title: Highspeed Fotografie
title: Embedded Systems und Mikrocontroller im Vergleich
titleType: Subtitle
Creators: name: Knopper, Stefan
Publisher: name: FH CAMPUS 02 (CAMPUS 02 Fachhochschule der Wirtschaft)
Year: 2023
Subjects: subject: 006 Spezielle Computerverfahren

description: Aufgrund des technischen Fortschritts der letzten Jahrzehnte hat sich das Bild des Fotografen stark gewandelt. Durch die immer besser werdenden Produktionsverfahren und dem damit verbundenen Fallen der Produktionskosten, sind hochwertige Spiegelreflexkameras bereits für wenige hundert Euro erhältlich. Dies ist einer der Gründe warum die Fotocommunity in den letzten Jahren einen wahren Boom erlebt hat. Fotoenthusiasten rund um die Welt teilen im Internet ihre Erfahrungen und Anleitungen, um in die verschiedenen Bereiche der Fotografie einzutauchen. Einer dieser Bereiche ist die Highspeed-Fotografie, welche zu den am schwersten zugänglichen Gebieten in der Fotografie zählt, da viele der möglichen Ausprägungen, wie etwa Tropfenfotografie und Ballistik Shooting, nur mit spezieller Hardware umsetzbar sind. Während einfache Settings, wie beispielsweise das Fotografieren eines fallenden Topfens, noch manuell durch Probieren machbar sind, gibt es komplexere Szenarien, wie Tropfen-auf-Tropfen Bilder, die ohne spezielle Hardware nicht realisierbar sind. Oftmals wird im Hobbyfotografie-Bereich ein Mikrocontroller wie der Arduino UNO eingesetzt. Diese Mikrocontroller haben allerdings den Nachteil, dass sie für Anwender ohne entsprechende Kenntnisse nur schwer programmierbar sind und dem Benutzer kein grafisches Interface anbieten, um alle benötigten Einstellungen vornehmen zu können. Um diese Einschränkungen des Mikrocontrollers zu umgehen, wird in dieser Arbeit ein Raspberry Pi genutzt, welcher ein Embedded System darstellt und damit zwar eine grafische Oberfläche und Netzwerkfähigkeit bietet, jedoch nicht echtzeitfähig ist. Im Zuge dieser Arbeit wird nun mithilfe einer Literaturrecherche und Experimenten ein Raspberry Pi soweit optimiert, dass er in der Lage ist Echtzeitanwendungen im Bereich der Highspeed-Fotografie durchzuführen. Durch einen Vergleich der Ergebnisse zwischen einer Microcontroller – basierten und einer Raspberry Pi Lösung wird analysiert, ob der Raspberry Pi nach den durchgeführten Verbesserungen in der Lage ist, eine ausreichende Echtzeitfähigkeit für die Highspeed-Fotografie zur Verfügung zu stellen und somit Highspeed Fotografie zu ermöglichen.
description: Due to technical improvements made in the last decade, photography has changed significantly. Improvements in manufacturing processes have lowered production costs and made singlelens reflex cameras available for only a few hundred euros. This is one of the reasons for the enormous increase in the number of photographers in the last few years. Photo enthusiasts around the world are sharing their experiences and tutorials on various aspects of photography. One of these aspects is high-speed photography. This practice is difficult to practice because special hardware is required to work on complex methods such as drop photography or ballistic shootings. Hobby photographers often use a microcontroller, such as the Arduino UNO. The disadvantage of this device is that it is hard to program for users lacking prior programming knowledge. Currenly, it is not possible to run software on the device which could assist the user with a graphical user interface for adjusting the settings or sharing data with other users on the internet. This thesis uses a Raspberry Pi, a type of embedded system, to overcome the limitations of a microcontroller. The Raspberry Pi uses a Linux-based operating system which features a graphical user interface and network connectivity, but does not run real-time applications. As a part of this thesis, a literature research and experiments were performed to optimize a Raspberry Pi such that it can run real-time software for high-speed photography. To this end, a real-time patch was to the operating system. After the optimization, several tests were executed for both systems. The comparison and analysis of the results showed if the executed improvements on the operating system of the Raspberry Pi enabled to run real-time applications with sufficient performance for high speed photography on this device.