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Einrichtung zur Erfassung, Speicherung
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und Abfragung von optischer Information sich bewegender Objekte.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bildaufzeichnung und Wiedergabe,
die geeignet ist, mittels mindestens einer dreh- kippbar gelagerten Fernsehkamera,
Objektbewegungen im Beobachtungsbereich zu folgen, die so gewonnenen Bildsignale
auf einem geeigneten Speichermedium festzuhalten, um sie zu einem späteren Zeitpunkt
wieder zur Verfügung stellen zu können. Hierbei wird der Erfassungs-, Verfolgungs-
und Speicherungsvorgang nicht durch die Abfragung bereits aufgezeichneter Information
unterbrochen.
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Insbesondere kann eine Einrichtung gemäß der Erfindung im Bereich
zahlreicher Breitensportarten Verwendung finden zum Zweck der Selbstkontrolle der
sportlichen Übungsabläufe.
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Es ist allgemein bekannt, besonders im Bereich des Hochleistungssports,
Übungsabläufe mittels Fernsehkamera und Bildaufzeichnungsgerät festzuhalten, um
die Bildinformation dann über einen Monitor wieder zur Verfügung zu stellen.
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Dies bringt den enormen Vorteil mit sich, daß der Übende, eventuell
direkt nach durchgeführter Übung, die gemachten Fehler nicht nur in ihren Folgen
erkennt, sondern vielmehr bereits im zeitlichen Verlauf der Übung deren Entstehung
und Fortpflanzung durch den gesamten Übungsablauf verfolgen, erkennen und damit
verstehen kann und aus diesem Verständnis heraus schließlich seinen Übungserfolg
optimieren dann (Feedback).
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Um die soeben beschriebenen Vorteile erreichen zu können, durfte bislang
die Zahl der Übenden nicht groß sein, denn am effektivsten ist eine unmittelbar
auf die Übung folgende Kontrolle. Dies bedingte aber bislang eine Unterbrechung
des Aufzeichnungsvorgangs und brachte somit lange Wartezeiten für weitere Übende
mit sich. Desweiteren sind immer mehrere Aufzeichnungen der Übenden notwendig, um
eventuell bereits erkannte Fehler abzustellen und eine nachhaltige Verbesserung
der einzelnen Übungen zu erreichen.
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Der offensichtlichste Nachteil des bisherigen Verfahrens liegt somit
in der Zeitdauer, die ein Aufzeichnungs- und Wiedergabevorgang in Anspruch nimmt,
denn die Übung eines zweiten Übenden konnte erst dann aufgezeichnet werden, nachdem
die Übung des Vorgängers beendet war, eine Bedienungsperson auf dem Bildspeichergerät
den Aufzeichnungsbeginn gesucht hatte und die Aufzeichnung über einen Monitor betrachtet
wurde und schließlich das Aufzeichnungsgerät wieder für weitere Aufnahmen bereit
gemacht wurde.
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Sollte zudem die Möglichkeit der Bildbetrachtung in Zeitlupe sowie
Standbild gegeben werden, welche die Vorteile einer derartigen Bildaufzeichnungs-
und Wiedergabeanlage um ein vielfaches vermehren kann, so ergibt sich als Gesamtzeit
für
einen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorgang: T(G) = T(A) + T(R) + V x T(A) = (V+1)
x T(A) + T(R) wobei T(G) = Gesamtzeit für einen Aufzeichnungs-und Wiedergabevorgang
T(A) = Aufzeichnungsdauer T(R) = Zeitdauer vom Aufzeichnungsende bis zum Wiedergabebeginn
(z.B. Rücklaufzeit des Speichergerätes) V = Variable, die die Zeitanteile der Zeitlupen-
sowie Standbildwiedergabe beinhaltet (bei Zeitlupen- und Standbildverzicht gilt:
V = 1) Hieraus ergibt sich eine Mindestgesamtzeit bei vollständigem Verzicht auf
Zeitlupenwiedergabe sowie Standbildbetrachtung von T(G) min = 2 x T(A) + T(R).
