Jak wybrać kamerę FPV do drona? Podstawowe zagadnienia

Latanie dronem wyścigowym (i nie tylko) opiera się o korzystanie z podglądu na żywo FPV (First Person View). Aby sygnał FPV mógł wyjść z naszego modelu musi przejść przez co najmniej 3 komponenty:

• Kamera FPV
• Nadajnik VTX
• Antenę

W tym artykule postaram się omówić najważniejszą część, w której wygenerowany zostaje sygnał, czyli kamerkę FPV. Nie udzielę tutaj jednoznacznej odpowiedzi, który model jest najlepszy, lecz wytłumaczę najważniejsze parametry w obecnie dostępnych.

Na wstępie odpowiem na najczęstsze pytanie początkujących modelarzy, czyli: „Dlaczego używamy kamer o tak niskiej rozdzielczości, a nie kamer FullHD?”

Jest to związane z kilkoma kwestiami. Po pierwsze, system analogowy nie jest w stanie obsłużyć rozdzielczości FullHD. Po drugie, przekazanie tak dużej ilości informacji wymaga bardzo dobrego połączenia między nadajnikiem, a odbiornikiem, co znacząca ogranicza zasięg. Po trzecie, obecnie dostępne systemy cyfrowe są znacznie większych rozmiarów niż standardowe systemy analogowe, co skutecznie utrudnia montaż w małych dronach wyścigowych.

*Więcej informacji dlaczego nadal używamy analogowe systemy FPV pojawi się się w artykule na temat nadajników FPV*

 

Rozmiar

 

Rozmiar oraz kształt kamery ma największy wpływ na sposób montażu. Z tego względu przed dokonaniem wyboru powinno się zweryfikować jakiej wielkości jest mocowanie w posiadanej ramie. Pamiętać należy jednak, że do za małej kamerki można dobrać adapter do większych mocowań, natomiast pomniejszenie za dużej kamerki będzie niemożliwe. Na rynku królują 3 rozmiary:

-Standard (28mm)

-Mini (21mm)

-Micro (19mm)

Obecnie najpopularniejszym rozmiarem jest Micro ze względu na najlepszy stosunek możliwości do wagi i rozmiarów. Nie można go jednak uznać za najlepszy. Większe kamerki mają możliwość zastosowania większego sensora, a co za tym idzie, mogą rejestrować więcej informacji.

Dostępne są również mniejsze kamerki oraz kamerki w wersji AIO (wszystko w jednym) wyposażone od razu w nadajnik VTX oraz antenę. Zapewniają gorszą jakość obrazu od większych konkurentów, natomiast zachowują ekstremalnie małe rozmiary oraz wagę. Przeznaczone są do modeli w skali Micro, takich jak popularne Tiny Whoop’y.

 

Sensor

 

Od dłuższego czasu do FPV używane są sensory CCD oraz CMOS. Starszą technologią jest CCD, która do niedawna górowała nad CMOS ze względu na lepszą jakość obrazu oraz mniejsze opóźnienie. Obecnie jest odwrotnie i to CMOS jest coraz częściej wybierana przez profesjonalistów. Główne plusy:

CCD

• Mniejsza podatność na przenoszenie drgań, na obraz czyli mniej tzw. „jello” za sprawą migawki globalnej
• Mniej szumów przy kiepskich warunkach oświetleniowych
• Cieplejsze kolory

CMOS

• Mniejsze opóźnienie
• Większa rozdzielczość (może się wiązać z większą ilością szumów)
• Bardziej naturalne kolory
• Bardziej podatny na przenoszenie drgań, na obraz za sprawą migawki postępowej

Osobiście uważam, że rodzaj sensora nie ma większego znaczenia i należałoby go wybrać na podstawie własnych preferencji. Najlepiej obejrzeć przed zakupem testy na YouTube i samemu ocenić na ile podoba nam się obraz z danej kamery.

 

Czułość sensora

 

Ten parametr najczęściej opisuje ilość LUX (jednostka natężenia oświetlenia). Im mniejsza wartość tym lepiej. Obecnie najlepsze kamerki FPV są w stanie „widzieć” więcej w ciemnościach niż ludzkie oko. Doskonałym przykładem jest RunCam Owl Plus z czułością 0.0001Lux (typowe kamerki FPV posiadają ~0.01Lux). Poniżej znajduje się porównanie zwykłej kamerki CCD oraz RunCam Owl Plus.

 

Współczynnik proporcji

 

Dostępne są dwa rodzaje, 4:3 oraz 16:9. Współczynnik proporcji nie ma nic wspólnego z rozdzielczością i definiuje jedynie kształt obrazu.

