Какую FPV-камеру выбрать? Руководство.

FPV-камера является ключевым компонентом систем FPV-дронов. Она снимает видео в реальном времени, которое передается на очки или монитор пилота. Эти маленькие и легкие камеры имеют сверхнизкую задержку и широкий динамический диапазон и предоставляют важную визуальную информацию для пилотов беспилотных летательных аппаратов FPV для навигации и выполнения маневров. Благодаря развитию технологий некоторые из новейших камер FPV теперь предлагают встроенную запись с качеством изображения, которое конкурирует с экшн-камерами, такими как DJI O3. В этом руководстве мы обсудим ключевые факторы, которые следует учитывать при выборе лучшей камеры FPV для дронов FPV.

Аналоговые и цифровые системы FPV

Системы FPV делятся на две категории: аналоговые (analog) и цифровые (digital). Аналоговые FPV-камеры несовместимы с цифровыми FPV-системами, и наоборот. В настоящее время существует три цифровые системы FPV: DJI, Walksnail и HDZero. Камеры, разработанные для конкретной цифровой системы FPV, несовместимы с другими цифровыми системами FPV. Если вы не уверены, какую систему FPV выбрать, взгляните на плюсы и минусы каждой системы в обзоре.

Размер и вес

Размеры FPV-камер определяются шириной, то есть расстоянием между монтажными отверстиями с обеих сторон. Выбор размера камеры зависит от вашей рамы FPV-дрона и от того, как вы планируете ее монтировать. Общие размеры включают:

Стандартный, также «полноразмерный» (28 мм)
Маленький (21 мм)
Микро (19 мм)
Нано (14 мм)

Микроразмер является самым популярным в наши дни, поскольку он обычно хорошо работает с современными 3-дюймовыми, 4-дюймовыми и 5-дюймовыми рамами (и больше). Дроны меньшего размера обычно используют наноразмеры. Обязательно еще раз проверьте характеристики вашей рамы, чтобы подтвердить совместимость и избежать сюрпризов.

Соотношение сторон

В FPV-камерах есть два соотношения сторон: 4:3 и 16:9. Формат 4:3 предпочтительнее для полетов FPV, поскольку он обеспечивает более вертикальное поле зрения, что полезно, когда дрон наклоняется вперед или назад во время ускорения или замедления. Это позволяет более четко видеть то, что перед вами. 16:9, напротив, предлагает более широкий обзор по бокам, но эта информация менее полезна для пилотов.

Кроме того, если вы планируете стабилизировать отснятый материал с помощью такого программного обеспечения как Gyroflow, то 4:3 имеет преимущество над 16:9, поскольку меньше обрезает изображение при визуализации в видео 16:9 для загрузки на такие платформы, как YouTube.

В идеале ваши очки FPV должны поддерживать соотношение сторон камеры FPV. Несоответствующее соотношение сторон может привести к искажению изображения в очках. Например, если у вас камера 4:3 и очки 16:9, изображение будет выглядеть растянутым.

Некоторые FPV-камеры позволяют переключаться между соотношениями сторон 4:3 и 16:9. Однако при переходе на нестандартное соотношение сторон вы почувствуете уменьшение угла зрения из-за кадрирования. Для оптимальной производительности лучше всего использовать собственное соотношение сторон камеры.

Поле зрения

Поле зрения (FOV) камеры FPV определяет угол захваченного изображения. Меньший угол обзора приводит к более увеличенному изображению, позволяя более четко видеть препятствия – например, ветви. Более широкий угол обзора позволяет видеть больше окружающей среды, что может быть лучше для полетов на близком расстоянии и гонок.

Однако, когда поле зрения слишком велико, изображение выглядит искаженным, что приводит к так называемому эффекту «рыбий глаз». Объекты в центре будут выглядеть меньше и дальше, чем они есть на самом деле, в то время как края изображения будут выглядеть изогнутыми и искаженными.

Нет «лучшего» поля зрения, потому что это зависит от личных предпочтений и типа среды, в которой вы летите.

Поле зрения зависит от фокусного расстояния объектива и размера датчика изображения. Меньшее фокусное расстояние и больший размер датчика обеспечивают более широкий угол обзора. Вот приблизительная оценка угла обзора камеры с размером датчика 1/3 дюйма и соотношением сторон 4:3:

Фокусное расстояние объектива	Приблизительный угол обзора
1,8 мм	160° – 170°
2,1 мм	150° – 160°
2,3 мм	140° – 150°
2,5 мм	130° – 140°
2,8 мм	120° – 130°
3,0 мм	110° – 120°

Как упоминалось ранее, соотношение сторон также может влиять на поле зрения, если камера поддерживает как 16:9, так и 4:3. в этом случае выбор нестандартного соотношения просто обрежет стороны или верх и низ, что приведет к меньшему углу обзора.

