1 運(yùn)動(dòng)相機(jī)系統(tǒng)介紹

 

相比于傳統(tǒng)的數(shù)碼相機(jī)，運(yùn)動(dòng)相機(jī)采用電子防抖的方式，在實(shí)際拍攝時(shí)只有部分的畫面，通過(guò)內(nèi)置陀螺儀和加速度計(jì)對(duì)攝像機(jī)抖動(dòng)方向進(jìn)行模糊判斷，利用處理器的資源進(jìn)行計(jì)算、并對(duì)剩下的畫面進(jìn)行補(bǔ)充，從而產(chǎn)生防抖的效果。隨著處理器的不斷發(fā)展，電子防抖由于其成本的優(yōu)勢(shì)，成為了運(yùn)動(dòng)相機(jī)的主流防抖方式。

 

詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)相機(jī)系統(tǒng)框圖如下：

 

 

信號(hào)鏈部分，麥克風(fēng)和鏡頭模組采集音視頻信號(hào)，通過(guò)相應(yīng)的編解碼器后送入MCU進(jìn)行處理，采用用戶自定義的防抖的算法，最終將清晰的視頻還原出來(lái)。

 

音頻編解碼器設(shè)備的主要組件是模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）和數(shù)據(jù)接口總線，用于在編解碼器和微控制器（ MCU）或DSP。隨著便攜式應(yīng)用程序中系統(tǒng)復(fù)雜度的增加和尺寸的減小，功能集成成為設(shè)計(jì)人員的一種有吸引力的選擇。用戶可以使用I2C™或SPI™通信協(xié)議進(jìn)行訪問(wèn)配置音頻編解碼器的相關(guān)寄存器。該器件可以在嘈雜的環(huán)境中從低電平遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)中提取清晰的語(yǔ)音/多麥克風(fēng)陣列。可能還需要一些邏輯器件如電平轉(zhuǎn)換器件來(lái)匹配Flash或者外設(shè)接口與處理器之間的電平不兼容的問(wèn)題。

 

電源軌部分，通常是5V的USB接口，經(jīng)過(guò)充電芯片為系統(tǒng)供電/鋰電池進(jìn)行充電。當(dāng)沒(méi)有外接外部供電時(shí)，電池會(huì)經(jīng)過(guò)高效率的DC-DC芯片為系統(tǒng)提供電能。為了保證畫質(zhì)的穩(wěn)定以及MCU的性能，通常采用具有低噪聲的LDO對(duì)鏡頭模組以及MCU的時(shí)鐘供電。

 

動(dòng)相機(jī)系統(tǒng)中。電池的節(jié)數(shù)大都是在1節(jié)。隨著人們對(duì)于高品質(zhì)視頻的追求，在畫質(zhì)以及幀數(shù)提升的同時(shí)，處理器的功耗也會(huì)隨之不斷增加。TI的充電芯片還可以提電源路徑管理的功能，可以靈活的配置充電過(guò)程中電源輸入、電池與系統(tǒng)負(fù)載之間的關(guān)系，還可以通過(guò)JEFET根據(jù)實(shí)際溫度調(diào)節(jié)合適的充電電流。高效率的供電方案可以減小系統(tǒng)的體積并且延長(zhǎng)使用時(shí)長(zhǎng)，也降低了開發(fā)者的設(shè)計(jì)難度。

 

運(yùn)動(dòng)相機(jī)對(duì)芯片的封裝和功耗有嚴(yán)格的要求。TI的產(chǎn)品非常的豐富，這里簡(jiǎn)單推薦幾款I(lǐng)C，關(guān)心的指標(biāo)主要是功耗和封裝。

 

運(yùn)動(dòng)相機(jī)方案匯總

 

 

1.2 手持穩(wěn)定器系統(tǒng)介紹

         

手持穩(wěn)定器又稱手持云臺(tái)，是無(wú)人機(jī)云臺(tái)的衍生品，將無(wú)人機(jī)上運(yùn)用的自動(dòng)穩(wěn)定協(xié)調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)運(yùn)用轉(zhuǎn)移到手機(jī)（或相機(jī)）拍攝上，是一種高科技的便攜式移動(dòng)攝影器材。相對(duì)于傳統(tǒng)的斯坦尼康式機(jī)械穩(wěn)定器，手持云臺(tái)這種電子穩(wěn)定器極大的簡(jiǎn)化了拍攝者的拍攝難度。該裝置內(nèi)置的陀螺儀傳感器檢測(cè)到三軸抖動(dòng)的位置和方向后，通過(guò)MCU處理這些數(shù)據(jù)并且驅(qū)動(dòng)俯仰軸，橫滾軸以及航向軸的三個(gè)電機(jī)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生與我們手部抖動(dòng)相反的作用力，從而抵消畫面的震動(dòng)，實(shí)現(xiàn)拍攝視頻的穩(wěn)定性。

 

詳細(xì)的手持穩(wěn)定器系統(tǒng)框圖如下：

 

 

手持穩(wěn)定器方面對(duì)芯片的封裝和功耗也有嚴(yán)格的要求。如下是TI在手持穩(wěn)定器方面解決方案匯總。

 

手持穩(wěn)定器方案匯總

 

       

電源軌部分，一般通過(guò)USB接口，采用充電芯片為系統(tǒng)供電/鋰電池進(jìn)行充電?？紤]到云臺(tái)無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的效率，通常會(huì)采用多節(jié)鋰電池為電機(jī)驅(qū)動(dòng)供電，較高的母線電壓還可以降低主回路中的電流，減少不必要的線損。此外，為了保證系統(tǒng)的性能和待機(jī)時(shí)長(zhǎng)，還需要采用高效的降壓芯片為處理器進(jìn)行供電，以及低噪聲的LDO為處理器的時(shí)鐘提供基準(zhǔn)。

 

信號(hào)鏈部分：通過(guò)兩個(gè)線性霍爾傳感器檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)位置的偏移，處理器將檢測(cè)到三軸抖動(dòng)的位置和方向的偏移量，執(zhí)行相應(yīng)的算法。通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)補(bǔ)償該偏移量，最終實(shí)現(xiàn)視頻的穩(wěn)定拍攝。

 

針對(duì)相機(jī)應(yīng)用，TI網(wǎng)站還有非常豐富的設(shè)計(jì)方案可供參考，包括產(chǎn)品框圖、參考設(shè)計(jì)、熱門產(chǎn)品等等。

 

 

 

推薦閱讀：