ARDUINO Shield per uscita video Ultimo aggiornamento 6 gennaio 2013

Lo Shield Video è uno Shield per Arduino che permette di effettuare molti esperimenti  video, il progetto è basato sulla scheda Video Experimenter prodotta dalla Nootropic Design.
Sovrapposizione di testo e grafica su un segnale video da una fotocamera, DVR, lettore DVD, videoregistratore o qualsiasi altra fonte di video composito.
Permette la cattura bassa risoluzione di fotogrammi video per la visualizzazione di immagini o di elaborazione video.
Può eseguire il rilevamento di oggetti per progetti di visione artificiale.
Funziona secondo lo standard PAL utilizzando l'ingresso Video dei televisori anche di ultima generazione.
Utilizza i pin digitali 2, 6, 7, 8, 9 e facoltativamente. Utilizza pin analogico 2.

Come funziona

Lo shield utilizza l'integrato LM1881 che è un separatore di sincronizzazione video per rilevare la temporizzazione della sincronizzazione verticale e orizzontale in un segnale video composito.
La libreria TVout utilizza queste informazioni di temporizzazione e di sincronizzazione per sovrapporre il  contenuto sul segnale video.
Il microcontrollore ATmega328 sulla Arduino include un comparatore analogico che può essere utilizzato per rilevare la luminosità del segnale video in qualsiasi punto nel tempo.
Utilizzando queste informazioni di luminosità, è possibile  l' acquisizione  a bassa risoluzione delle immagini in bianco e nero nel frame buffer TVout.
La capacità di acquisire informazioni immagine in memoria consente di implementare semplici esperimenti di computer vision.

Scheda Video Experimenter originale prodotta dalla Nootropic Design.

Prototipo della scheda da me realizzata

Sulla Rivista Elettronica IN N° 165 Aprile 2012 è presente un articolo dal titolo Overlay video sperimentale con Arduino e LM 1881 a cura di Marco Magagnin che tratta una scheda.

Librerie TVout

Lo shield video richiede per l'utilizzo con Arduino di un'apposita libreria: TVout-VE.zip

Esempio di visione tramite la scheda

Realizzazione della scheda

File formato EAGLE

Elenco componenti C1,2,3 100 nF multistrato P1 1MΏ TRIMMER P2 10k Ώ TRIMMER R1 680 Ώ 1/4W 5% R2 330 Ώ 1/4W 5% R3 1 kΏ 1/4W 5% D1,2 Diodo 1N4007 IC1 LM1881 + zoccolo 8 pil SI J3,J4 Presa RCA da CS JP1 Pin head maschio 1x8 JP2 Pin head maschio 1x4 JP3,4 Pin head maschio 1x6 JP5 Pin head maschio 1x3 + 1 ponticello RESET Pulsante da CS S1 Deviatore da CS

LM1881 Video Sync Separator
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

1N4007 -  Diodo general purpose 1000V - 1A
Piedinatura	Datasheet	Foto

Realizzazione pratica.

Per la costruzione della scheda si procederà iniziando dalla realizzazione del circuito stampato il cui lato rame in scala 1:1
Per la sua realizzazione si utilizzerà una basetta in vetronite (monofaccia) di dimensioni 55x37 mm, il metodo potrà essere quello della fotoincisione o del trasferimento termico utilizzando i cosiddetti fogli blu (PRESS-N-PELL), in questo caso ricordo che l’immagine delle tracce del circuito dovrà essere speculare.

Circuito stampato.

Una volta inciso il rame, si verificherà in controluce o mediante l’utilizzo di un multimetro che non vi siano cortocircuiti soprattutto tra le piste più vicine.
Si passerà quindi alla foratura della stessa, utilizzando principalmente una punta da 0,8 mm, mentre si utilizzeranno una da 1mm per le pin strip.
In seguito si potrà passare al posizionamento e alla saldatura dei componenti seguendo lo schema visibile sotto.

Disposizione dei componenti.

Per la saldatura si utilizzerà un piccolo saldatore a punta fine, della potenza di circa 25 – 30 W.
S’inizierà dalle resistenze e i diodi prestando attenzione in quanto sono polarizzati, si potrà quindi, procedere con il pulsante, i trimmer, lo zoccolo dell' integrato, i condensatori.   Si concluderà con le pin strip e i connettori RCA
Terminato la saldatura si potrà inserire l'integrato LM1181 nell' apposito zoccolo facendo attenzione alla tacca di riferimento.

Uso della scheda

Il trimmer P1 viene utilizzato per regolare il valore RSET per il chip LM1881 sync separatore. Normalmente occorre tenere questa al minimo, ma se si verificano dei tremolii verticali, si può aumentare il valore'. Questa regolazione è utile anche per l'acquisizione di dati da una trasmissione.
Il trimmer P2 consente di regolare facilmente la tensione analogica soglia utilizzata dal comparatore  analogico.di Arduino, ciò consente di regolare il valore di soglia di luminosità durante la cattura di fotogrammi video.
Il ponticello JP5 rimovibile permette di controllare la sorgente del segnale di sincronizzazione video. Tipicamente si utilizza l'ingresso video come sorgente del segnale di sincronizzazione video. Ma si può anche utilizzare la libreria TVout senza un segnale di ingresso con la generazione del segnale di sincronizzazione sul digitale pin 9
Il piccolo interruttore S1 permette di controllare se il segnale video in ingresso originale è incluso nell'output. Ecco come queste impostazioni influenzano l'output: