FPV-системы расширяют возможности использования беспилотных летательных аппаратов. FPV камера для квадрокоптера позволяет наблюдать пейзажи с высоты по траектории движения дрона.
Что такое FPV?
First Person View (FPV) переводится как «взгляд от первого лица». Система работает на базе радиосигнала, позволяет видеть удаленные объекты «собственными глазами». Camera FPV находится на корпусе дрона. Пока он летает, вы можете наблюдать все в режиме реального времени.
Компоненты FPV
FPV-система состоит:
- из камеры;
- специальной антенны для усиления качества сигнала;
- передатчика, мощность которого определяет радиус распространения видеосигнала;
- монитора;
- блока питания.
При полете видео транслируется на монитор, смартфон, планшет, телевизор.
Как это работает?
На квадрокоптере размещается радиоуправляемая камера, блок питания, антенна, видеопередатчик. Есть дроны с уже установленными устройствами. На те модели, где камер нет, систему можно поставить самостоятельно. Речь идет не о детских вариантах типа WLtoys или Silverlit, а более серьезных устройствах.
Типы FPV: с аналоговой и цифровой связью
Частота приемника и видеопередатчика определяют качество работы всей FPV-системы.
- Самый качественный вариант — аналоговая связь 5,8 ГГц. Она обеспечивает хороший сигнал, подходит для организации Shadow гонок на дронах. Стандарт применяется в гоночных дронах, профессиональных FPV-системах (Eachine Assassin 180 ARF). Частота 2,4 ghz не защищена от помех, сигнал неустойчивый, диапазон его сильно загружен. При высокой стоимости на сегодня это устаревшая технология.
- Цифровая передача сигнала по WiFi FPV камере на частоте 2,4 ГГц — недорогой и простой вариант обмена информацией, но видеосигнал задерживается. Торможение объяснимо спецификой протокола. Посмотреть качество съемки можно на примере drone Pilotage или Nine Eagles Galaxy Visitor.
Задержка не указана в инструкции модели, но влияет на безопасность во время гонок. Если вам нужен квадрокоптер с HD камерой FPV для быстрых полетов, то задержку нужно предварительно определить, иначе есть риск столкнуться со слишком поздно замеченным препятствием.
Матрица FPV камеры
Основная часть FPV-устройства — матрица.
Существует две группы матриц:
- При вибрациях изображение расплывается, скорость передачи невысокая. Цветопередача отличная при хорошем освещении. При низкой освещенности страдает яркость, камеры медленно расходуют энергию.
- Картинка практически не расплывается при вибрациях, съемка в сумерках более качественная, чем у CMOS. Хорошие настройки экспозиции.
Размер матрицы отражается через показатель TVL — число горизонтальных линий, которые помещаются в кадре. Брать модели, где показатель больше 1000, не имеет смысла, так как дальше разницу трудно заметить человеческим глазом.
Видео 300 TVL — самое низкокачественное. Для гонок на высоте выгодно брать модели с размером матрицы 600 TVL. Для записи полетов подойдут курсовые камеры с 1000 TVL.
Что выбрать CMOS или CCD?
Выбор матрицы зависит от условий использования своей камеры. Для гонок, профессионального использования лучше брать CCD. Если полет вы совершаете для удовольствия, и хотите иногда делать качественные снимки, выбирайте CMOS.
На YouTube можно посмотреть ролики по каждой модели, оценить качество записи.
Размеры и вес курсовых камер
Курсовые камеры под конкретный квадрокоптер подбирают по габаритам. Размер дрона определяется по диагонали корпуса. Если дрон с FPV камерой больше 200 мм, то для него вес камеры и габариты не настолько важны, как для меньших аналогов.
Размеры ФПВ-камер (по расстоянию между крепежами с двух сторон):
- нано-модели — самые маленькие, их размеры меньше 19 мм;
- микро-образцы — 19 мм;
- мини-формат — 21 мм;
- стандартные камеры — 28 мм.
