 5 MP (rechtes Bild), gut ist auch ein Celestron Digital Mikroskop 1.3 MP (linkes Bild)

   

2. Einen Schrittmotor als Antrieb der Transporteinheit

Geeignet sind bipolare 2 Phasen Schrittmotoren (ca. 1 bis 2 Ampere) 1.8° Schrittwinkel 200 Vollschritte für eine Umdrehung
oder (für eine leicht höhere Transportgenauigkeit) 0.9° Schrittwinkel 400 Vollschritte für eine Umdrehung z.B. von NanoTech oder Trinamic.

3. Eine Schrittmotorsteuerung

Geeignet sind Steuerungen mittels Arduino UNO (linkes Bild) und entsprechendem Motor Shield ( z.B. das Arduio Motorshield oder das Adfruit V2 Motor shield) als Leistungsendstufe (mittleres und rechtes Bild)
oder integrierte Schrittmotorsteuerungen wie z.B. der Trinamic StepRocker TMCM-1110 (Steuerung mit integrierter Leistungsendstufe - unteres Bild).




Normale 1.8° Schrittmotoren erreichen mit Vollschrittsteuerung eine Anfahrgenauigkeit von etwa 5%. Ich empfehle daher den Trinamic StepRocker TMCM-1110. Er lässt zu, dass man die Vollschritte in 256 Mikroschritte aufspaltet, um eine höhere Ansteuerungsgenauigkeit zu erreichen.

4. Ein Transport-Zahnrad mit 10, 20 oder 25 Transportzähnen

Der Transport des Filmes erfolgt bildweise mittels eines Transportzahnrades mit 8, 10, 16, 20 oder 25 Transportzähnen, die in die Perforation des Filmes eingreifen.
(Wenn eine andere Zähneanzahl verwendet werden soll, dann muss der Transport Sketch (Script) für das Steuerungsboard selbst programmiert werden):

Man kann passende Zahnräder erhalten, indem man defekte Filmprojektoren oder Filmbetrachter (beides of über E-BAY sehr günstig erhältlich) auseinaderbaut. Alternativ kann man sich Plastik-Zahnräder auch mittels eines 3D Druckers herstellen. Im Internet findet man entsprechende Druckerdateien. Stellt man die Zahnräder mittels eines 3D Druckers her, dann sollte man beachten, dass Zahnräder mit wenigen Zähne günstiger sind, weil man da für den Transport eines Bildes mehr Schrittmotorschritte benötigt.
Das linke Bild zeigt ein Transportrad aus Aluminium mit einer verstärkten Achse, die auch zum Antrieb der Aufwickelspule mit Hilfe eines textilverstärkten Gummibandes verwendet werden kann.
Das rechte Bild zeigt ein Sortiment von Plastik-Zahnrädern, die mittels eines 3D Druckers hergestellt wurden.

Versierte Bastler mit gut ausgerüsteter Werkstatt können auch einen Transportgreifer, etwa nach folgendem Muster herstellen.
(Der Entwurf des Greifers ist von Herrn Claus Kappe ! Hinweis: Drehung im Uhrzeigersinn. Der Greifer transportiert bei jeder Umdrehung ein einzelnes Bild durch Eingriff in die Perforation des Filmes. Dies ist ein sehr präziser Transport der Filmbilder, der dem Transport in der Aufnahmekamera entspricht.).

5. Eine Beleuchtungseinheit.

Für die Durchlichtbeleuchtung der Filmbilder benötigt man eine Lichtquelle mit neutralweisser Lichtfarbe (ca 5000° Kelvin oder höher). Eine wärmere Lichtquelle(ca 4000° Kelvin) lässt die erfasssten Bilder leicht rölich erscheinen.
Eine Lichtstärke von 150 bis 200 Lumen (2 Watt LED Leuchte) ist durchaus ausreichend. Zum Beispiel OSRAM LED GU10 Reflektor 2,6 Watt oder Ähnliches. Die unteren zwei Bilder zeigen eine 12 Volt Super dLED Lampe mit zugehörigem Transformator.
Neben USB Leuchtdioden kann man auch den Leuchtdiodenring aus dem Mikroskop, sofern es einen besitzt verwenden. Man kann sogar eine einzelne tageslichtweisse LED verwenden. wenn sie richtig platziert wird.
Wenn das Licht zu hell ist für das verwendete Mikroskop, dann kann man zwichen Lichtquelle und Filmbild ein reinweisses Stück Papier (etwa 160 gr) als Diffuser einsetzen.

6. Ein Netzteil als Stromversorgung.

Für die Stromversorgung der Apparatur benötigt man ein Netzteil, das 12 Volt Spannung und etwa 2 Ampere Stromstärke bereitstellen kann. Günstig sind auch solche Netzteil die zusätzlich noch 5 Volt Spannung liefern.
Gut verwendbar sind Netzteile für 3.5 Zoll externen Festplateenlaufwerken.

7. Einen 5 Volt Gleichstrommotor (optional), eventuell mit Getriebe.

Als Antrieb für die Aufwickelspule kann man eine Transmission einsetzen (Transportriemen aus textilverstärktem Gummiband), die durch den Schrittmotor mit angetrieben wird, man kann die Aufwickelspule aber auch entkoppelt über einen 5 Volt Gleichstrommotor antreiben. Eine entsprechende Steuerung über das Arduino Board oder den StepRocker ist vorgesehen.

8. Eine 4 Wege Fokusierungsschiene

Zur sauberen Ausrichtung des Mikroskopes über dem Bildfenster ist es sinnvoll, eine 4 Wege Fokusierungsschiene einzusetzen, so wie sie in der Makrofotographie als Stativaufsatz erhältlich ist.  Auch ein Mikroskopstativ mit Postionierungsschrauben ( z.B. Conrad Bestellnummer  191348-62) ist geeignet.




