1 運動相機系統(tǒng)介紹

 

相比于傳統(tǒng)的數(shù)碼相機，運動相機采用電子防抖的方式，在實際拍攝時只有部分的畫面，通過內置陀螺儀和加速度計對攝像機抖動方向進行模糊判斷，利用處理器的資源進行計算、并對剩下的畫面進行補充，從而產生防抖的效果。隨著處理器的不斷發(fā)展，電子防抖由于其成本的優(yōu)勢，成為了運動相機的主流防抖方式。

 

詳細的運動相機系統(tǒng)框圖如下：

 

 

信號鏈部分，麥克風和鏡頭模組采集音視頻信號，通過相應的編解碼器后送入MCU進行處理，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。

 

音頻編解碼器設備的主要組件是模數(shù)轉換器（ADC），數(shù)模轉換器（DAC）和數(shù)據接口總線，用于在編解碼器和微控制器（ MCU）或DSP。隨著便攜式應用程序中系統(tǒng)復雜度的增加和尺寸的減小，功能集成成為設計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)議進行訪問配置音頻編解碼器的相關寄存器。該器件可以在嘈雜的環(huán)境中從低電平遠場信號中提取清晰的語音/多麥克風陣列。可能還需要一些邏輯器件如電平轉換器件來匹配Flash或者外設接口與處理器之間的電平不兼容的問題。

 

電源軌部分，通常是5V的USB接口，經過充電芯片為系統(tǒng)供電/鋰電池進行充電。當沒有外接外部供電時，電池會經過高效率的DC-DC芯片為系統(tǒng)提供電能。為了保證畫質的穩(wěn)定以及MCU的性能，通常采用具有低噪聲的LDO對鏡頭模組以及MCU的時鐘供電。

 

動相機系統(tǒng)中。電池的節(jié)數(shù)大都是在1節(jié)。隨著人們對于高品質視頻的追求，在畫質以及幀數(shù)提升的同時，處理器的功耗也會隨之不斷增加。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程中電源輸入、電池與系統(tǒng)負載之間的關系，還可以通過JEFET根據實際溫度調節(jié)合適的充電電流。高效率的供電方案可以減小系統(tǒng)的體積并且延長使用時長，也降低了開發(fā)者的設計難度。

 

運動相機對芯片的封裝和功耗有嚴格的要求。TI的產品非常的豐富，這里簡單推薦幾款IC，關心的指標主要是功耗和封裝。

 

運動相機方案匯總

 

 

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，是無人機云臺的衍生品，將無人機上運用的自動穩(wěn)定協(xié)調系統(tǒng)的技術運用轉移到手機（或相機）拍攝上，是一種高科技的便攜式移動攝影器材。相對于傳統(tǒng)的斯坦尼康式機械穩(wěn)定器，手持云臺這種電子穩(wěn)定器極大的簡化了拍攝者的拍攝難度。該裝置內置的陀螺儀傳感器檢測到三軸抖動的位置和方向后，通過MCU處理這些數(shù)據并且驅動俯仰軸，橫滾軸以及航向軸的三個電機，通過轉動來產生與我們手部抖動相反的作用力，從而抵消畫面的震動，實現(xiàn)拍攝視頻的穩(wěn)定性。

 

詳細的手持穩(wěn)定器系統(tǒng)框圖如下：

 

 

手持穩(wěn)定器方面對芯片的封裝和功耗也有嚴格的要求。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USB接口，采用充電芯片為系統(tǒng)供電/鋰電池進行充電。考慮到云臺無刷電機驅動的效率，通常會采用多節(jié)鋰電池為電機驅動供電，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)的性能和待機時長，還需要采用高效的降壓芯片為處理器進行供電，以及低噪聲的LDO為處理器的時鐘提供基準。

 

信號鏈部分：通過兩個線性霍爾傳感器檢測無刷直流電機位置的偏移，處理器將檢測到三軸抖動的位置和方向的偏移量，執(zhí)行相應的算法。通過驅動芯片來驅動無刷電機補償該偏移量，最終實現(xiàn)視頻的穩(wěn)定拍攝。

 

針對相機應用，TI網站還有非常豐富的設計方案可供參考，包括產品框圖、參考設計、熱門產品等等。

 

 

 

推薦閱讀：