Вес изделий варьируется в диапазоне 4-10 г. Для мелких квадрокоптеров (Phantom Swift) используют курсовые модели типа AIO («все в одном») с установленным видеопередатчиком. Они маленькие, легковесные, но не могут похвастаться качественной картинкой.
Подключение и напряжение
Большинство камер подключаются с помощью 3 проводов: плюса (красный), земли (черный) и видео (желтый). Дополнительно могут присутствовать контакты подключения:
- OSD — регулирующего прибора, изменяющего настройки камеры;
- VBat — аккумулятора для контроля показателей напряжения;
- звука — это позволяет применять при полетах микрофон, вести голосовую запись события, используют редко.
Диапазон напряжения у моделей составляет 5-36 В. Камера может работать через стабилизатор или от аккумуляторной батареи.
Трансляция на пульт/телефон или очки/шлем
Для просмотра изображения с квадрокоптера используют экран телефона, дисплей планшета, монитор или специальные очки, шлем. Монитор может быть вмонтирован в пульт управления или являться самостоятельным прибором для держания в руке.
Мониторы для дронов оснащаются защитными шторками от солнца, чтобы картинку можно было видеть в любых погодных условиях. Очки работают по принципу виртуальной реальности. Они состоят из экрана с линзой.
У бюджетных FPV-систем данные транслируются на дисплей смартфона через Wi-Fi. Иногда продаются пульты с монитором. Внешние мониторы в FPV-системах начального уровня не используются.
Для работы через мобильные устройства необходимо установить специальное приложение, которое выпускают разработчики квадрокоптеров. С его помощью можно настраивать изображение, параметры трансляции и управлять дроном.
Передача видео на отдельный монитор — прерогатива профессиональных FPV-систем. Монитор часто не входит в комплектацию, и его нужно выбирать с учетом конкретных потребностей.
Качественная трансляция видео на шлем и очки отлично реализована у FPV-систем высокого ценового диапазона. Покупать квадрокоптер с очками виртуальной реальности за 100 долл. нет смысла. В них видео передается плохо, глаза устают, а качественного эффекта присутствия не получается.
Действительно стоящий результат обеспечивают VR-очки и шлемы с собственными процессорами, экранами, создающие очень качественные 3D изображения. Стоят такие образцы около 1000 долл.
Формат вывода: PAL или NTSC
Современные шлемы и очки умеют работать сразу с двумя форматами вывода и оцифровки видео:
- PAL — 720576 пикселей при 25 кадрах в секунду;
- NTS C — 720480 пикселей при 30 кадрах в секунду.
PAL подходит для случаев, когда полет не слишком быстрый, и нужна картинка с высоким разрешением. NTS дает минимальную задержку между кадрами, плавную съемку при высокоскоростных полетах.
Светочувствительность курсовой камеры
Светочувствительность измеряется в люксах. Чем она меньше, тем лучше. У night камер — маркировка IR Sensitive, то есть они чувствительны и к инфракрасному диапазону, что делает дневную съемку хуже, зато помогает отлично видеть в темноте.
Для ночных полетов удобно использовать светодиодную подсветку. Она экономичная, не ослепляет и мягко подсвечивает объект.
Фильтр WDR
Специальный программный фильтр, который осветляет темные объекты и затемняет слишком светлые участки. Эта опция не нужна для гонщиков, но пригодится для профессиональных фото и видео.
Мощность передатчика
Мощность устройства определяет дальность передачи сигнала. Чем больше показатель, тем дороже передатчик и тем больше электроэнергии он потребляет.
При увеличении дальности полета вдвое мощность увеличивается в 4 раза. Если вы летали на 1 км с передатчиком на 200mW, то для расстояния в 2 км подойдет устройство с мощностью на 800mW.
Переключатель видео
Видеопереключатель необходим при установке сразу нескольких типов камер на дроне. С помощью него можно запрещать или останавливать запись, менять настройки устройств. Информацию о полете получают с каждой камеры.
Антенны
Штатные антенны в недорогих квадрокоптерах следует заменять. Для дальних полетов базовый вариант не подходит. Так, у JJRC H40WH E Xcelsior антенну лучше сразу переустановить. Это несложно и недорого, но значительно улучшит полеты.
