关键技术研究应用报告.doc

手机型智能录像录音机项目技术研究报告承办单位： 时间：10月16日一、实现构成部件技术思路1、外形构造当代社会，使用手机移动通讯，非常普遍，随处可见，商场里各型手机琳琅满目，比比皆是，随着技术进步，市场上大多手机已具备录像、照像、录音功能。将智能录音录像机外形设计成手机样式，便于携带且基于大众对手机录像录音功能结识，在现场录像录音使用中可消除被访者紧张情绪，获取真实有效实证。2、摄像机选型、改造。自从上世纪60年代末期，美国贝尔实验室提出固态成像器件概念后，固体图像传感器便得到了迅速发展，成为传感技术中一种重要分支，它是PC机多媒体不可缺少外设，也是监控中核心器件。互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器与电荷耦合器件（CCD）图像传感器研究几乎是同步起步，但由于受工艺水平限制，CMOS图像传感器存在图像质量差、辨别率低、噪声降不下来和光照敏捷度不够等缺陷。CCD器件在光照敏捷度高、噪音低等方面有优势，但价格偏高。现市场上带摄像、照像功能手机多采用CMOS摄像机。本次项目研究中，出于对光照敏捷度，清晰度规定而选用平板CCD摄像机。为了能在狭小空间中安装平板CCD摄像机和在低照度环境下成像，咱们对摄像机主板，靶面、镜头等部件进行重新设计制作，使其在体积、清晰度、环境照度等方面满足规定。3、存储介质现行录音、录像存储介质重要有磁带、硬盘、闪存式。磁带录像机以磁带作为存储介质，需要有高精度、复杂机械伺服构造，故体积较大，耗电高，价格高，抗震差，在当今数码产品大行其道时，磁带存储已徐徐推出市场。硬盘存储以硬盘作为存储介质，较闪存更能实现海量存储，可存储低压缩比高清晰数字视频，但由于硬盘内高精度机械构造，故体积大，耗电高且价格贵，抗震差，操作复杂。闪存方式重要依托各种存储卡，多数采用SD卡，是近年来随着MP4兴起而发展起来新存储介质。其特点有（1）体积小，重量轻；（2）安全性高，不会由于震动等外界因素导致损坏；（3）功耗低，电池续航能力强，使用寿命长；（4）容量易扩充，可提供各种容量选取，最大支持1G；（5）价格低；使用时，将模仿视频数字化压缩，存储在卡上，数据经USP口读出。本此研究，考虑到体积小，耗电省，安全性高，价格适中档多方面因数，选用1GMiNiSD卡作为存储介质。4、模仿视频数字压缩方式数字图像记录技术原理：一方面对复合视频信号（PAL或者NSTC）进行A/D转换，将复合视频信号转换数字信号，接下来对数字图像进行压缩编码，再将压缩数据进行存储。当前，针对于不同应用领域，存在着各种图像压缩格式，重要有MPEG-2，MPE-4，H.263，H.264等原则。MPEG-2重要应用在广电系统，特点是图像清晰，但数据量较大，压缩率低。MPGE-4重要应用在数字存储和网络传播，压缩率高，但图像画质不如MPGE-2清晰。H.264是最新发展起来原则，在图像清晰度和压缩率两方面都很大提高，在高清电视等方面已有所应用。本此研究从体积、功耗、存储，芯片方案支持等多方面考虑，选取采用MPEG-4压缩格式。当前，MPEG-4芯片提供商诸多，如以德州仪器（Ti）、飞利浦为代表CPU+DSP（数字信号解决器）方案；以INTEL、AMD公司为代表通用CPU方案；基于双CPU方案和基于MCU（微控制器）方案。本此研究，从价格，开发经验，时间周期等方面考虑，采用CPU+DSP方案，数字产品更新换代快，为缩短生产时间，由课题组拟定详细方案，编写单片机程序，电路板PCB设计后，交拥有成熟表面焊接技术生产厂家生产，以求在最短时间内拿出压缩主板样品。二、系统框图 系统框图该项目由如下几某些构成：视、音频采集，视/音频模/数转换，数字视/音频编解码，信号存储，CPU控制，操作及出错报警电路，按键/遥控控制电路，USB接口，电源管理。三、各功能部件研制及软件设计1、视/音频采集该某些功能是通过平板CCD摄像机将外界二维光学图像信息转换为适当解决和传播一维电信号；通过高敏捷度麦克风将声音信号转换为电信号。本此研究，考虑到要在手机狭窄空间安装，在满足高清晰规定下，对摄像机及镜头体积规定很高，故对平板摄像机及镜头进行了特别设计制造，重要特点是设计超小超薄型针孔镜头和对CCD平板摄像机采用靶面分离技术。其性能技术参数：最低照度： 0.2LUX(F=2.0) 焦距： 2.8mm 视场角： 50左右 清晰度： 350线采用专业高敏捷度麦克风，音频信号经高保真放大输入至AD转换电路。2、视/音频A/D转换及压缩编码与存储该某些是数字化解决核心，在CPU控制下，采用MPEG-4算法，DSP电路对数字视/音频信号压缩编码，使其成为二值或多值数字信号流。在该某些研究工作中，一方面，咱们通过对芯片提供商提供方案消化吸取，对原则算法进行了修改，并协同外携单位共同解决了数字压缩存储过程中，低照度黑白图像及迅速移动不稳定图像无法记录问题，图像中断自动恢复录像问题，在此过程中投入了大量时间和人力。另一方面，为最大限度地提高CPU和有关硬件解决速度，且保证系统稳定性不受影响，咱们对硬件资源进行充分挖掘，使原有1Mbit/s码率，提高到了2Mbit/s，大大提高了移动图像记录清晰度。最后，为了压缩体积，采用高密度PCB设计，由此带来器件间互相干扰，电磁干扰，也是需解决重要问题。通过对模仿、数字电路某些供电电源单独隔离及单点公地等技术得以解决。3、按键操作控制及出错报警立足于实际使用需要，该设备开/关机、录像、录音等重要功能采用键控方式操作，用振动及LED发光提示每项操作对的与否。CPU自动检测电池电量和存储卡容量，局限性通过振动方式提示。4、USB接口考虑尽量减少接口，故通过一种USB接口完毕充电和数据读出功能。5、软件流程在产品设计指引思想指引下，先拟定主程序，再依照实际操作使用，拟定按键控制操作程序，项目研制过程中，软件修改达数十次之多，详细流程图如下： 主程序流程图 按键操作流程图四、技术创新1、对CCD摄像机采用靶面分离技术，在保持清晰度前提下，设计超薄锥形镜头，使CCD摄像机厚度减小。2、对MPEG4图像压缩算法进行改进，使可以记录低照度黑白图像和高速移动时不稳定图像。3、对DSP（数字信号解决器）硬件进行充分挖掘，尽量提高图像清晰度，提高存储容量。研发过程中，发现对于移动图像记录，系统原有1Mbit/s码率不能满足规定，为了使移动视频记录达到现场录像需求，通过挖掘系统资源，将码率提高到了2Mbit/s，极大提高了移动图像记录清晰度。4、在高密度PCB设计中，采用元件合理分布，模仿电路、数字电路分部多次隔离，克服电磁干扰问题。五、功能及技术指标详见附件中，产品公司原则。六、产品检测