Ansicht eines kompletten Trasportaufbaues





Das Mikroskop ist über dem Filmfenster auf der 4 Wege Fokusierschiene montiert. Es kann mit dieser Gleitschiene mittels Schrauben präzise in allen drei Dimensionen verschoben werden. Damit wird eine exakte Ausrichtung über den Filmfenster erreicht und eine perfekte Fokusierung des Mikroskopes (Scharfstellung) ermöglicht, denn der Brennpunkt der Optik darf nur wenige Millimeter vom Filmbild entfernt sein, um dieses formatfüllend auf der Filmebene der Kamera abzubilden. Die Fokusierung des Bildes als auch die Positionierung des Bildes ist überaus empfindlich, es handelt sich dabei um Änderungen im Bereich von hundertstel Millimetern.

Der Film wird unter dem Mikroskop und über der Lichtkammer auf einer Filmführung durchgeführt. Höchste Präzision ist dabei erforderlich.




Unterhalb der Filmführung und des Mikroskopes befindet sich die Lichtkammer, die für die Beleuchtung des Filmes von unten sorgt. Zwischen Leuchte und dem Bildfenster der Führung ist ein Diffusor eingelegt. Er kann aus einen Blatt weissem glattem Papier (80 oder 160 g/qm ) bestehen. Er sorgt für eine gleichmäßig beleuchtete weisse Fläche als Hintergrund für das aufzunehmende Filmbild. Als Lichtwuelle kann die oben gezeigte Beleuchtungseinheit verwendet werden. Man kann aber auch die 6 weissen LED's des Mikroskopes ausbauen und unter dem Film anbringen. Sie können über USB mit Strom versorgt werden.
Eine Helligkeitsregelung ist nicht unbedingt erforderlich. Sie ist eher kontraproduktiv, da sie oft die Lichtfarbe verändert.

Links von der Lichtkammer befindet sich die Transporteinheit, hier mit einem Greifermechanismus realisiert. Anstelle des Greifers könnte sich auch das Transport-Zahnrad befinden, das, wie der Greifer durch den Schrittmotor angetrieben wird.

Noch weiter links sieht man die Fangspule, die hier über eine Transmission angetrieben wird. Man kann auch einen 5 Volt Gleichstromotor verwenden, der über den StepRocker oder Arduino angesteuert werden kann. Der StepRocker erhält die erforderlichen Signale von CineFrameCatcher.

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Software Voraussetzungen, Installation und Aufruf

Der CineFrameCatcher ist ein Windows Programm das mit Hilfe von MS Visual Studio Community 2019 in der Programmiersprache C# (sprich Si Sharp) unter Verwendung der Klassenbibliothek .NET 4.6.1 (sprich DOT-NET), der Accord .NET Library 3.8.0 und der Solid.Arduino Bibliothek erstellt worden ist.  Die erforderlichen Komponenten von Accord und Solid sind in der Installationsdatei mit enthalten.
Das Programm kann auf einem Rechner mit einem Windows Betriebssystem (ab Windows 7, bevorzugt Windows 10 64 Bit) ausgeführt werden. Sinnvollerweise sollte auch die Laufzeitumgebung von .NET 4.6.1 (oder besser) installiert sein. Es ist auch möglich, die Anwendung unter einer virtuellen Maschine (z.B. Oracle Virtual Box oder VMWare ...)  zu betreiben.

Das Programm wird in einer mit 7-Zip komprimierten ZIP Installationsdatei ausgeliefert. Für die Installation reicht es aus, das Programm in eine Installationsbibliothek freier Wahl zu entpacken - z.B. nach C:/Windows/Programme/CineFrameCatcher.
Die Windows Registry wird nicht verwendet.
Bei eventeullen Updates reicht es in der Regel aus, die CineFrameCatcher.EXE Datei zu ersetzen.
Deinstalliert wird des Programm, indem einfach die Installationsbibliothek mit allen Inhalten gelöscht wird.

Zum Aufruf des Programmes kann eine Aufruf-Verknüpfung auf dem Desktop angelegt werde. Passende Icons sind in der Installationsdatei enthalten.
Hinweis: Die Anwendung ist geschützt. Sie kann auf einem Rechner nur einmal aufgerufen werden.
Wird versucht, sie ein zweites Mal aufzurufen, so wird dieser Aufruf solange zurückgestellt, bis der erste Aufruf geschlossen wird.

In der Aufruf-Verknüpfung können drei Aufrufparameter mitgegeben werden:

1. Die Logging-Steuerung. "0" = Logging ausgeschaltet und "1" = Logging eingeschaltet.
   
2. die Ausführungssprache, unterstützt sind zur Zeit "DE" für Deutsch und "EN" für Englisch.
3. eine existierende Bibliothek (die Basisbibliothwek), in die die erforderlichen Ordner und Dateien der Anwendung, die für jede Sitzung angelegt werden, abgespeichert werden sollen.
   Im Basisordner werden alle Projektbibliotheken angelegt und jede Projektbibliothek enthält die Unterordner "FRAMES" und "VIDEO". Zusätlich wird in keder Projektbibliothek auch die Datei INIProjFile.txt gespeichert.

In der Verknüpfung kann auch ein neues sprechendes DesktopIcon definiert werden. Die entsprechenden Icons sind in der Installationsbibliothek abgespeichert.

Programmdurchführung

Starten der Anwendung

Die Anwendung kann gestartet werden entweder

1. über die EXE Datei (eventuell wie im Beispiel unten mit den oben beschriebenen Eingabeparametern) direkt in einem Befehlseingabefenster unter dem Installationsordner.
   Zum Beispiel mit dem Befehl C:/Programme/CineFrameCatcher/CineFrameCatcher.exe "DE" "1" "E:/FilmProjekte"
   oder
2. über eine wie oben beschriebene Verknüpfung auf dem Desktop.