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Während dieser Zeit ist die Bildaufzeichnungs- und Wiedergabeanlage
durch den jeweilig Übenden voll ausgelastet.
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Zwar könnte durch die Verwendung von mehreren Aufzeichnungsgeräten
und Wiedergabemonitoren entsprechend mehr Übungen pro Zeiteinheit aufgezeichnet
werden, jedoch nur unter der Voraussetzung, daß entsprechend mehr Bedienungspersonen
vorhanden sind. Daraus resultieren jedoch sehr hohe Personalkosten. Im Rahmen des
Hochleistungssports, bei dem die allein maßgeblichen Kriterien der Übungserfolg
und die Leistungsverbesserung sind, treten diese hohen Kosten im Rahmen des ohnehin
großen Gesamtaufwandes nicht in den Vordergrund.
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Die Situation im Bereich des Breitensports stellt sich jedoch gänzlich
anders dar. Einmal müssen die finanziellen Möglichkeiten der Benutzer einer derartigen
Bildaufzeichnungs- und Wiedergabeanlage Berücksichtigung finden, d.h.
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jedem Übenden sollte eine mehrmalige Benutzung möglich sein,wobei
zum anderen die wirtschaftliche Rentabilität und der finanzielle Erfolg des Betreibers
einer derartigen Einrichtung maßgebend ist.
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Somit stellt sich die Aufgabe, eine Einrichtung zu schaffen, mittels
der 1. eine sehr große Anzahl von Übenden bei minimalsten Wartezeiten für den Einzelnen
zu bedienen ist, ohne Verzicht auf Zeitlupenwiedergabe sowie Standbildbetrachtung,
2. die Benutzungskosten pro Übendem sehr gering gehalten werden können, um mehrmalige
Benutzungen zu ermöglichen, 3. der Kostenaufwand des Betreibers sich in einem Rahmen
hält, der entweder eine direkte Gewinnerzielung durch den Betrieb der Einrichtung
ermöglicht, oder aber den Gewinnertrag der Hauptunternehmung des Betreibers um ein
entsprechendes Maß steigert (z.B. kostenlose Benutzungsmöglichkeit der Einrichtung
an einem Skilift als Werbemaßnahme), 4. die technische Beschaffenheit der Einrichtung
den Einsatz in den verschiedensten Breitensportarten erlaubt, d.h. sie muß weitestgehendst
witterungs- und temperaturunabhängig sowie sehr bedienungsfreundlich sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der objekterfassende
und- verfolgende Teil der Einrichtung eine manuell fernsteuerbare Kameraeinheit
ist, während die restliche Bildaufzeichnungs- und Wiedergabeanlage so konzipiert
ist, daß sämtliche Schalt- und Bedienungsfunktionen von einem Mikroprozessor durchgeführt
werden können.
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Die hierdurch erzielbaren Vorteile liegen darin, daß aufgrund dieses
wirtschaftlich effitienten Systens der Benutzer kostengünstig und ohne lange Wartezeiten
in Kauf nehmen zu müssen, in den Genuß der Vorteile der Selbstkontrolle mittels
Beldaufzeichnung und -wiedergabe kommen kann. Die nach dem bisherigen Verfahren
nötigen Absprachen zwischen Benutzer und Bedienungsperson hinsichtlich Start-bzw.
Endpunkt der Übung entfallen völlig, da ein Übungsparcours festgelegt wird, an dessen
Anfangspunkt ein Informationsmonitor die nötigen Bedienungs- und Startanweisungen
erteilt, und ein Münzautomat nach entsprechender Beschickung mit Entgelt die Einrichtung
in Gang setzt. Hierdurch verringert sich die Zeitdauer, während der ein Benutzer
mit seiner Übung die Einrichtung so auslastet, daß keine weitere Übung aufgezeichnet
werden kann, auf die reine Aufnahmezeit (der sehr geringe Zeitanteil für die Rückführung
der Kameraeinheit vom Endpunkt zum Startpunkt der Übungen sei hier vernachlässigt).
