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出氣筒

Project Paper - view as Preliminary(2010/07/21), Final(2010/11/01), Draft, Latest

1. 設計介紹 (Preliminary Paper)

 

設計介紹：

 

設計目的：

        在這個科技發達，資訊更新迅速的社會，人類長期處於壓力大的環境下，如何利用科技帶給人類幸福，是現在研究人員的目標。目前的科技除了讓生活更加便利之外，適當的小遊戲可以讓人放鬆心情，使工作更有效率。鑑於此，我們研發出一個類似於"出氣包"抒發壓力，提供使用者另一個抒發壓力的方法，使用者不必花費高額的消費去旅遊、去上心靈成長課程，不當的釋放壓力，反而會造成更多的壓力、傷害身體、或者根本沒有效果。

 

應用的技術：

         硬體語言實作觸碰螢幕的技術，利用觸碰螢幕接收訊息，然後加以傳遞及判斷，攝影機來做人臉辨識，聲音的輸出，將影像處理演算法製作成模組。

 

目標的使用者：各階層年齡使用者。

 

請詳細描述 Altera DE1 多媒體平台來進行設計的原因：

        DE1發展平台是由Altera公司所設計生產的可程式化硬體平台，此開發平台的相關周邊設計是依據目前最普遍的多媒體產品規格來配置。而且DE1有許多特性都相當適合處理聲音訊號，像是DE1包含了SDRAM、Flash Memory、Audio CODEC with line-in等，最重要的是DE1配有FPGA的優勢，讓DE1擁有高性能、低價位、具有可程式化的特點，使我們能夠完成及時的訊號處理。

(Revision: 8 / 2010-10-11 16:56:37)

2. 功能描述 (Final Project Paper)

(1) 聲音

 

    當使用者按下LTM觸碰螢幕特定的範圍時，會由蜂鳴器發出不同的聲音。

 

(2) LTM觸碰螢幕畫面顯示

    使用者按下KEY[3]，可照下你想要出氣的人臉。

 

(3)畫面顯示

      CCD擷取影像資料，所擷取的資料為RAW格式，須將此格式轉換為RGB格式才能顯示在觸碰螢幕上。轉換後的資料經由SDRAM Controller存入SDRAM1，之後顯示圖像在LTM上。

 

(4)觸碰螢幕到不同的範圍，用來出氣的臉產生相對應的變化。

(5)另外加上測驗反應的小遊戲(由LED燈和SWITCH指撥開關組合而成)，由七段顯示器為遊戲倒數計時器，LCD MOUDLE 為顯示 "punching bag game" 字幕的跑馬燈。

(Draft / 2010-09-17 22:29:27)

3. 效能參數 (Final Project Paper)

 

     本作品最大特色就是我們擁有快速的影像處理能力，影像資料從CCD擷取並且送至LTM顯示完全採用純硬體電路來處理，  因此資料會不停地依序輸入與輸出，做影像即時的處理，如下圖為影像資料傳遞的過程。

 

     擷取CCD的影像像素為800×480，所以使用純硬體的設計方法，數位電路在時脈 25 MHz之下，其每秒的擷取速度約為81FPS (Frame Per Second)。

      

(Draft / 2010-09-17 23:56:04)

4. 設計架構 (Preliminary Paper)

設計架構

硬體設計模擬方塊圖：

 

 

聲音：負責遊戲的音效。

LTM 觸碰螢幕：遊戲的介面。

攝影機：擷取攻擊對象的照片。

SDCARD：儲存使用者的動作紀錄。

影像處理 Modulel：負責將攝影機的擷取的影像作處理。

 

軟體流程圖：

 

 

 

 

 

 

        一開始先顯示遊戲畫面，使用者操作遊戲，結果由觸碰螢幕輸出，之後有選項判斷，

如果使用者要RESET遊戲畫面時，就會進入等待區，等待遊戲重新開始，如果選擇繼續操作，

使用者就會繼續遊戲，原先畫面就不會RESET，如果使用者選擇停止遊戲，遊戲就會結束，跳出畫面。

(Revision: 3 / 2010-06-30 18:32:29)

5. 設計方法 (Final Project Paper)

 

使用FPGA實現影像處理演算法的設計流程如下:

 

(1) 影像的位置交換

 

(2) 影像變形

 

而其他硬體週邊設計流程如下:

 

(1) LINEOUT輸出聲音。

 

(2)七段顯示器顯示遊戲時間。

 

(3) CCD擷取影像顯示於LTM。

 

(4)LED燈和switch 可玩測反應遊戲。

 

(5)LCD module 顯示 ”punching bag game” 字幕的跑馬燈。

(Revision: 2 / 2010-09-18 00:01:15)

6. 設計特點 (Preliminary Paper)

 

設計特點

 

設計的獨到之處：

        利用時下最常應用於手機上的觸控螢幕來進行遊戲，傳統有關出氣包的應用都需要廣大的空間來完成，例如提供使用者打沙包 讓使用者摔東西，或者例如wii也有相關的發洩情緒的遊戲。這都需要一定的空間與設備，但如果使用觸碰螢幕來實作，便具有方便性以及立即性，即使在人潮擁擠的地方也可以馬上進行遊戲，不用受限於空間及設備的問題。

 

Altera DE1 多媒體平台協助實現設計特點：

 

1.利用SOPC builder 完成各項週邊控制介面整合。

2.進行硬體描述語言合成。

3.將所完成之硬體結構燒錄製Flash上,以配置FPGA。

4.利用LTM觸碰螢幕當遊戲介面。

5.聲音的特效。

6.影像處理演算法模組。

7.攝影機的人臉辨識。

 

(Revision: 2 / 2010-06-30 17:36:18)

7. 總結 (Final Project Paper)

 

       藉由這次的比賽，我們使用到很多之前從來沒有學習到的技巧。很感謝學長的熱心指導，再加上大家的互相合作，從一開始遊戲概念的構想，到逐步規劃遊戲的功能，以及尋找適合的影像處理演算法，跟了解演算法的方法，再放到程式中加以執行。在製作的過程中，我們也同時了解到，把理論實作出來是一件不容易的事。

    這次很榮幸能夠參加Altera大賽，讓我們有機會努力驗證並實現自己的作品，儘管整個過程很艱辛，相信經過這樣的努力，一切都是值得的。

(Revision: 3 / 2010-09-17 22:55:48)