Das Programm kann nur einmal aktiv sein, kann also nur einmal aufgerufen werden. Mehrfachaufrufe werden ignoriert bzw. bis zur Beendigung des ersten Aufrufes zurückgestellt.

Das Hauptfenster

Das erste Fenster das angezeigt wird (das Hauptfenster) enthält eine Menüleiste, ein Nachrichtefeld und in drei Gruppen zusammengefasst alle Eingabemöglichkeiten zur Steuerung der Filmbildererfassung.

Diese Gruppen sind:
1. die Projekt Parameter
2. die Transport Parameter
3. die Videogeräte Parameter

Die Menüleiste im Hauptfenster

Die Menüleiste enthält drei Hauptgruppen: 1. Datei, 2. Optionen  und 3. Hilfe

Das Menü "Datei" enthält 3 Einträge:

1. Sprache auswählen
2. Neues Projekt
3. Beenden

Das Menü "Optionen" enthält 7 Einträge.

1. AVS Datei für VirtualDub erzeugen
2. Aktuelle Parameter anzeigen
3. Alle Bilder der Bilderunterbibliothek löschen
4. Logging einschalten
5. Logging ausschalten
6. Inhalt der Logdatei anzeigen
7. Inhalt der Logdatei löschen

Das Menü "Hilfe" enthält 3 Einträge.

1. Filmbild Erfassung Hilfe
2. Auf Updates prüfen
3. Über Filmbild Erfassung

Sprache auswählen

Die Programm-Anzeigesprache kann schon beim Aufruf über Aufrufparameter festgelegt werden. Soll aber aus bestimmtem Gründen eine andere Anzeigesprache verwendet werden, so kann über diese Menüauswahl die neue zu verwendende Sprache selektiert werden. Zur Zeit (April 2019) sind jedoch nur Deutsch (DE) und Englisch (EN) implementiert.

Neues Projekt erstellen

Durch anklicken dieses Menüeintrages wird das Eingabefeld, über das die neue Projekt-Identifikation eingegeben werden kann, im Projekt Parameter Abschnitt des Hauptbildschirm angezeigt.
In das Feld "PID neu" kann man eine neue 4 Ezeichen lange Projekt Identifikation eingeben. Der neue Name wird in die Projektnamensliste aufgenommen und der projektordner wird in dem Basisordener erzeugt. Im Projektordner werden auch die erforderlichen Ordner und Dateien automatisach erstellt.

Beenden

Alle Bilder der Bilder-Unterbibliothek löschen

Dieser Menüeintrag verursacht, dass alle Bilder in der aktuellen Bilder-Unterdatei gelöscht werden. Die Anforderung muss über eine Nachrichtenbox durch anklicken von OK bestätigt werden. Es werden nur Dateien gelöscht, potentiell vorhandene Bibliotheken bleiben erhalten.  
 
Logging einschalten

Über diesen Menüeintrag wird das Logging (aufzeichnen) von Anwendungsereignissen ermöglicht, wenn das Logging aktuell ausgeschaltet ist. Das ist aber nur erfolgreich, wenn die Logdatei nicht durch ein anderes Programm gerade blockiert ist, z. B durch einen Texteditor wie Notepad oder Notepad++.

Logging ausschalten

Überdiesen Menüeintrag kann das Logging wieder abgeschaltet werden.

Inhalt der Logdatei anzeigen

Über diesen Menuieintrag wird der Inhalt der Logdatei angezeigt. Da es sich um sehr große Datenmengen handeln kann verursacht der Aufruf keine direkte Anzeige, sondern er weist nur darauf hin, dass zum Anzeigen ein gebräuchlicher Texteditor wie z.B. Notepad oder Notepad++ verwendet werden sollte. 

Inhalt der Logdatei löschen

Über diesen Menuieintrag sollte der Inhalt der aktuellen Logdatei  gelöscht werden können.

Über diesen Menüpunkt wird die aktuelle Hilfedatei im Webbrowser Format angezeigt.

Über diesen Menüpunkt kann über das Internet überprüft werden, ob die aktuellste Programmversion verwendet wird. Wenn eine neue Version im Internet bereit steht, dann wird auch beim Programmaufruf in einer spezeillen Nachrichtenbox darauf hingewiesen.

Diese Fenster enthält die wichtigsten Daten zum Programm CineFrameCatcher.

Das Projektparameter-Panel

Das Projektparameter-Panel enthält die Eingabefelder, die das Erfassungsprojekt beschreiben.

Feldname und Feld-Funktion

Basis Ordner

Ein projektübergreifender Ordner in dem die einzelnen Projektordner mit ihren Unterordnern gespeichert sind. Ein Projektordner wird mit 4 beliebigen Zeichen benannt, z. B. "TEST". Er hat mindestens zwei Unterordner, nämlich FRAMES und VIDEOS. Der Unterordner FRAMES hat wiederum Unterordner, die mit einem einzelnen Zeichen benannt sind, zum Beispiel "0", "1", "2", "3", usw.. Die Unterordner des FRAMES Ordners dienen der Verarbeitungsbeschleunigung, denn Ordner, die mehr als 10000 Bilder enthalten, werden bei der Verarbeitung in der Regel recht langsam. Da ein Film oft 30000 bis 50000 Einzelbilder beinhalten kann, ist es sinnvoll den Film in Verarbeitungsgruppen aufzuteilen. Die Bilder jeder dieser Verarbeitungsgruppen werden jeweils in einem der FRAMES Unterordner abgespeichert.

Projekt- Name

Die 4 Zeichen lange Projektidentifikation ist der Name eines Projektes. Die 4 Zeichen sollten eine sinnvolle Abkürzung für die Art des Projektes sein. Zum Beispiel IT73 für Urlaub in Italien 1973. Der Projektname dient als Bezeichnung des Projektordners, der als Unterordner im Basisordner abgespeichert wird. Das Jalousiefeld enthält alle Projektnamen des Basisordners.