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Beschreibung Mit (1) ist in der Zeichnung ein Prozeßrechner bezeichnet,
welcher allgemein bekannter Bauart ist und neben der nötigen Anzahl von Eingangs-
sowie Ausgangsports zur parallelen Datenübertragung auch über eine serielle Schnittstelle
verfügt. Vorzugsweise wird bei der erfindungsmäßigen Einrichtung eine Datenübertragung
in parallleler Form gewählt.
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Sollten jedoch längere Wege zu überbrücken sein, so empfiehlt sich
ein serieller Datenverkehr. Des weiteren verfügt der Prozeßrechner über einen HF-Ausgang
über welchen er den Monitor (2) mit Signalen speist. Sollten jedoch wegen sehr langer
Kabelwege die Signale zu schwach am Monitor (2) erscheinen, so kann entweder ein
geeigneter Verstärker eingesetzt werden oder aber es kann am Monitor (2) ein Terminal
eingesetzt werden, das von seriellen Daten gespeist, das Monitorsignal erzeugt.
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Die Startvorrichtung (3) befindet sich wie auch Monitor (2) am Startplatz
der Übenden und besteht aus einer Celdeinwurfvorrichtung, einem Münzprüfer mit elektrischem
Kontaktgeber, einer Geldeinwurfverriegelung, sowie einer Starttaste, welche bei
Startbereitschaft durch den Benutzer betätigt wird.
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Die Kameraeinheit (4) besteht aus: a) einer Fernsehkamera, vorzugsweise
einer Videofarbkamera, welche mit einem Motorzoom (Brennweite des Objektivs den
örtlichen Verhältnissen entsprechend) ausgestattet ist.
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Das Motorzoom ist fernbedienbar ausgeführt, b) einem elektromotorisch
betriebenen Dreh- Kippgelenk, welches Drehbegrenzer enthält, sowohl für die horizontale
Drehbewegung zur Verhinderung einer Verwicklung der Anschlußkabel, als auch für
die vertikale Kippbewegung zur Verhinderung des direkten Einfalls von Sonnenlicht
ins Objektiv,
c) zwei digitalen Winkelgebern zur Rückmeldung des
jeweiligen Dreh- bzw. Kippwinkels an den Prozeßrechner (1).
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Das Steuerpult (5) besteht aus: a) einem Steuerknüppel mit vier Schaltpositionen
(vor - rück -links - rechts) zur Steuerung der Dreh- sowie Kippbewegungen der Kameraeinheit
(4). Die Steuerung wird hierbei dergestalt durchgeführt, daß die vom Steuerknüppel
gelieferten Signale an den Prozeßrechner (1) geführt werden und dort so aufbereitet
werden, daß ein ruckfreies Anfahren sowie Anhalten der Elektromotore des Dreh- Kippgelenkes
ermöglicht wird.
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Gleichzeitig ist über die Software des Prozeßrechners (1) eine variable
Festlegung der Maximal drehzahlen der Elektromotore möglich.
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b) den beiden Tastern, welche die beiden Funktionen des Motorzooms
steuern, c) dem Taster "Start", d) dem Taster "Aufnahmeende", e) einem Lautsprecher
zur Alarmierung des Bedieners, f) zwei weiteren Tastern für evtl. Sonderfunktionen.
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Der Multiplexer (6) führt das Fernsehsignal der Kameraeinheit wahlweise
an eines der beiden Bildspeichergeräte (7) bzw. (8), um dort über den weiteren Multiplexer
(12) zum Wiedergabemonitor (11) zu gelangen. Die Weiche (9) dient dabei zum Anschluß
weiterer Bildwiedergabegeräte wie z.B. einer Bildleinwand.
