Framegrabber

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Der Framegrabber oder Videograbber (zu deutsch etwa Bildfangschaltung) ist in der ursprünglichen Bedeutung eine elektronische Schaltung, die zum Digitalisieren analoger Videosignale verwendet wurde. Da mittlerweile fast alle Videokameras die Digitalisierung der Signale intern erledigen und nur noch digitale Videosignale ausgeben, verlieren Framegrabber in der Videotechnik zunehmend an Bedeutung. Stattdessen werden digitale Framegrabber benutzt, um Kameras an die unterschiedlichsten Systeme anzuschließen, wenn diese nicht über eine übliche Daten-Schnittstelle wie z. B. USB verfügen.

Funktion[Bearbeiten]

Die Aufgabe des Framegrabbers besteht immer darin, sich an das Datenformat der Kamera anzupassen und das gelieferte Bildmaterial im Zielformat weiterzugeben oder zu speichern. Oftmals erlauben dabei digitale Framegrabber bereits eine intelligente Vorverarbeitung der aufgenommenen Bildsequenzen, z. B. Helligkeits- und Kontrastanpassung. Im Bereich der industriellen Bildverarbeitung erfassen FrameGrabber die Bilddaten oftmals direkt aus den Halbleiterbildsensoren und führen aufwändige Berechnungen und Vorverarbeitungen, wie non uniformity correction, binning und Skalierung durch.

Aufbau eines Analog-FrameGrabbers[Bearbeiten]

ISA-Framegrabber-Karte

Der Framegrabber besteht im Wesentlichen aus einem Analog-Digital-Wandler, dem ein Sample-and-Hold-Verstärker vorgeschaltet ist. Der Analog-Digital-Wandler ordnet einem bestimmten Spannungspegel am Signaleingang eine natürliche Zahl zu. So wird das Videosignal in eine Folge von Zahlen umgesetzt, die in einem Speicher (Random Access Memory) abgelegt werden. Zusätzliche Schaltkreise bestimmen die Zeitpunkte der Synchronisation am Bildanfang und an den Zeilenanfängen und rekonstruieren das Taktsignal für die Digitalisierung. Mit dieser Information können die Zahlenwerte zu einer Bildmatrix angeordnet werden, wie sie z. B. auf einem Computerbildschirm angezeigt werden kann. Eine technische Realisierung des Framegrabber findet sich z. B. in Form von PC-Steckkarten für den ISA- oder den PCI-Bus sowie externer Video-Digitizer über USB zur Erfassung alter Videofilme.

Analoge Framegrabber erfassen in der Regel Signale des klassischen analogen VGA-Standards, analoges S-Video, analog SCART, analog RGB von CAD-Monitore (CRT) etc.

Aufbau eines Digital-FrameGrabbers[Bearbeiten]

Digitale Framegrabber erfassen entweder ein genormtes Bildformat wie DVI, HDMI oder Cameralink oder sie passen sich an eine herstellerspezifisches, proprietäres Format an und überführen es in ein Zielformat. Digitale FrameGrabber existieren sowohl als USB- und Firewire-Interfaces, als auch mit PCIe- und GTP-Anschluss, die zum Einsatz in PCs und PC-nahen Applikationen vorgesehen sind. Ferner werden gekapselte Framegrabber als Modul oder als Schaltungsteil in bestehende bildgebende Systeme wie Lidar-Systeme, Radare, Röntgengeräte, Wärmebildkameras u.ä. integriert, um proprietäre Formate zu konvertieren und eine Anbindung an die Aussenwelt zu schaffen. Oft haben diese Frame Grabber Module einen standardisierten Ausgang wie z. B. CameraLink oder Gigabit Ethernet (GigE, bzw GigE-Vision).

Digitale Framegrabber sind in der Regel mit programmierbaren Funktionen ausgestattet, deren Parameter vom Benutzer beeinflussbar sind. Es existieren auch vollständig programmierbare Systeme auf FPGA-Basis.