Neue PID

Über den Menüeintrag "Datei->Neues Projekt" wird ein neues Projekt angelegt. Es erscheint ein normalerweise versteckte Feld, in dem der Name (wiederum 4 Zeichen) dieses neuen Projektes angegeben werden kann. Ein neuer Projektordner im Basisordner wird erzeugt, der den Namen erhält, der im Feld "Neue PID" eingestellt worden ist.

Unterbibl 

Ein Unterordner des "FRAMES" Ordners für Bilder einer Verarbeitungsgruppe eines Projektes. Ein neuer Unterordner kann über die Schaltflächen "Neu" erzeugt werden. Der Ordner wird angelegt und sofort ausgewählt.
Das aufklappbare Listenfeld zeigt alle existierenden Unterordner eines FRAMES Ordners eines bestimmten Projektes. Die Namen werden lückenlos in numerischer oder alphabetischer Reihenfolge erzeugt. Auf "0" folgt "1", auf "1" folgt "2",.... auf  "9" folgt "A", auf "A" folgt "B" usw. .

Filmtyp

Der ChineFrameCatcher kann 4 verschiedene Filmformate behandeln . Das sind die Filmformate N8,R8 (Normal 8 bzw. engl  Regular 8),  S8 (Super 8 bzw Single 8 von Fuji),  95 (9.5 mm Pathé) und 16 (16 mm Film - der Film kann linksseitig oder beidseitig perforiert sein).

Bild-Typ

Die erfassten Bilder eines Filmes können in zwei verschiedenen Formaten abgespeichert werden. Diese Formate sind:

1. Das JPG oder JPEG Format (von Joint Photographic Experts Group) ist ein Format in dem das Bild verlustbehaftet aber sehr kompakt abgespeichert wird. JPG Bilder sind je nach Komprimierungsstärke relativ klein - Filmbilder in SD oder HD Auflösung sind in der Regel zwischen 30 KB bis etwa 100 KB groß.
2. Das PNG Format (von Portable Network Graphics) ist ein Format, in dem das Bild verlustfrei aber immer noch einigermaßen kompakt abgespeichert wird. PNG Bilder benötigen etwa 10 mal mehr Speicherplatz als JPG Bilder aber signifikant weniger Speicherplatz als Bilder im ungepackten BMP Format (Bitmap Raster-Grafikformat von Windows). Trotz ihres größeren Speicherbedarfes erscheinen aber PNG Bilder nicht bemerkbar besser als z.B. 90% komprimierte JPG Bilder.

JPG-Qual

Die JPG Quality gibt den Komprimierungsgrad eines JPG Bildes an. Je kleiner die Zahl, je höher die Verdichtung.
Gute Werte sind Qualitätsangaben zwichen 80 und 90 Einheiten. 100 bedeutet, das Bild ist nicht komprimiert.

Schärfungsparameter

Der CineFrameCatcher stellt zwei Funktion zur Verfügung, un die die erfassten Bilder zu schärft. Die standard-Schärfungsfunkltion (linkes Bild) und Gaußsche Schärfungsfunktion (recjtes Bild). Es empfiehlt sich, die standard Schärfungsfunktion zu verwenden. Die Gaußsche Schärfng überzeichnet gerne die Kanten im Bild.

Schaltflächen des Projektparameter-Panels

Dem Panel sind 2 Schaltflächen zugeordnet. Diese sind:

1. suche (Basisordner suchen)
   Über diese Schaltfläche wird des System Ordner Suchdialog angezeigt, über den der Projekt-Basisordner ausgewählt werden kann
2. neu    ( eine weitere Bilder-Unterbibliothek erzeugen)
   Über diese Schaltfläche wird ein neuer Bilderunterordner im Ordner "FRAMES" erstellt. Erstellt wird ein Ordner mit einer einstelligen Bezeichnung - normalerweise der nächst folgenden Ziffer der bereits existierenden Bilder-Unterordner. Sind z. B. die Bilderunterordner "0", "1" und "2" vorhanden, dann wir der Unterordner "3" neu erstellt..

Das Transportparameter-Panel

Das Transportparameter-Panel enthält die Eingabefelder, die den Filmtransport während der Bilderfassung beschreiben.

Feldname und Feld-Funktion

Com-Port wählen

In diesem Jalousie Anzeigefeld werden alle am Rechner vorhandenen und aktiven seriellen Anschlüsse aufgelistet. Über diese Liste muss der serielle Anschluß (Port), an die die Transportsteuerungsplatine (Arduino, StepRocker etc.) angeschlossen ist, ausgewählt werden.
Sollte die Transportsteuerungsplatine nicht aktiv sein (z.B. keinen Strom führe), dann wird der entsprechende serielle Port nicht angezeigt. Die Einheit muss also zuerst mit Strom versorgt werden und dann muss gegebenenfalls über die Schaltfläche "suche" die Liste der seriellen Anschlüsse für die Auswahl neu aufgebaut werden.

Anzahl Zähne

Wird für den Transport ein Transportzahnrad (sprocket wheel) verwendet, dann wird hier angegeben, wieviele Transportzähne das Zahnrad aufweist. Unterstützt sind 8, 10, 12, 16, 20 oder 25 Zähne. Angegeben werden kann auch 1 Zahn, das ist für die Greiferlösung, bei der eine Vollumdrehung pro Bildtransport eingesetzt wird.