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Mit (10) ist ein lOer Tastenfeld bezeichnet, welches zur Codeeingabe
durch den Benutzer sowie zur Wahl von Zeitlupe sowie Standbild dient.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung ist der Prozeßrechner
(1) mit einer Echtzeituhr ausgestätttet, um die jeweilige Uhrzeit auf dem Monitor
(2) dem Benutzer als persönlichen Abrufcode anzuzeigen.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsmäßigen Einrichtung
wird
die Startvorrichtung (3) mit einer Startschranke versehen, welche einen Timer in
Gang setzt. Die Zeitnahme am Übungsende erfolgt über geeignete Geber wie z.B. einer
Lichtschranke. Der aktuelle Stand des Timers wird dem Eingangssignal des Bildaufzeichnungsgerätes
zugemischt und somit bei der Wiedergabe über den Monitor (11) dem Benutzer angezeigt.
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Für bestimmte Einsatzbedingungen empfiehlt sich, die Kameraeinheit
mit einer elektromotorisch betriebenen, ebenfalls vom Steuerpult (5) ferbedienbaren
Focussiereinrichtung auszustatten.
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Desweiteren empfiehlt sich der Einbau von, vom Prozeßrechner (1) ferbedienbaren,
"Stand by" Funktionen sowohl bei der Fernsehkamera zur Schonung der Aufnahmeröhre
während der Zeiten, in denen die Einrichtung zwar in Betrieb ist, aber nicht benutzt
wird,als auch bei den Monitoren (11) und (13) zur Dunkeltastung.
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Für die im Freien befindlichen Bestandteile der erfindungsmäßigen
Einrichtung sind Wetterschutzgehäuse anzubringen. Bei tiefen Temperaturen (Winterbetrieb)
sind die Wetterschutzgehäuse sowohl der Kameraeinheit als auch der Monitore thermostatisch
beheizbar auszuführen. Sollten die zum Einsatz kommenden Bildspeichergeräte Videobandaufzeichnungsgeräte
sein, ist auf deren enorme Empfindlichkeit hinsichtlich Temperaturänderungen bzw.
Feuchtigkeit Rücksicht zu nehmen, d.h. sollte ihre Unterbringung in gleichmäßig
beheizbaren festen Gebäuden nicht möglich sein, so sind sie ebenfalls in Gehäusen
mit Heizungen, welche eine größtmögliche Temperaturkonstanz bieten, unterzubringen.
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Zusätzlich sind gegenbenfalls feuchtigkeisbindende Mittel in das Gehäuse
einzubringen.
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Neben den bereits erwähnten Gehäusen müssen beim Einsatz der erfindungsmäßigen
Einrichtung die zur Verwendung kommenden Monitore zur Verhinderung von Reflexionen
mittels Lichttubus sowie geeigneter reflexionsverhindernder und
UV-sperrender
Filter ausgestattet werden. Sind für bestimmte Anwendungen große Entfernungen,z.B.
zwischen Kameraeinheit und Bildspeichergeräten oder zwischen Bildspeichergeräten
und Wiedergabemonitoren,zu überbrücken, können entweder Signalverstärker in Einsatz
gebracht werden oder aber die Signalübertragung,sowohl von Bildsignalen als auch
von Steuersignalen, findet über eine geeignete, bidirektional arbeitende, Sende-
und Empfangsanlage statt.
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Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus
der Möglichkeit, durch Verwendung mehrerer erfindungsmäßigen Kameraeinheiten sowie
weiterer Multi-Plexer, eine über große Distanzen verlaufende sportliche Übung aufzuzeichnen
(z.B. eine ganze Skiabfahrt über mehrere Abfahrtshänge) dergestalt, daß jeder weiteren
verwendeten Kamera jeweils ein Multiplexer für das Bildsignal, sowie ein Multiplexer
für die Steuersignale des Prozeßrechner (1) zugeordnet werden.
