淺析德州儀器運動相機和手持云臺解決方案

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伴隨互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展與5G時代的到來，短視頻成為了行業(yè)最火熱的風口。智能手機加速更新?lián)Q代的同時，運動相機與手持穩(wěn)定器由于應(yīng)用場景的多元化，以及性能和價格的優(yōu)勢，逐漸受到年輕人的喜愛。

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(nèi)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(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，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(yīng)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(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(guān)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?？赡苓€需要一些邏輯器件如電平轉(zhuǎn)換器件來匹配Flash或者外設(shè)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(jīng)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(jīng)過高效率的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(zhì)視頻的追求，在畫質(zhì)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(guān)系，還可以通過JEFET根據(jù)實際溫度調(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)的體積并且延長使用時長，也降低了開發(fā)者的設(shè)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(chǎn)品非常的豐富，這里簡單推薦幾款IC，關(guān)心的指標主要是功耗和封裝。

運動相機方案匯總

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(diào)系統(tǒng)的技術(shù)運用轉(zhuǎn)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(nèi)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(jù)并且驅(qū)動俯仰軸，橫滾軸以及航向軸的三個電機，通過轉(zhuǎn)動來產(chǎn)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(qū)動的效率，通常會采用多節(jié)鋰電池為電機驅(qū)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(yīng)的算法。通過驅(qū)動芯片來驅(qū)動無刷電機補償該偏移量，最終實現(xiàn)視頻的穩(wěn)定拍攝。

審核編輯：金巧