Platine

Der CineFrameCatcher unterstützt zwei verschieden Platinen zum Antrieb der Transportvorrichtung. Dies sind:

1. der Trinamic Steprocker (ein Controller, der die Stromversorgung in der erforderlöiche Spannung und Stromstärke mit enthält) - StepReoker Checkmark angeklickt. Controller wie der "TNCM-1110 StepRocker" haben meist eine proprietäres (C++ nahe) Steuerungssprache. Der StepRocker verwendet TMCL (Trinamic Motion Control Language) . Die entsprechenden Befehle, die über die serielle Schnittstelle gesendet werden, werden im CineFrameCatcher Programm erzeugt.
   und.
2. der Arduino (Arduino oder Adafruit Checkmark angeklickt - eine Platine, bei der man als Leistungsendstufe für den Schrittmotors noch ein zusätzliches Modul (das Motor Shield z.B. Adafruit oder TMC260 Stepper Motor Driver Schield) benötigt. 

Für den Steprocker kann man die Transportgeschwindigkeit über die Felder "Geschwindigkeit" und "Beschleunigung" einstellen - Werte zwischen 1 und 2047, je höher, je schneller.
Beim Arduino wird die Geschwindigkeit über das Eingabefled "Geschwindigkeit rpm" eingestellt. Eine Drehgeschwindigkeit von 40 Umdrehungen pro Minute ist günstig.

Spezielle StepRocker Parameter

Es gibt zwei spezielle Parameter für die Steprocker Platine. Diese Parameter steuern die Rotationsgeschwindigkeit und die Beschleunigung der Rotation. Beide Werte können zwischen 1 und 2047 eingestellt werden. Je größer die Zahl, je schneller die Drehung und die Beschleunigung. Die Maximalwerte sind gute Werte für die Bildextraktion.

Spezielle Arduino Parameter.

Wenn Arduino angeklickt ist, dann wird die Drehgeschwindigkeit über das Feld "Geschwindigkeit rpm" eingestellt.

Durch anklickend der Schaltfläche Arduino/Adafruit Cmd wird der Arduino Befehl aus den festgelegten Eingabewerten erzeugt. Man sieht den generierten Befehl in Nachrichtenfeld am oberen Fensterrrand.

Pause zwischen den Aufnahmen

Wenn ein Bild mittels des CineFrameCapture Programmes erfasst wird, dann müssen mehrere Verarbeitungsschritte sequentiell ausgeführt werden. Zuerst muss das Bild über das Mikroskop erfasst werden, dann muss das Bild eventuell gedreht und geschärft und in der Größe angepasst werden und schlußendlich muss es auf dem Speichermedium abgelegt werden. Das sind alles Aktionen, die je nach Rechnerleistung eine mehr oder weniger große Zeitspanne in Anspruch nehmen.
Mit diesem Parameterwert (in Millisekunden) kann man die Zeitspanne einstellen, die der Motor warten muss, bis der nächste Transport angestoßen werden kann. Ist die Zeitspanne zu kurz, dann können Wischer im Bild auftreten, weil das Bild schon erfasst wurde, solange es sich noch bewegt hat. Es ist daher sinnvoll, sich an die für die vorliegende Hardware erforderliche Transportpause schrittweise (z.B. in 50 Millisekunden Schritten) langsam heranzutasten

Lesepause (read timeout)

Mit diesem Parameterwert (in Millisekunden) kann man die Zeitspanne einstellen, die für den Controller zur Verägung steht, um von CieneFrameCatcher gesandten Befehl einzulesen. Werte zwichen 1000 Millisekunedn und 5000 Millisekunden haben sich als günstig erwiesen.
Wird der StepRocker Controller über TS485 angesteuert, dann ist ein Wert von 1000 Millisekunden oder kleine zu verwenden. In diesem Fall beeinflusst dieser Wert auch signifikant die Geschwindigkeit, mit der Frames erfasst werden können.

Vollschritte pro Umdrehung

Hier wird angegeben, welche Art von Schrittmotor eingesetzt wird. 1.8° Schrittmotoren (die gängigsten Motoren) brauchen 200 Vollschritte für eine Umdrehung. Die etwas genaueren 0.9° Schrittmotoren brauchen 400 Schritte pro Vollumdrehung. Motoren mit größeren Schrittwinkeln sollten nicht eingesetzt werden, da bei solchen Motoren die Ansteuerungsgenauigkeit nicht ausreicht.

block (zur Zeit nicht verwendet)

Dieser Parameter definiert, ob der Motor (wenn er eingeschaltet ist) manuell weitergedreht werden kann. Wenn block angehakt ist, wird beim Arduino-Controller (wenn das das verwendete Arduino Script unterstützt) ein Haltemoment nach der erfolgten Drehung angelegt, das eine manuelle Drehung verhindert.

Transportrichtung

Durch die Transportparameter wird definiert, welche Drehrichtung (vorwärts oder rückwärts) verwendet werden muss, damit der Film in der richtigen Richtung durch die Erfassungsapparatur transportiert wird.

Schrittart

Schrittmotoren können in verschieden Scrittarten betrieben werden. Diese Schrittarten sind Vollschritt, Halbschritt oder Mikroschritt. Bei 1.8° Motoren bewirkt ein Vollschritt eine Drehung von 1.8 Winkelgraden. Bei Halbschritten sind das 0.9 Winkelgrade, Für eine volle Umdrehung braucht man bei einem 1.8°  Motor also 200 Vollschritte oder 400 Halbschritte. Mit neueren Steuerungsplatinen (z.B. dem StepRocker) kann man einen Vollschritt zusätzlich in Mikroschritte unterteilen. Beim StepRocker wird ein Vollschrit in 256 Mikroschritte unterteilt. Bei anderen Platinen kann das abweichen. Man findet auch Platinen, die nur 16 Mikroschritte zulassen. Bei der Erstellung des Steuerungs-Scriptes (beim Arduino Controllern)  muss darauf Rücksicht genommen werden.