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Die Kameraeinheiten werden dabei, bei derjenigen beginnend, welche
der Startvorrichtung am nächsten liegt, vom Bediener beschaltet und in dem Augenblick,
wieder abgeschaltet, sobald sich der Benutzer der darauffolgenden Kameraeinheit
soweit genähert hat, daß sich eine bessere Sichtmöglichkeit ergibt.-Die hierbei
zur Verwendung kommenden Kameraeinheiten besitzen zweckmäßigerweise eine selbsttätige
Rückstelleinrichtung bezüglich des Dreh- sowie Kippwinkels, sowie des Zooms, d.h.
sobald der Bediener von einer gerade in Funktion befindlichen Kameraeinheit auf
die darauffolgende umschaltet, muß sich die soeben abgeschaltete Kameraeinheit in
eine+; bei ihrer Montage festgelegte, Anfangsposition bezüglich ihres Dreh- sowie
Kippwinkels selbsttätig begeben.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Umschaltung
von einer Kameraeinheit auf die darauffolgende automatisch mittels geeigneten Gebern,
welche bei einem bei der Montage der Kameraeinheiten einstellbaren Dreh-bzw. Kippwinkel
die Umschaltung ausführen.
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Beschreibung der Funktionsweise Über den vom Prozeßrechner (1) angesteuerten
Monitor (2) wird permanent eine Bedienungsanweisung sowie allgemeine Information,
die erfindungsgemäße Einrichtung betreffend, wiedergegeben.
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Nach Beschickung der Startvorrichtung (3) mit entsprechendem Entgelt
durch den Benutzer, liefert diese ein Signal an den Prozeßrechner (1), welcher über
den Monitor (2) dem Benutzer seinen persönlichen Abrufcode anzeigt, sowie ihm mitteilt,
bei Startbereitschaft die Starttaste an der Startvorrichtung (3) zu betätigen. Gleichzeitig
veranlaßt der Prozeßrechner (1) die Schließung der Geldeinwurfverriegelung der Startvorrichtung
(3).
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Sobald die Starttaste der Startvorrichtung (3) betätigt wird, liefert
diese ein Signal an den Prozeßrechner (1). Dieser informiert mittels Tonsignal über
den im Steuerpult (5) integrierten Lautsprecher, die Bedienungsperson über die Startbereitschaft
des Benutzers. Ist der Bediener zur Aufnahme bereit, beobachtet er über den Monitor
(13) die Übung des Benutzers und betätigt den im Steuerpult (5) befindlichen Taster
"Start".
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Dies bewirkt, daß der Prozeßrechner (1) a) über den Multiplexer (6)
das jeweilig aufnahmebereite Bildspeichergerät (7) bzw. (8) beschaltet, b) in dem
beschalteten Gerät ein Merkersignal zur späteren Wiederauffindung des Aufnahmebeginns
setzt (z.B. Benutzung des Bandzählwerks oder der Tonspur bei Bandgeräten), c) das
ausgewählte Gerät in Aufnahmefunktion setzt, d) über den Monitor (2) eine Startanweisung
ausgibt (evtl.
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durch ein Tonsignal unterstützt), e) laufend die Stellung des Steuerknüppels
im Steuerpult (5) abfragt, f) das Dreh- Kippgelenk der Kameraeinheit (4) entsprechend
der Stellung des Steuerknüppels nachstellt, g) die Einwurfverriegelung der Startvorrichtung
(3) freigibt,
h) nach kurzer Zeit über Monitor (2) erneut die Bedienungsanleitung
ausgibt, i) die beiden Taster für das Motorzoom laufend abfragt, sowie j) das Motorzoom
diesen Schalterstellungen entsprechend, betätigt.