Виды антенн:
- штырьковые — самые простые;
- клеверные — имеют небольшое усиление;
- спиральные — продвинутые и эффективные.
У антенны может быть разъем для крепления SMA или RP-SMA. Важно, чтобы тип разъема антенны совпадал с типом разъема приемника и передатчика.
Объективы
Объективы для ФПВ-съемки выбирают по диаметру резьбы и фокусному расстоянию.
По диаметру резьбы:
- компактные М8 (для нано- и micro-камер);
- М12 (для стандартным и мини FPV камер) с хорошей картинкой и освещением.
Фокусное расстояние определяет угол зрения во время полета (90 градусов, как у C5830, не очень удобны; оптимальный вариант — 120-150 градусов).
Преимущества и недостатки технологии
К преимуществам технологии ФПВ относят:
максимальное погружение в процесс полета;
возможность делать видео и фото, которые больше никакая технология не обеспечивает (кроме случаев, когда вы собираетесь снимать пейзажи с борта вертолета или во время полета на воздушном шаре);
мгновенная коррекция движения дрона, отличные возможности для исключения столкновений (сейчас развивается технология по управлению квадрокоптером простым наклоном головы, что еще больше увеличит комфорт для пользователя);
идеальные условия для исследования территории во время охоты или рыбалки, других профессиональных задач.
Недостатки FPV:
качественная ФПВ будет стоить недешево;
при помехах (здания, машины, техника) сигнал резко ухудшается: картинка может пропадать, если в районе плотная застройка, сильные помехи от других устройств.
Чтобы подобрать систему с подходящими вам параметрами, придется перебрать не одну комплектацию и научиться разбираться в тонкостях элементов.
Как выбрать FPV и почему это не так просто?
Выбор FPV зависит от финансовых возможностей. Слишком дешевые модели не могут похвастаться терпимым качеством работы, поэтому на них не стоит тратить деньги. Они подойдут только для общего ознакомления с возможностями устройств.
Неплохой пример подобных устройств — FPV камера Syma. Разработчики объединили приемлемые расценки и функциональность, подходящую для новичков.
Хороших обзоров и статей профи по выбору компонентов FPV и настройки на Ардуино и других платформах в сети пока мало. Чтобы найти полезную информацию или опытного советчика, придется потратить время.
Сложно приходится тем, кто выбирает ВПФ-оборудование для уже купленных ручных вертолетов. Это дешевле, чем покупать собранный FPV-дрон (такой, как Spydrone), но чревато ошибками, если не разбираться в нюансах совместимости элементов.
Камеры Runcam
Курсовые камеры Runcam — отличное решение по соотношению цены и качества. Модельный ряд представлен образцами с различными параметрами, в том числе экшен вариантами как для гонок, так и профессиональной съемки.
Из рейтинга популярных моделей можно выделить:
- Micro Swift 2 — решение для маленьких квадрокоптеров, используемых для гонок;
- Micro Swift 600TVL CCD — готовый комплект с камерой и видеопередатчиком;
- 3S (и модификация 3S WIFI 1080p) — пишет видео на карту памяти, имеет высокоскоростной TV-Out, подходит для бортовой записи с планера;
- Split Mini 2 и Split 2S — полупрофессиональные решения с GPS для записи 4K-видео на борту.
Камеры Foxeer
Основу модельного ряда камер Foxeer составляют экшн образцы для гонок на дронах. Популярный, по отзывам экстремалов, недорогой вариант — HS1177 и модификации.
Если условия освещения во время гонок отличаются, то проблему решают видеокамеры Perdator v2 и v3. Стоимость в 2 раза выше, чем у HS, но расходы оправданы качеством съемки. Уменьшенные варианты wifi FPV камеры работают на тех же матрицах, что и основные модели. Отличаются они только размером корпуса, рабочими характеристиками объектива.
Для создания красочных фото и видео Foxeer предлагает камеры Monster Mini Pro, неплохо адаптирующиеся под разные местности и пейзажи.