Aktuelles Startbild

Die erfassten Bilder werden auf einem Speichermedium (Festplatte oder ähnlichem) abgespeichert. Dazu wird auf der Festplatte eine gewisse Ordnerstruktur angelegt. Im Projektbasisordner liegen die Projektordner. Ein Projektordner enthält einen "FRAMES" Unterordner. Dieser Unterordner ist wiederum in einzelne Bilderordner aufgeteilt, um die Anzahl der Bilder für die Weiterverarbeitung in einer vertretbaren Anzahl zu halten. In den einzelnen Bilderordnern müssen die Bildnummern mit 0 beginnen (das ist eine Restriktion, die von VirtualDub und AVISynth herrührt). Da man nicht davon ausgehen kann, dass man immer eine volle Sequenz von Bildern in einer Sitzung erfassen kann, muss man zulassen, dass man den Erfassungvorgang unterbrechen darf. Um wieder sinnvoll weitermachen zu können, muss man die Nummer des ersten erfassten Bildes neu vorgeben. Die nächste freie Bildnummer kann mittels der Schaltfläche "suche" einstellen lassen.
Mit "suche" wird diese nächste freie Bildnummer eingestellt.
Will man aber bestehende Bilder überschreiben, dann kann man auch eine fühere Bildnummer vorgeben. Es wird nicht geprüft, ob Überschreibungen vorkommen.

Anzahl Bilder

Mit der Anzahl der zu erfassenden Bilder kann eine Erfassungssitzung zeitlich begrenzt werden. Der Erfassungsvorgang wird beendet, wenn die Anzahl vorgegebener Bilder erfasst sind. 

Tranportiere N Bilder

Diese Funktion erlaubt  eine gewisse Anzqahl (N) Bilder weiterzutransportieren, ohne dass diese Bilder abgespeichet werden. N wird im folgenden Eingabefeld vorgegeben. Dies funktioniert allerdings nur, wenn die Bilderfassung gestartet ist und eine Erfassungspause angefordert worden ist, Mit den Schaltflächen "Starte Transport" und "Stoppe Transport" kann dieser Transportvorgang gesteuert werden

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Schaltflächen des Transportparameter Panels

Dem Panel sind 4 Schaltflächen zugeordnet. Diese sind:

1. Arduino Cmd:
   Damit wird aus den angegebenen Transportparametern der entsprechende Arduino Steuerbefehl erzeugt, der durch das Arduino Script interpretiert und ausgeführt werden muss. Der erzeugte Befehl wird im Nachrichtenbereich angezeigt.
   
2. suche
   Damit wird das letzte Bild der entsprechenden Bilder Unterbibliothek gesucht und die Folgebildnummer angezeigt.
   
3. Starte Trasnport
   Damit wird ein Filmtransport ohne Bildspeicherung gestartet.
   
4. Stop Transport
   Damit wird ein laufender Fiilmtransport ohne Bildspeichrung gestoppt.

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Das Videogerät Parameter Panel

Das Videogerät-Parameter-Panel enthält die Eingabefelder, die die erforderlichen Daten für das eingestzte Video Erfassungsgerät beschreiben.

Feldname und Feld-Funktion

Zielauflösung

Bevor das Videogerät definiert wird, sollte festgelegt werden, welche Zielauflösung das endgültige Filmbild im zu erstellenden Video Clop haben soll.

Folgende Filmbild Auflösungen stehen zur Verfügung:

1. 640 x 480 NTSC
2. 768 x 576 PAL SD
3. 960 x 720 PAL 720P
4. 440 x 1080 Full HD
5. 2880 x 2160 4K

( alle Auflösungen haben normalerweise das Seitenverhältnis 4:3. )

suche Videogerät und kameraauflösungSchaltfläche "suche Video Gerät"

Diese Schaltfläche öffnet den System Video-Gerätei Suchdialog, über den das zu verwendende Video Gerät (Mikroskop) festgelegt wrid..

 


In diesem Dialog werden alle vorhandenen Video-Erfassungsgeräte aufgelistet, die am Rechner angeschlossen sind.
Sobald das gewünschte Gerät ausgewählt ist, wird angezeigt, welche Erfassungsauflösungen unterstütz sind. Da die Accord DirectShow Software keine Schnappschußerfassung (snapshots) unterstütz, muss eine "Video Auflösung" (Video resolution) ausgewählt werden. Sofern angeboten, sind 1280x960 oder 800x600 Pixel Auflösungen für die Filmbilderfassung sehr gut geeignet.  Höhere Auflösungen bringen in der Regel keinen Qualitätsgewinn. Sie verzögern (oder verhindern auch wegen unzureichend vorhandenem Hauptspeicherplatz) nur die Erfassung und Weiterbearbeitung und kosten auch deutlich mehr Speicherplatz auf dem Speichermedium.

Nach dem Schließen des "Open local Video Capture Device"  Dialoges wir im Videogeräteparameter Fenster die Gerätebezeichnung und die ausgewählte Erfassungsauflösung angezeigt.

Bildaktion

Hier kann festgelegt werden, welche Aktionen bei der Erfassung des Filmbildes durchzuführen sind.
Gewählt werden kann "spiegeln". Die zweite Aktion "vorstabilisieren" wird automatisch dann gesetzt, wenn Transportlöcher für die Bildpositionierung verwendet werden.

Solle eine "Vorstabilisierung" durchgeführt werden, dann muss das Bild so von der Mikroskopkamera aufgenommen werden, daß bei N8, R8, S8 und 16 mm links im Bild mindestens ein Teil der Transportlöcher sichtbar sind.
Bei "Pathé 9.5 mm" nuss am oberen und unteren Fensterrand des Definitionsfenster das Transportloch sichtbar sein. Bei angeschnittenen Transportlöchern sollte mindestens 1/3 sichtbar sein. Und bei Pathé, N8,R8 und 16mm müssen mindestens Teile von zwei Transporlöchern sichtbar sein.
Rote Linien markieren im Bilddefinitionsdialog Bildfenster, in welchem Bereich das Transportloch sichtbar sein sollte. Die Ränder des Transportloches dienen dazu, das resultierende Bild optimal im aufgenommenen Bildfeld zu definieren.

