树莓派延时拍摄控制器

本文由 极客范 - shaopaul 翻译自 David Hunt。欢迎加入极客翻译小组,同我们一道翻译与分享。转载请参见文章末尾处的要求。

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想将你的照相机改进成高科技延时拍摄的机器吗?你可以通过树莓派和一块PiTFT触控屏快速实现。对于喜欢使用照相机+树莓派的极客来说,这是个非常棒的项目。

举个例子,以下是一段我用这装置所拍摄的爱尔兰美景 —— 你可以感觉到电动滑块给延时拍摄带来的动态效果。

所需的材料:

树莓派电脑,Model B 可能更容易上手,但如果你习惯使用Model A,也可以。你不需要使用到任何USB接口,而且一但系统安装成功,你也不再需要Model B的以太网接口。Model A更省电,可以让你进行更长时间的延时拍摄。

如果使用WiFi 或/和 树莓派Model B,你需要能提供1A电流的强力的电池组(有些最大电流是50mA)。

如果你想使用树莓派控制电机驱动的滑块,你也会用到如下的材料:

你还可以不使用电机驱动器,你可以通过转换器来控制电机的转换方向。

  • 2个NPN三极管以及2个1K电阻(为了驱动照相机的快门释放)
  • 2个直流连接器、直流开关、3.5mm立体声插头

在某些情况下,如果没有备用的键盘或是显示屏,可以通过usb转ttl串行线登陆并配置树莓派。

此外,相应的工具和技巧也是必要的:用烙铁和焊锡将PiTFT触摸屏连接到集管上;用一些方法将所有零件组合在一起 —— 可以用些简单的工具诸如:一些橡皮筋、改良过的塑胶电子外壳或是精心定制的3D打印的盒子。这些都取决于你手边现有的材料。请继续阅读,在了解了这个项目所要使用到的所有原件的基础上,也许你就会有如何将它们整合在一起的想法了。

这篇文章并不会提及到延迟拍摄轨道或是移动摄影车的制作过程,相关信息请戳这

 

安装树莓派延时拍摄控制器

为了确保所有软件应用的部分能工作正常,最好先做个全新的安装。我们需要安装的信息如下:

  • Raspbian操作系统的安装
  • PiTFT触控屏的安装
  • Python开发库
  • Wiring Pi库
  • Wiring Pi的Python封装接口
  • Lapse-Pi 的Python脚本

 

安装Raspbian操作系统

格式化4G或是更大容量的SD存储卡(或是microSD卡和转换器),然后在里面装上2013-09-25版本的Raspbian Wheezy操作系统。这篇参考文献会介绍如何为树莓派挑选SD存储卡

“PiTFT照相机安装指南”(与本项目有关)一文中,它强调了使用2013-09-25版本的Raspbian的重要性,而不是选用2013-12-20版本。但是,2014-01-14版本也可以在本项目中使用因为我们不会用到里面的照相机模块。点此下载Raspbian 2014-01-07版本

将树莓派连上显示屏和键盘(或使用USB-串口转换电缆),接上USB手机充电器或是电动轮毂,开始第一次启动配置吧!

以下操作是必要的

  • 扩展Filesystem

以下操作是非常有用的,推荐使用

  • 在Internationalization选项下,选择Change Timezone 和Change Keyboard Layout选项,根据自己的现居住地进行相应调整。

以下操作可选

  • 在Advanced选项下,选择Hostname给你的树莓派设置一个第一无二的名字吧(比如“picam”)以便在网络中识别。
  • 同样在Advanced选项下,选择SSH启动网络访问的命令行(有利于进一步的配置和检修)。
  • 可根据自己喜好进行其他设置

以下操作应该禁止

超频。这是个便携,电池供电的项目。超频的树莓派将会需要更多电流驱动,同时超频系统也更容易损坏SD卡的文件系统。所以不要启动超频设置。

一但系统的基础配置完成,如果你还想连接无线网你可以安装树莓派的无线网络功能。这篇文献可能对此有帮助

 

安装PiTFT 

一但树莓派配置成功、完成连网后,可以根据“Adafruit PiTFT —- 2.8”树莓派触控屏的安装”这篇说明文来完成PiTFT的组装、环境配置、触控屏的安装与调试以及使用控制台页面。教程中的其他部分(诸如:播放视频、添加屏幕关闭按键)在这个项目中并不重要,但如果你感兴趣,你也可以去实现这部分的教程。一但你可以启动树莓派并且PiTFT触控屏上能显示出你的登陆信息,那么恭喜你:一切都很顺利!

同样地,PiTFT上的触控按钮在这个项目中并不会使用到。你可以根据自己的喜好使用这些按钮,但这个项目只会用到PiTFT触控屏幕。

 

Python开发库

这个操作非常简单,只需要安装几个程序包。安装命令如下:

 

Wiring Pi 安装

接下来我们需要安装python来控制树莓派的GPIO pin脚。除此之外,还要安装2个程序包:Wiring Pi和WiringPi2-Python.