Współczynnik proporcji najlepiej dobrać na podstawie używanych gogli lub monitora. Jeżeli używasz gogli z ekranami 16:9, a wybierzesz kamerkę 4:3 obraz w goglach zostanie rozciągnięty. Natomiast przy zastosowaniu gogli 4:3 oraz kamerki 16:9 obraz zostanie ściśnięty.

Warto również zaznaczyć, że natywnym współczynnikiem proporcji dla sensorów CMOS jest 16:9, a dla CCD – 4:3. Obecnie niektóre kamerki CMOS oferują możliwość wyboru współczynnika proporcji. Wybierając jednak w ustawieniach kamery 4:3 trzeba się liczyć ze zmniejszeniem pola widzenia. Spowodowane jest to faktem, że aby uzyskać mniejszy współczynnik z natywnego 16:9 zostają obcięte boki.

 

Obiektyw

 

Większość parametrów dla obiektywów jest jednakowa. Zmieniają się najczęściej tylko:

• Ogniskowa
• Rozmiar gwintu

Ogniskowa zmienia pole widzenia (FOV). Im mniejsza wartość, tym większy FOV. Szerokość obiektywu nie ma wpływu na ten parametr. Poniżej znajdują się przykłady zależności między ogniskową, a polem widzenia.

Kolejną rzeczą na którą warto zwrócić uwagę, jest zniekształcenie obrazu. Przy obiektywach z dużym FOV występuje efekt tzw. „rybiego oka”, który powoduje, że brzegi i rogi obrazu są rozciągane i zaginane.

Jednak FOV nie zależy tylko od ogniskowej. Wpływ ma również wielkość sensora, stąd zastosowanie tego samego obiektywu w kamerkach z różnej wielkości sensorami da zupełnie różne rezultaty.

Obecnie najchętniej wybierane są obiektywy o polu widzenia 130-150° co przekłada się najczęściej na ogniskową 2.1-2.5mm .

Oczywiście obiektywy w kamerkach FPV są wymienne, więc śmiało można eksperymentować z różnymi ogniskowymi i producentami. Należy tylko pamiętać o sprawdzeniu jaki gwint znajduje się w posiadanej kamerce. Najczęściej stosowane są dwa rozmiary: M8 oraz M12. Obiektyw M12 jest większy i cięższy od M8 natomiast jest w stanie zebrać więcej światła przy złych warunkach oświetleniowych. M8 jest używany w kamerkach Micro i Nano.

 

WDR

 

WDR (Wide Dynamic Range) odpowiada za poprawę obrazu w bardzo jasnym otoczeniu. Dzięki dobremu WDR jesteśmy w stanie widzieć tyle samo detali w rozjaśnionych, jak i zacienionych przestrzeniach.

Jak widać na załączonym obrazku z włączonym WDR wyraźnie widoczne są kształty drzew oraz reszta otoczenia. Natomiast z wyłączonym, dobrze widoczne są obszary oświetlone słońcem lecz w cieniach jest mało detali, a kontury drzew są rozmyte.

Możliwości WDR są szczególnie istotne przy freestyle’u, jako że często latamy w lasach lub przy budynkach i przeszkodach. Przy racing’u nie odczujemy możliwości dobrego WDR.

 

Opóźnienie

 

W skrócie, opóźnienie to parametr odpowiadający za to, jak szybko zebrany obraz przekazany zostanie do nadajnika FPV.

Jeżeli preferujesz loty freestyle’owe ten czynnik nie będzie dla Ciebie zbyt ważny. Natomiast jeśli chętniej ścigasz się na torach, może być to jeden z kluczowych parametrów. Zasada jest tutaj prosta, im niższe opóźnienie tym lepiej. Tak jak pisałem wcześniej, w tym temacie królują dobre kamerki z sensorem CMOS.

Ten temat został omówiony dokładniej w poniższym artykule.

Opóźnienia w FPV – parametr latency

Jeśli planujesz się ścigać, wystrzegaj się kamerek z wbudowaną nagrywarką, jak np. „Runcam Split” czy „Caddx Turtle”. Mogą być jednak dobrą opcją dla osób  walczących o jak najniższą wagę swojego modelu, chcących jednak nagrywać swoje przeloty w jakości HD. Niestety decydując się na taką kamerkę trzeba się liczyć z faktem, że w momencie rozpoczęcia nagrywania opóźnienie znacznie wzrośnie.

 

Format wideo

 

Używane są tylko NTSC oraz PAL. Formaty różnią się miedzy sobą jedynie rozdzielczością oraz ilością klatek na sekundę. PAL gwarantuje lepszą rozdzielczość oraz mniejszy klatkarz, podczas gdy NTSC daje niższą rozdzielczość, zapewniając większą ilość FPS. Różnice te są jednak tak subtelne, że nie można wskazać lepszego i gorszego, a format należy dobrać pod swoje preferencje. Należy o nim pamiętać przy wyborze kamerki FPV, ponieważ nadajnik oraz gogle FPV najczęściej ustawiają się automatycznie na podstawie otrzymanego sygnału.

• PAL: 720×576 25fps
• NTSC: 720×480 30fps

Rozdzielczość

 

Rozdzielczość kamer FPV podawana jest w TVL, czyli liniach telewizyjnych. Określają one maksymalną liczbę poziomych, naprzemiennych linii białych i czarnych możliwych do rozróżnienia w systemie. Jeżeli kamera posiada oznaczenie 600TVL oznacza to, że może wyświetlić w jednej klatce, naprzemiennie 300 linii czarnych i 300 białych. Z definicji im więcej linii telewizyjnych tym lepszy obraz.

Należy jednak pamiętać o ograniczeniach analogowych systemów FPV oraz o rozdzielczości gogli lub monitora, na których będzie wyświetlany obraz.

Z doświadczenia mogę stwierdzić, że większość kamer FPV powyżej 600TVL sprawdzi się bardzo dobrze i nie należy się zbyt przejmować tym parametrem.

 

OSD Kamery FPV

 

Na wstępie chciałbym zaznaczyć, że OSD kamery FPV nie jest tym samym co OSD kontrolera lotu FC. Kamera oferuje dostęp do bardzo ograniczonych funkcji, podczas gdy OSD kontrolera może wyświetlać o wiele więcej informacji w trakcie lotu, a także jest prostsze w konfiguracji.

Większość obecnie dostępnych kamer FPV wykorzystuje OSD do dwóch rzeczy:

• Do wyświetlania podstawowych informacji podczas lotu, jak napięcie akumulatora, nazwa oraz czas od włączenia

 

• Do zmiany ustawień kamery

 

Aby wejść do OSD najpierw należy poprawnie podłączyć dołączonego pilota lub kable sygnałowe do kontrolera lotu FC.

Używanie OSD za pomocą pilota:

 

Używanie OSD za pomocą kontrolera lotu FC:

 

 

 

Po poprawnym podłączeniu możesz samodzielnie ustawić co i gdzie ma być wyświetlane na ekranie, oraz zmieniać ustawienia. Z osobistych doświadczeń mogę jednak stwierdzić, że nie jest to niezbędne. Z pewnością odpowiednie ustawienie może znacząco poprawić jakość wyświetlanego obrazu, jednak wymaga to poświęcenia dużej ilości czasu, a rezultaty nie zawsze będą zadowalające.

 

Przykładowe modele i ich plusy

• Do Freestyle’u:

 

RunCam Eagle Micro 

https://avifly.pl/pl/kamery-fpv/runcam-micro-eagle

Świetna kamerka CMOS o olbrzymich możliwościach. Zapewnia bardzo dobrą wizję w większości warunków oświetleniowych dzięki czułości matrycy 0.001Lux oraz posiada sześciostopniowy WDR. Dzięki rozmiarom Micro może być stosowana we wszystkich dostępnych ramach (może być wymagane zastosowanie adaptera do większych mocowań)

 

RunCam Split 2 

https://avifly.pl/pl/kamery-fpv/runcam-split-2—wifi-1080p-60fps-wdr-fov130-165

Ciekawa opcja dla osób walczących o jak najniższą wagę modelu, chcących jednak nagrywać swoje przeloty w jakości FullHD. Prosty montaż płytki kontrolnej w stacku 30.5 x 30.5mm. Kamerka oferuje możliwość zdalnego włączenia nagrywania za pomocą przełącznika na aparaturze. Ustawienia można zmieniać za pomocą OSD lub aplikacji na telefon (wymaga wpięcia modułu WiFi).

 

• Do Racing’u:

 

RunCam Micro Swift 3

https://avifly.pl/pl/kamery-fpv/runcam-micro-swift-3

 

 

lub

RunCam Micro Racer 2.1

https://avifly.pl/pl/kamery-fpv/runcam-racer-2-1

Obie kamerki są super małe, ultra lekkie oraz gwarantują minimalne opóźnienie. Świetnie sprawdzą się w wyścigach dronów. Micro Swift 2 posiada sensor CCD, natomiast Racer CMOS. Nie wskażę tutaj lepszej, ponieważ zależy to od osobistych oczekiwań. Polecam tylko zainteresować się tymi modelami.

 

Koniec

 

To już wszystko, co musisz wiedzieć, aby łatwiej wybrać kamerkę FPV.

 

Comments

comments