Come scegliere la camera FPV per i droni

Quello che vedono i piloti FPV mentre volano è il segnale video analogico, a bassa latenza, che arriva direttamente dalla camera FPV (first person view [vista in prima persona in italiano]) montata sul drone. Per scegliere la migliore camera FPV per il drone ci sono alcune cose da considerare.

Scegliere la migliore camera FPV per droni e multirotori

La camera FPV è una delle parti fondamentali nel setup di un quadricottero. Non inporta quanto sia buono e performante la trasmittente video: la qualità dell’immagine degli occhiali FPV o maschera è data dalla camera FPV che cattura le immagini.

CCD e CMOS – Tipi di sensore immagine

CCD e CMOS sono sensori di immagine completamente diversi. Ognuno di essi ha caratteristiche specifiche, vantaggi e svantaggi. La maggior parte delle videocamere HD digitali usano sensori CMOS. Per FPV camera invece il CCD è stato molto diffuso fino a non molto tempo fa, ma ora le cose sono un po cambiate. Ecco un elenco di pro e contro per entrambi i tipi di sensore

CCD

  • Minore jello (effetto gelatina nel video)
  • Meno rumore elettronico in scarsa luce
  • Buona gestione della luce

CMOS

  • Risoluzione maggiore
  • Migliore resa dei colori
  • Maggiore frame rate
  • Meno energivoro rispetto il CCD

Prima di scegliere qual’è la camera che fa al caso vostro è sempre bene guardare esempi di video girato: bisogna infatti considerare come si comportano i sensori (le camere FPV) in presenza di luce molto alta, in condizioni di scarsa luce, puntando direttamente il sole, e verificandone la gamma dinamica. E la latenza è importante quanto la qualità dell’immagine.

NTSC and PAL – Gli standard video

In realtà non è un grosso problema usare PAL piuttosto che NTSC algiorno d’oggi, in quanto sono entrambi supportati dalla maggior parte delle apparecchiature FPV.
Il video in modalità NTSC è utilizzato prevalentemente in Nord America, Giappone e Corea del Sud.
Il formato PAL invece viene utilizzato nella maggior parte dell’Europa, Australia e gran parte dell’Africa e dell’Asia. È una buona idea quella di optare e rimanere con lo standard nel proprio paese. Ma nel caso di cambio di encoding non c’è da preoccuparsi, oramai non è più un problema.

Diffusione dei formati PAL e NTSC

Diffusione dei formati PAL e NTSC

La differenza sostanziale è che PAL offre una risoluzione leggermente migliore, mentre NTSC permette unframerate più alto.
Quindi se preferite una buona qualità PAL fa al caso vostro, mentre se la fluidità è più importante optate per NTSC.

  • PAL: 720 x 576 @ 25fps
  • NTSC: 720 x 480 @ 30fps

FPV Camera  FOV – Il campo visivo

Quando si sceglie una camera FPV spesso si deve scegliere la differente lughezza focale che comporterà un diverso campo visivo trasmesso ai vostri occhiali. Ma tenete presente che la lunghezza focale non vuol dire sempre un campo visivo equivalente. Per esempio una camera da 2.8 mm può darvi in campo visivo largo 90°, ma una camera diversa, sempre da 2.8 mm di lente, può restituire campo visivo largo 100°.

Quindi in soldoni, è più importante conoscere il campo visivo in gradi piuttosto che la lunghezza focale della lente che state acquistando. È fondamentale scegliere una lente con un campo visivo adatto a voi: più largo è il campo visivo/ambiente voi vedrete. Ma non è sempre una cosa positiva come si può pensare il “vedere molto”:  oltre un certo livello infatti  diventa troppo evidente l’effetto fisheye e gli oggetti al centro dell’inquadratura potrebbero apparire più piccoli di quanto in realtà siano nonché più lontani di quanto in realtà essi siano, e gli angoli dell’immagine trasmessa saranno estremamente curvati.

Per contro quando il campo visivo è troppo ristretto l’immagine appare zoomata e si potrebbero non vedere elementi che lateralmente sono vicini al vostro modello.
Personalmente trovo che 90°/100° di campo visivo (90/100° FOV)  siano efficaci e rendano il meglio per l’FPV (normalmente le lenti sono da 2.5/2.8mm).

Comparazione del campo visivo per le camere FPV

Comparazione del campo visivo per le camere FPV

Alcune camereepr FPV permettono la sostituzione della lente, con diversi campi visivi. Queste lenti, come la Runcam Swift hanno lenti avvitabili che consentono di testare diversi FOV oppure di usare quello più adatto alle tipologie di volo che dovete fare.

 

Lenti avvitabili per Runcam Swift

Lenti avvitabili per Runcam Swift

È una questione di preferenze personali e che tipo di volo effettuate. Per esempio se si tende a volare “in prossimità” o attraverso buchi stretti con oggetti o ostacoli vicini, un FOV più stretto potrebbe aiutare a vedere più da vicino è modo più chiaro (senza distorsioni fisheye esagerate), e quindi  evitare di colpire le cose che sono vicine al modello. Se invece si vola ad alta quota in spazio libero ed  aperto, un FOV più ampio permette una visione più ampia ed emozionante, rendendo l’esperienza più piacevole.