第一步,下载并安装WiringPi:

第二步,下载并安装WiringPi2-Python:

 

LapsePi Touch 安装

最后下载并安装LapsePi python脚本和图标:

现在你尝试运行如下命令。PS:请以管理员的身份运行(用sudo指令),这样才能有权控制TFT显示。

如果一切运行正常,在几秒后的初始化后你可以看到 Lapse Pi闪屏效果。几秒过后,屏幕会显示延时拍摄的设置信息。

如果运行出错,错误信息会给出写故障原因:库或驱动缺失,等等。这就是我建议按照TFT教程完成配置的原因。

一但测试成功,你可以将以下命令直接写入/etc/rc.local文件下exit 0 这行代码之前。这样可以使树莓派开机直接启动延时摄影系统。

 

硬件

这个项目里涉及到一些硬件安装,包括用一些三极管和电阻组成的电路。但是这些都可以在几个小时内完成。

当然,该项目里也使用了些预构好的模块,比如:DC-DC转换器以及双H桥电机驱动电路。

如果你不准备驱动电机,那你可以跳过电机驱动章节;如果你使用5v电池组,那可跳过DC-DC转换器章节,直接阅读相机快门电路章节。

 

电机驱动

下面,我们开始构建双H桥电机驱动。

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这取决于你使用哪个GPIO pin脚,电源会向A端或是B端输出+12V/-12V。如上图所示,该电机连接A输出端。如果我们想要使用步进电机,你可以使用A和B输出端,更改代码对相应的GPIO Pin脚施以脉冲信号。这里,我们只对12V直流减速电动机使用一个输出端。你也可以从上图中看到定时皮带轮被安置在电机上。(定时皮带轮用于传动轨道上的移动摄影小车)

 

DC-DC转换器

接下来,我们要解决如何给树莓派供电的问题。如果你不想使用蓄电池作为电源,那么你可以使用DC-DC转换器供电。下图显示的是一个典型的DC-DC转换器。

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你可以通过GPIO管脚输入5V电压,这样会比使用mini-USB端连接电源节省空间。

 

相机快门电路

最后,我们来了解下驱动相机快门的电路,它由2个NPN三极管组成。一个控制输入/输出,一个用来控制快门的释放。

单反相机的快门释放接口通常有3个引脚,一个接GND,一个用于控制,还有个接快门。当GPIO给电路输入3.3V电压时,整个电路被激活,处于短路状态。这时将快门引脚至于地电位,相机的快门功能就会被激活。

有些相机在激活快门引脚前先要激活控制引脚。有些相机只需要将快门引脚置于地电位就可以拍照。佳能相机只需要激活快门引脚,这样一个电阻、一个三极管就可以满足相机快门电路的需求。下图显示的是该相机快门图。

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下图是该项目中用来连接Canon 5D Mark III 单反相机的连接线。它是一端连接3.5mm立体声插头的快门线。

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拼装

两个塑料盒子是最理想的选择。你可以将PiTFT触控屏放在上方的盒子里,因为它和树莓派大小相似。其他的电路可以放在下方盒子中,隐藏在树莓派的下面。你也可以适当的使用些接口连接器。

  • 12v输入电池组的DC插头
  • 12v输出电池组的DC插头
  • 单反快门线的3.5mm立体声耳机插头
  • 电源开关

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这就是该教程的所有内容。

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用户指南

当你启动树莓派(只要你对/etc/rc.local进行相关修改),你会先看到引导控制台,然后是lapse.py闪屏。

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接着你就会进入到Lapse-Pi主界面。显示屏会显示当前的设置,它允许用户启动/停止延迟拍摄以及更改设置。

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按下中间的齿轮图形按钮就可以进入设置页面更改设置。

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延时拍摄系统允许用户更改电机脉冲、各帧间隔时间以及帧的数量。按下齿轮图形按钮对相应项进行设置。

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脉冲(以毫秒为单位)是相对于连续信号在整个信号周期内短时间发生的信号,该信号发生时电机被激活。一般情况下,150ms脉冲信号可以让摄影小车移动5mm。但是具体情况要视各个电机驱动机制而定。

各帧间隔时间是指每次拍摄的间隔时间(以毫秒为单位)。各帧间隔时间 + 脉冲时间 = 拍摄间隔时间

帧的数量指的是在给定延时拍摄序列的照片总数。

当你按下对应项的齿轮图形图标,屏幕会显示出一个数值键盘。

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如果你想要改变数值,你可以按下“del”图标删除数字,然后输入新的数值,点击“OK”键。

屏幕上的右箭头和双向箭头图标是用于手动驱动电机。右箭头图标控制电机的平移而双向箭头图标会改变电机的转向。这些箭头图标的作用在于可以在延时拍摄前调整拍摄小车在轨道上的初始位置。

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一但你按下“OK”键,屏幕会跳转回到主界面,你可以按下主界面上的“Start”键启动time-lapse线程。它会在后台控制相机进行延时拍摄,在此期间你仍然可以更改延时拍摄设置。但是你所调整的设置会及时应用于正在进行的延时拍摄,所以请谨慎调整!

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下一阶段

还有许多方面需要进一步完善、改进。以下是两个需要改进的地方:

  • 通过USB导出相机里已经拍摄的图片,制作实时电影。就像是“延时拍摄的现场直播”
  • 增加相机的摇拍、摆动以及侧向移动功能,使相机在拍摄的过程中可进行任意角度的转动

如果你对构建拍摄轨道感兴趣,这里这里有些这样的图片。但这些都涉及到很多金属制品。

构造电动轨道绝对值得一试,因为摇拍效果会给一组延时镜头带来很强的动态感。



原文链接: David Hunt 翻译: 极客范 - shaopaul

译文链接: http://www.geekfan.net/7976/

[ 转载请保留原文出处、译者和译文链接。]

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1 条评论

  1. 熊铎  /  2014 年 4 月 12 日, 下午 8:14 回复

    第三个图 树莓派上GND和5V的位置标反了 请务必更正

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