Широкий динамический диапазон

Широкий динамический диапазон (WDR) FPV-камеры определяет качество изображения в условиях экстремального освещения, когда в одном кадре присутствуют как яркие, так и темные области. Хорошая камера в идеале должна позволять пилоту видеть как можно больше деталей в тени, не допуская чрезмерной экспозиции неба. Выбор FPV-камеры с приличной возможностью WDR имеет решающее значение, поскольку она помогает вам лучше видеть во время полета, в конечном итоге помогая вам избегать препятствий и аварий.

Производительность при слабом освещении

Если вы планируете летать в условиях низкой освещенности, например, в помещении или на закате/ночью, важно выбрать камеру с хорошими возможностями низкой освещенности.

Помимо проверки отзывов, вы можете оценить производительность камеры в условиях низкой освещенности по ее количеству LUX в спецификациях. Чем ниже значение LUX, тем лучше работает камера при слабом освещении. Кроме того, камеры с большими датчиками изображения обычно лучше работают в условиях низкой освещенности, поскольку на датчик попадает больше света.

Задержка

Задержка означает время, необходимое FPV-камере для захвата, обработки и передачи изображения на видеопередатчик. Для энтузиастов гонок на дронах или тех, кто занимается высокоскоростными полетами, задержка может быть решающим фактором при выборе камеры FPV. Меньшая задержка позволяет пилотам реагировать быстрее, обеспечивая лучший контроль и избегая потенциальных препятствий или аварий.

Замечания по поводу аналоговой камеры FPV

CCD и CMOS

В аналоговых FPV-камерах используются два типа датчиков изображения: CCD и CMOS, каждый из которых имеет уникальные характеристики и преимущества. CCD — это более старая технология, которая раньше была основным датчиком изображения для камер FPV, поскольку в то время она работала лучше, чем CMOS. Однако технология CMOS быстро улучшилась, и теперь она так же хороша, как CCD, если не лучше. Современные аналоговые камеры FPV почти исключительно используют датчики CMOS, которые постоянно становятся лучше и доступнее. Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с этой статьей о различиях между CCD и CMOS. Вот краткое изложение плюсов и минусов обоих типов датчиков:

CCD:

Меньше эффекта желе в видео благодаря глобальному затвору
Меньше обработки изображений и цифровых артефактов, однако разрешение и детализация изображения обычно ниже, чем у лучших камер CMOS
Производительность выше среднего при слабом освещении, динамический диапазон и переход свет / темно
Лучший контраст изображения, чем CMOS
В отличие от CMOS-камер с разной производительностью, CCD-камеры работают одинаково по всем параметрам

CMOS:

Более чувствителен к желе из-за скользящего затвора
Различная производительность и цена: самые дорогие камеры обычно представляют собой CMOS, и по иронии судьбы самые дешевые камеры также являются CMOS, в то время как CCD обычно находится в среднем ценовом диапазоне
Обычно меньшая задержка
Более высокое разрешение и более четкое изображение с компромиссом потенциально чрезмерной резкости и цифровых артефактов
Камеры FPV для слабого освещения / ночи обычно используют большие датчики CMOS
Обычно более гибкие / динамичные с настройками камеры

Размер датчика изображения

Помимо типов CCD и CMOS, датчики изображения также бывают разных размеров. Два популярных размера датчика для аналоговых камер-1/1, 8″ и 1/3″, причем первый имеет больший размер, а второй — меньший.

Размер датчика влияет на работу в условиях низкой освещенности и динамический диапазон. Как правило, камера с большим датчиком может иметь лучшую производительность при слабом освещении при тех же настройках. Кроме того, больший датчик обеспечивает более широкое поле зрения (FOV) при использовании объектива с тем же фокусным расстоянием.

Объектив камеры

Вы можете заменить объектив на аналоговой FPV-камере, чтобы добиться другого угла обзора или качества изображения. Объективы FPV-камеры отличаются, в основном, двумя параметрами: фокусным расстоянием и размером резьбы. Для получения более подробной информации вы можете обратиться к статье специально об объективах камер FPV.

В полноразмерных камерах обычно используются более крупные и тяжелые объективы с резьбой диаметром 12 мм, которые можно ввинтить в корпуса, известные как объективы M12. меньшие 8-мм объективы или объективы M8 используются, чтобы сделать камеры более компактными и легкими. Линзы M12 пропускают больше света, что обеспечивает немного лучшее качество изображения по сравнению с линзами M8. Объективы M8 очень компактны и в основном используются в камерах Micro и Nano.

NTSC и PAL

Основное различие между NTSC и PAL заключается в их разрешении и частоте кадров. PAL (720 x 576 при 25 кадрах в секунду) предлагает немного лучшее разрешение, в то время как NTSC (720 x 480 при 30 кадрах в секунду) обеспечивает более высокую частоту кадров. Если вам нужно лучшее качество изображения, выберите PAL; если вы хотите более плавное видео, выберите NTSC. Для более подробного сравнения ознакомьтесь с этим постом.

Традиционно NTSC используется в Северной Америке, Японии и Южной Корее, в то время как PAL используется в большинстве стран Европы, Австралии и значительной части Африки и Азии. Было бы неплохо придерживаться стандарта вашей страны. Однако сегодня это не вызывает беспокойства, поскольку оба видеоформата полностью поддерживаются всем оборудованием FPV.

Не забудьте указать соответствующий формат вашей камеры в Betaflight OSD, чтобы убедиться, что текст отображается правильно.

TVL

TVL или «телевизионные линии» — это термин, используемый производителями для измерения разрешения аналоговых камер FPV.

TVL измеряется путем подключения камеры к дисплею и получения изображения карты с чередованием черных и белых линий. Максимальное количество четких черных и белых линий, которые может обнаружить камера, — это ее значение TVL, которое представляет детализацию изображения, которую способна создать камера. Однако в последние годы TVL стал менее значимым, поскольку производители часто переоценивают эти цифры как маркетинговый инструмент. Вместо того, чтобы полагаться на TVL, выбирайте камеру на основе качества изображения, продемонстрированного в обзорах.

Как подключить аналоговую FPV-камеру к видеопередатчику?

Подключение аналоговой камеры FPV к вашему дрону зависит от применения и задействованных компонентов. В простейшем виде FPV-камера имеет три провода для подключения: видеосигнал (signal), питание (power) и масса (GND).

Чтобы подключить камеру FPV непосредственно к видеопередатчику, подключите сигнальные провода и убедитесь, что в очках FPV видеоприемник работает на том же канале, чтобы получить изображение. Также подсоедините провода массы FPV-камеры и видеопередатчика [VTX], если они питаются от разных источников. Современные FPV-камеры поддерживают широкий диапазон входного напряжения (например, от 5 В до 36 В), что позволяет питать их от 5В регулируемого напряжения или непосредственно от LiPo аккумулятора (2s-8s).

Следуйте этим хорошим практикам для более чистого видео.

Использование полетного контроллера [FC] со встроенным чипом экранного меню [OSD] является наиболее распространенным способом подключения FPV-камеры. Подключите сигнал камеры к видеовходу полетного контроллера, а видеовыход полетного контроллера – к видеопередатчику.

В зависимости от функций камеры могут быть доступны некоторые дополнительные соединения, например:

TX и RX (интерфейса UART) для подключения к полетному контроллеру, что позволяет изменять настройки камеры с помощью пульта
Контакты экранного меню или меню для подключения джойстика для изменения настроек камеры
VBAT или VSEN для мониторинга напряжения батареи

Запись видео

Есть несколько способов записывать видео полета с камеры FPV:

FPV-очки с видеорегистратором (DVR): большинство очков FPV имеют встроенный цифровой видеорегистратор, который записывает все, что отображается на экране, даже включая разрывы сигнала.
Видеопередатчик со встроенной записью: некоторые видеопередатчики имеют встроенные возможности записи, которые обеспечивают более высокое качество видео по сравнению с записями видеорегистратора в очках. В запись не попадают пропадания сигнала во время полета. Примеры таких видеопередатчиков включают DJI O3 Air Unit и Walksnail Avatar VTX.
Внешний видеорегистратор на дроне: для аналоговых камер можно использовать внешний видеорегистратор, который подключается непосредственно к FPV-камере внутри дрона. Этот метод записывает видео без каких-либо помех и, как правило, обеспечивает лучшее качество изображения, поскольку не имеет потерь из-за беспроводного соединения 5,8 ГГц.

Чтобы получить наилучшее качество изображения, подумайте об установке экшн-камеры, такой как GoPro, на дроне. Эта опция снимает высококачественные видеоматериалы, которые можно использовать для различных целей, в частности для обмена онлайн или анализа производительности полета.

Можно ли использовать HD-камеры в качестве камер FPV?

Хотя это правда, что многие потрясающие HD FPV-видео на YouTube были сняты с использованием HD-экшн-камер, таких как GoPro или Runcam 3, эти камеры, как правило, не подходят для полетов в реальном времени FPV.

Некоторые камеры высокой четкости поддерживают «видеовыход», что позволяет подключать их к передатчику видео для FPV. Однако задержка в этих камерах обычно слишком велика для полета FPV (часто более 100 мс), что затрудняет своевременную реакцию для предотвращения столкновений. Поэтому для полетов в реальном времени рекомендуется использовать специальную FPV-камеру.

Как настроить экранное меню

Экранное меню (OSD, on-screen display) — это функция, которая накладывает полезную информацию о полете на видео для отображения в очках FPV во время полета. В зависимости от конкретной FPV-системы процесс настройки OSD может отличаться. Ниже приведены учебные пособия по различным системам:

Эти учебные пособия проведут вас через необходимые шаги по настройке экранного меню для каждой системы и помогут вам получить доступ к ценной информации о полете во время полета FPV.