"Spiegeln"erlaubt ein Einlegen des Filmes mit der Emulsion nach unten und die Positionierung der Transportlöcher hinten auf der Filmbühe. Das aufgenommene Bild wird dann bei der Aufnahme um 180 Grad gedreht, so dass es für die Weiterverarbeitung seitenrichtig zur Verfügung steht. 

Garbage Collection nach N Bildern

Diese Feld lässt es zu, zu definieren, nach wievielen erfassten Bildern das Betriebbsystem eine Speicherbereinigung (Garbage Collection) vornehmen sollte. Bei Systemen mit relativ beschränktem Hauptspeicher könnte es ohne "Garbage collection" vorkommen, dass nicht ausreichend Speicher zur Verfügung steht und dadurch eine Ausnahmesituation signalisiert wird, die in der Regel zum Abbruch der Sitzung zwingt. 

Weitere Schaltflächen

• suche Videogerät - bereits wieter oben beschrieben. Siehe: suche Videogerät und kameraauflösung.

  Die Zielauflösung sollte gewählsein, bevor diese Schaltfläche angeklickt wird, da das Video Erfasungsgerät unmittelbar nach klicken dieser Schaltfläche vorbereitet wird und dessen Aufwärmung beginnt. Der Bilddefinitionsdialog wird dann nach kurzer Zeit gestartet. Wenn die Farben des erfassten Bildes nicht völlig korrekt im hochgekommenen Bidldefinitionsdialg erscheinen sollte man die Schaltfläche Bild positionieren anklicken. Siehe etwas weiter unten.

• Bilddefinition
  Mit diese Schaltfläche wird der Folgedialog ("Bildausschnitt und Bildfarbet definieren") aktiviert.

• Grundstellung
  Diese Schaltfläche setzt alle Felder des Hauptfenster auf Grundsttlung. Das sind die Werte, die in der INI Datei für das aktuelle Projekt abgespeichert sind.

• Beenden
  


Über diese Schaltfläche wird das CineFrameCatcher Programm beendet. Alle aktuellen EIngabewerte werden in der INI Datei des Projektes gesichert, so dass sie bei einem Wiederaufruf dieses Projektes wieder zur Verfügung gestellt werden können.
Alle offenen Ressourcen (Dialogfenster) werden mit beendet.

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Erfassung vorbereiten

Sobald das zu verwendende Videogerät gewählt ist, erscheint eine Nachricht, dass das Gerät in der Aufwärmephase ist und nach deren Beendigung erscheint das Fenster zur Definition der Bildabmessungen und zur Korrektur der Bildfarben.

Wenn kein Bild erfasst werden kann (eventuell, weil das Mikroskop nicht eingeschaltet ist) erscheint ein Hinweisbild das über die anstehende Situation informiert. Helfen kann in diesem Falle auch die Anpassung der Helligkeitsschwelle (Standardwert 220). Die ist der Farbgrenzwert, bei dem die Locherkennungsfunktion ein Pixel als hell oder dunkel interpretiert < 220 dunkel, > 220 hell. Eine Transportlochgrenze wird da angenommen, wo ein signifikanter Sprung zwischen hell und dunkel im Bild vorkommt.

Wenn das Bild nicht korrekt in das Fenster eingepasst ist, dann muss die Bildposition korrigiert werden. Das geschieht durch anklicken der Schaltfläche, "Lageanpassung starten" am linken untereren Rand des Definitionsfensters. Sobald diese Schaltfläche angeklickt ist, erscheint das Bild so wie es aktuell unter der Mikroskoplinse liegt. Nun kann man die Position korrigieren, indem man das Bild mit der 4 Wegeeinstellung nach oben, unten, rechts oder links bewegt. Man sollte das Bild so positionieren, dass frür S8 Filmmaterial mindestens 1/3 des Transportloches sichtbar ist. Die roten Hilfslinien zeigen an, wo etwa das Transporloch erscheinen sollte. Wenn ein früheres Extraktionsrechteck definiert ist, dann wird dieses Rechteck in weiss angezeigt.



Besondere Sorgfalt ist erforderlich, wenn ein Zahnrad für den Transport verwendet wird und wenn Pathé Filmmatrial gescannt werden soll. 9.5 mm Filme haben das Transportloch in der Filmmitte und nicht am linken Rand.
Das linke Bild zeigt die Bildposition, die als Startposition erreicht werden sollte. Der blaue Bereich repräsentiert die Fläche des Anzeigefensters,
Hervorgerufen durch die Ungenauigkeiten des Schrittmotors kann es vorkommen das sich das erfasste Bild verschiebt. Daher sollte die Vergrößerung so gewält werden dass zwei Transportlöcher (oder zumindest Teile davon) immer sichtbar sind. Das ist zur Vorstabilisierung erforderlich.
Während der Erfassung der Filmbilder kann man folgende Kombinationen von zwei roten oder einem roten und einem grünen Transportloch feststellen (rechtes Bild).





Das gleiche passiert bei den Filmtypen, bei denen die Transportlöcher and der Bildgrenze am linken Bildrand liegen (16mm or N8 / R8).

Wenn keine Vorstabilisierung möglich oder geünscht ist (keine Transporlöcher sichtbar oder nicht korrekt platziert), dann ist es meist ausreichend, die Vergrösserung so zu wählen, dass kein Bildrand in Bildanzeigefläche erscheint.

Mit dem Mikroskop nimmt man die Scharfstellung des Bildes vor. Mit der 4 Wegeeinstellung korrigiert man die Bildposition ( auf, ab, links, rechts, eventuell eine Drehung) Wenn das Resultat akzeptabel ist, dann kann man über die Schaltfläche "Lageanpassung beenden" die Anpassung beenden.

Da wir es bei den Bildpositionsanpassungen mit winzigen Korrekturen zu tun haben, ist dieser Anpassungsprozess nicht sehr einfach und er muss daher sehr akkurat vorgenommen werden was einiges Training erfordert zur Erreichung der erforderlichen Präzisison..

Wenn die Bildposition befriedigend ist, dann muss man die Extraktionsgröße festlegen. Das wird ausgelöst durch anklicken der Schaltfläche "Bildpos. und Größe". Man wählt die gewünschte Ausschnittgröße mit der linken und rechten Maustaste.
Zuerst klickt man mit der linken Maustaste auf die Bildposition, an der die linke obere Bildecke sein soll. Zwei gelbe Linien zeigen die Wahl.
Dann klickt man mit der rechten Maustaste auf die Bildposition, an der die rechte untere Bildecke sein soll. Ein gelbes Rechteck zeigt den gewählten Ausschnitt.
Ist die Auswahl nicht zufriedenstellend, dann klickt man auf die mittlere Maustaste und kann dann den ganzen Vorgang wiederholen, Die vorherige Auswahl wird ignoriert.

Der Teil des Bildes, der für das Video erfasst werden soll wird nun im "Bildausschnitt und Bildfarbe definieren" Dialog gelb markiert angezeigt.
Sollte der Ausschnitt nicht ganz Ihren Vorstellungen entsprechen, dann kann er durch die numerischen Einstellfelder feinjustiert werden.
6 Werte können modifiziert werden:

1. Obere Ecke stabilisieren ( X und Y)
2. Bildbreite setzen
3. Bildhöhe setzen
4. Videobild derehen ( +- 50 Einheiten)
5. Helligkeitschwelle setzen
6. Bildverhältnis auf 4:3 setzen

Die sich ergebenden Bildabmessungen in Pixeln werden links in rot angezeigt.

Ist die Bilddimesion und Lage korrekt festgelegt, dann kann man über die Schieberegler noch die Farben, die Sättigung, die Helligkeit und den Kontrastdes Bildes justieren.
Das Resultat wird nicht laufend angezeigt (weil das - besonders bei schwächeren Machinen - zu stotternd erfolgt).
Der Effekt wird durch das anklicken der Schaltfläche "Farbe anpassen" angezeigt.

Wenn im Erfassunbgsdialog "Farbanpassung" angeklickt ist, dann werden die erfassten Bilder entsprechend korrigiert.

Bevor die Schaltfläche "Erfassung starten" angeklickt wird, sollte nochmals überprüft werden, ob die gelben Hilflinien angezeigt werden und ob die Bildlage wunschgemäß ist. Notfalls nochmals eine Korrektur vornehmen.

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Erfassung überwachen

Wenn die Schaltflächen "Erfassung starten"  gedrückt worden ist, dann erscheint das Fenster "Bilderfassungs-Überwachung" mit dem zuerst zu erfasenden Bild. Es muss zuerst die linke Schaltfächen ("Start" ) angeklickt werden. Damit wird die Erfasungsschleife gestartet. Es werden die erfassten und korrekt beschnittenen Bilder der Reihe nach angezeigt und im Bilder Unterordner abgelgt. Die Zielbibliothek ist im Fester angegeben. Ebenso die Bezeichnung des gerade in Arbeit befindlichen Bildes und der Name des letzten zu erfassenden Bildes. Der Status gibt die in Durchführung befindliche Aktion an (läuft , wartet, beendet) und das "V" hinter Type sagt aus, dass Videobilder verarbeitet werden ( S würde Schnappschuß bedeuten, das ist aber zur Zeit nicht unterstützt.)



Es gibt 3 Schaltflächen im Dialog.

1. Schaltflächen Start hat 3 Funktionen ( die jeweils aktive Funktion wird als Aufschrift angezeigt ):
   • Start Startet die Erfassung mit dem Startbild und der Anzahl von Bildern, die im Hauptdialog gesetzt worden sind.
   • Pause Unterbricht den laufenden Erfassungsprozess und lässt den Transfer in den Definitionsdialog und den Hauptdialog zu.
   • Fortsetzen setzt den unterbrochenen Erfassungsprozess fort und übernimmt eine eventuell neu gesetzte Anzahl aus dem Hauptdialg.
2. -> Hauptfenster transferiert die Steuerung zum Hauptdialog.
3. -> Definerfenster transferiert die Steuerung zum Definer Dialog.

Es gibt 2 Checkmark Schaltflächen.

1. Die Schaltfläche "Farbanpassung" löst die Farbanpassung des erfassten Bildes unter Verwendung der Definitionene im Definitionsdialog aus. Wenn die Schaltfläche ausgeschaltet ist, dann wird keine Farbanpassung vorgenommen. Die Anpassungswerte im Definitionsdialog können auch während eines Erfassungsprozesses im Definitionsdialog verändert werden.
2. Die Schaltfläche "Shutdown" sagt dem Programm, dass nach abgeschlossener Erfassung der Rechner heruntergefahren werden soll. Das ist besonders nützlich, wenn über Nacht unbeaufsichtigte Erfassungen vorgenommen werden sollen.

Im Nachrichtenfeld des Hauptdialoges wird angezeigt, wieviele Bilder pro Minute erfasst werde und wann der Prozess vermutlich endet.
Das Nachrichtenfeld zeigt ab und zu auch eine Information an, dass der Rechner im Moment eine Speicherbereinigung (Garbage Collectio) vornimmt. Das ist, um zu Erklären, warum die Erfassung manchmal zu "stottern" scheint.

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Letzte Änderung: 21. Juni  2020 WK