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Hat der Benutzer seine Übung beendet, do betätigt der Bediener den
im Steuerpult (5) integrierten Taster "Aufnahmeende". Dies bewirkt, daß der Prozeßrechner
(1) k) in dem aufzeichnenden Bildspeichergerät ein weiteres Merkersignal zum späteren
Wiederauffinden des Aufzeichnungsendes setzt, 1) dieses Bildspeichergerät in Rücklauffunktion
setzt, m) beim Auftreten des zuerst gesetzten Merkersignals den Rücklauf stoppt,
n) den Multiplexer (6) umschaltet, i) die Kameraeinheit (4) über das Dreh- Kippgelenk
auf die Startvorrichtung (3) ausgerichtet (die Positionsrückmeldung erfolgt über
geeignete Geber am Dreh- Kippgelenk), p) den Multiplexer (12) auf das,nun wi edergabebereite
Bildspeichergerät umschaltet.
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Der Benutzer gibt nun über das Tastenfeld (10) den über den Monitor
(2) zu Beginn der Übung erhaltenen persönlichen Abrufcode ein, worauf der Prozeßrechner
(1) q) den Wiedergabemonitor (11) einschaltet (Aufhebung der Dunkeltastung) r) das
betreffende Bildspeichergerät in Wiedergabefunktion setzt, s) sofern von der Startvorrichtung
(3) dein weiteres Signal ansteht, die Kameraeinhei (4) in den "Stand by" Modus versetzt.
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Nach begonnener Bildwiedergabe hat der Benutzer die Möglichkeit durch
Betätigen von bestimmten Tasten des Tastenfeldes (10) Zeitlupe sowie eine zeitlich
begrenzte
Standbildbetrachtung zu wählen.
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Beim Auftreten des zuletzt gesetzten Merkersignals stoppt der Prozeßrechner
(1) die Wiedergabefunktion des Bildspeichergerätes.
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Ausführungsbeispiel: In der Nähe der Talstation einer Skiliftanlage
wird eine Einrichtung gemäß der Erfindung wie folgt betrieben: An einem geeigneten
Ort des Talstationsgebäudes, von dem aus gute Sicht auf einen Abfahrtshang besteht,
wird eine erfindungsgemäße Kameraeinheit (4) schwingungs- und erschütterungsfrei
montiert.
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Eine Startvorrichtung (3) sowie ein Monitor (2) sind in einiger Höhe
des von der Kameraeinheit (4) einsehbaren Abfahrtshanges an Halterungen montiert.
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In dem Raum der Talstation, in dem üblicherweise Personal für besondere
Einsätze wie z.B. Rettung von Verletzten etc. in Bereitschaft ist, befindet sich
der Kontrollmonitor (13), sowie das Steuerpult (5).
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In einem kleinen Holzhäuschen, welches ein Sichtfenster unter einem
Vordach besitzt (Ausrichtung des Sichtfensters nach Norden wegen des Sonnenstands)
befindet sich der Wiedergabemonitor (11). Das Tastenfeld (10) ist neben dem Sichtfenster
angebracht und besteht aus einer Folientastatur.
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In einem weiteren Raum der Talstation der Skiliftanlage sind die Videorecorder
(7) und (8) sowie die Multiplexer (6), (12) sowie der Prozeßrechner (1) untergebracht.
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Die erfindungsmäßige Einrichtung kann hier, ohne jegliche Personalkosten
betrieben werden, da das gesamte Personal in die Bedienung des Steuerpults (5),
aufgrund der äußerst einfachen Bedienbarkeit, eingewiesen werden kann. In Zeiten
anderweitiger Auslastung des Personals, kann z.B.
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mittels einer Sonderfunktionstaste des Steuerpults (5) über den Monitor
(2) eine kurzfristige Außerbetriebsetzung der Einrichtung angezeigt werden.
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Für den Skiliftunternehmer ergibt sich neben dem unmittelbaren Erlös
aus dem Betrieb der Einrichtung natürlich der wesentlich höher zu bewertende Nebeneffekt,
daß sein Skilift besser frequentiert wird, denn das Vorhandensein
einer
derartigen Einrichtung bringt ihm eine Vielzahl neuer Liftkunden.
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