Camera per FPV: la definizione “Resolution TV Line” (TVL)

Il parametro TVL (TV Lines) fondamentalmente indica la bontà di risoluzione della camera FPV.  Il numero si basa su quanti linee alternate orizzontali bianche e nere possono essere visualizzate nell’immagine. Una camera 600TVL indica che può visualizzare 300 linee nere e 300 linee bianche alternativamente in una sola immagine. Più “linee TV” la camera gestisce, migliore sarà la definizione dell’immagine. Comunemente le camere per FPV sono da sono 380, 480, 600, 700, 800, 1200 TVL.

Tuttavia l’aumento di TVL  ha un prezzo: il costo d’acquisto e la maggiore latenza (a causa della elaborazione più impegnativa delle immagini).

600TVL è stata la scelta più popolare e diffusa per un paio di anni e tutt’ora è un ottimo compromesso tra qualità e latenza. Inoltre, non è sempre valido il “più sono e meglio è”: a causa delle limitazioni di trasmissione video analogica a 5.8Ghz ci sono dei limiti sulla quantità di dati che possono essere trasferiti al secondo, e ne consegue che, raggiunto e superato il massimo, la trasmissione video non sarebbe più qualitativamente buona da permettere il volo in FPV.

Camere per FPV: Dimensioni, peso e alimentazione

La cosa seguente da considerare nella scelta della migliore camera FPV sono le dimensioni e tensione di lavoro.
Le telecamere per FPV attualemnte sono abbastanza standard, con la maggior parte sono costruite su un ciscuito stampato di 32x32mm a vista o racchiuso in telaietto 26x26mm. Le dimensioni della camera devono essere naturalmente compatibili con il telaio del vostro multirotore, dato che non tutti i frame possono montare le camere più grandi.

Alcuni modelli sono etichettati come come Camere da 1/3 di pollice perché utilizzano il popolare sensore da CCD Sony da 1/3″.

Camera FPV da 600tvl

Camera FPV da 600tvl

 

Una cam FPV pesa solitamente tra i 10 grammi  e 30 grammi. Ci sono anche le micro telecamere FPV disponibili per i micro quad che pesano anche 1 o 2 grammi.

I collegamenti elettrici solitamente sono molto semplici, collegando 3 cavi la cam è pronta e funzionante. Il filo rosso è il polo positivo (+), il nero è il negativo (o terra (-)),  mentre per ultimo il giallo è il cavetto del segnale video. A volte si potrebbe anche avere un filo bianco ulteriore che è per la trasmissione audio (alcune cam hanno un microfono incorporato).

Camera FPV con microfono incorporato

Camera FPV con microfono incorporato

La maggior parte delle fotocamere oggi ha una vasta gamma di tensione di input, spesso variabile tra 5V e 17V. Ciò consente di alimentarle sia da una fonte di alimentazione regolata (BEC) o direttamente dalle batterie LiPo (2S-4S).  Una buona consuetudine è l’aggiunta di un filtro LC (filtro di potenza) per “pulire” l’alimentazione della cam e della trasmittente video (e OSD se presente) per ottenere l’immagine alla massima qualità e privi di disturbi elettrici.

Camera per FPV  o GoPro / Mobius  / Xiaomi Yi / SjCam?

Spesso e volentieri per la registrazione in HQ sopra ai nostri modelli installiamo anche delle actioncam, tipo GoPro, Xiaomi Yi, SjCam, Mobius e ci si potrebbe chiedere se queste telecamere possono essere utilizzate per FPV.

Non è raro infatti trovare qualcuno che sperimenta e al fine di semplificare la messa a punto del drone, per risparmiare peso e risparmiare qualcosa, trasmette il flusso video direttamente dalla actioncam. Ci sono però alcuni svantaggi nell’utilizzo di camere nativamente HD per FPV:

  • Lag: c’è un ritardo evidente nel video in maschera, soprattutto quando contemporaneamente si registra;
  • Batteria: se si scarica la batteria della camera, perdi il link video (e cadi).
  • Blocco della registrazione: se per qualche motivo la camera freeza, anche il flusso video cadrà (ed anche il modello quindi!)
Trasmettere video FPV da GoPro, Yi, Sjcam

Trasmettere video FPV da GoPro, Yi, Sjcam

 

Perciò è preferibile usare sempre una camera per FPV dedicata, al fianco di una actioncam per la registrazione HD. Fondamentale è anche non installare la cam FPV su un gimbal, per non rendere difficoltoso l’orientamento.

Aggiungere OSD alla camera FPV

L’OSD (On Screen Display) è un dispositivo che sovrappone testo/dati al flusso video della telecamera.
Il feed video della telecamera entra nel dispositivo OSD, e il video in uscita dall’OSD arricchito dalle informazioni testuali/grafiche sovrapposte andrà quindi alla trasmittente video, che lo ‘sparerà’ nel vostro monitor o maschera o occhiali per FPV.

Programmare OSD per FPV

Programmare OSD per FPV

L’OSD è uno strumento estremamente utile per avere sott’occhio mentre si vola i dati che si sceglie di visualizzare (almeno nelle schede OSD programmabili). RSSI, batteria residua, consumo instantaneo, velocità di volo, altitudine, direzione della bussola, e la distanza, ecc

Ora puoi scegliere la migliore camera per FPV

Spero che questo articolo ti sia stato utile per la scelta della camera FPV più adatta o per chiarirti i parametri da considerare nella scelta della camera FPV perfetta.

[via Oscarliang blog]

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