Курсовая FPV камера, что это и зачем она нужна, как выбрать

Что такое курсовая FPV камера? Зачем она нужна?

Курсовая FPV камера — это камера, которая расположена в носовой части дрона, она передает видео на видеопередатчик, а он на устройство приема видео — FPV-шлем, очки или LCD-дисплей.

FPV – First Person View, то есть вид от первого лица.

Один из первых вопросов у людей, которые заинтересовались квадрокоптерами — почему у дрона 2 камеры? Они, конечно же, имеют в виду HD экшен-камеру для съемки качественного видео полетов и FPV камеру, с помощью которой пилот видит глазами дрона. Если назначение HD экшен-камеры для новичков понятно, то FPV камера вызывает вопросы — зачем нужна эта маленькая камера? Почему бы просто не использовать GoPro?

Почему курсовая FPV камера, а не GoPro?

Ответ заключается в том, что FPV камера и экшен-камера выполняют разные роли и функции. Если экшен-камера предназначена для записи качественного видео, то FPV предназначена для передачи видео в реальном времени с минимальной задержкой. Курсовая FPV камера передает аналоговый сигнал PAL или NTSC в видеопередатчик, он отличается от цифрового тем, что практически не имеет задержки сигнала, все данные передаются и принимаются моментально. Это главная причина, почему используют аналоговые FPV камеры, а не цифровые экшен, у которых «цифра» имеет довольно большую задержку. Задержка у «цифры» происходит из-за передачи зашифрованного сигнала, который нужно будет еще расшифровать принимающему устройству.

В гонках и фристайле ключевую роль играет именно скорость реакции пилота, а скорость возможна при условии, что пилот будет получать видео в реальном времени практически без задержки. Цифровой сигнал обычно используется в съемочных квадрокоптерах, так как там задержка сигнала вполне допустима.

Сейчас популярность набирают и цифровые системы, производители научились снижать задержку до минимума, что позволяет использовать цифру даже в гонках.

 

Строение курсовой FPV камеры квадрокоптера

Как правило, fpv камера квадрокоптера — это маленькая камера в металлическом корпусе, обычно размером 2-2,5 см и весом в среднем 10 грамм.

Внутри все довольно просто. В строении таких камер находится сенсор изображения или, другими словами, матрица. Это небольшой электронный компонент, который размещен на печатной плате. Матрица совместно с платой преобразует подаваемый на нее свет из объектива в аналоговый сигнал, который передается по проводу видеопередатчику (VTX) дрона. Несмотря на то, что эти сенсоры используются уже несколько десятилетий, они по-прежнему остаются очень сложными устройствами, которые могут производить всего несколько компаний в мире.

В сфере FPV камер первое место уже давно удерживает матрица Sony Super HAD II CCD

Эта матрица изначально создавалась для рынка камер видеонаблюдения, и на сегодня это одна из самых дешевых сенсоров CCD, которые все еще выпускаются. С появлением смартфонов и цифровых камер, такие матрицы почти перестали использоваться, так как рынок завоевали цифровые CMOS-матрицы.

CCD-матрица лежит в основе каждой FPV камеры, например, Runcam swift 2.

CMOS и CCD, отличия

Все потребительские камеры оснащаются двумя типами матриц на выбор:

• CMOS;
• CCD.

CCD-матрицы дороже в изготовлении, используют больше энергии для питания. Также у CCD следующие преимущества:

• Отличная производительность при большом изменении освещенности. Например, вы летаете в солнечный день и начали лететь прямо в сторону солнца — матрица CCD очень быстро под это адаптируется и затемнит изображение. То же самое работает и в обратную сторону. Камеры с матрицей CMOS так быстро работать не могут.
• У CCD очень маленькая задержка. Камеры с этой матрицы гораздо быстрее отправляют видеопередатчику сигнал, нежели камеры с матрицей CMOS. Однако новые современные CMOS-камеры все же начинают догонять по скорости CCD, но последние все еще впереди.
• У CCD нет построения по линиям. Большинство CMOS собирают картинку по строкам, чтобы получилось изображение. От сильной вибрации на дроне эти полосы могут «поехать» и картинка станет волнообразной. Этот эффект еще называют «желе». У CCD картинка выводится сразу целиком и полностью, а не рисуется построчно.

В данное время на рынке есть несколько хороших камер со CMOS-матрицей, например, Runcam Eagle. Мы тестировали камеру и обнаружили проблему со светочувствительностью, камера подстраивалась не очень быстро.

У CCD-матриц преимущества очевидны, поэтому новичкам советуем выбирать камеры именно с этой матрицей. Надеемся, что в ближайшие годы на рынке появятся CMOS-матрицы, которые будут лучше CCD.

На что нужно обратить внимание при выборе курсовой FPV камеры?

Наверное, для вас сейчас прозвучат странные слова, но FPV камеры покупаются не по качеству картинки, потому что все они одинаковые в этом плане. В первую очередь нужно обращать внимание на следующие факторы:

Форм-фактор

Форм-фактор — это типовой размер камеры в полном сборе. Камеры FPV бывают:

• Без корпуса;
• В пластиковом корпусе;
• В металлическом корпусе.

Курсовая FPV камера без корпуса называется «board camera», то есть бортовая камера. Раньше такие камеры были очень популярны, сейчас же они используются в основном на микродронах, так как нужна экономия места. Сейчас в стандартных мини-квадрокоптерах, гоночных используются камеры с корпусом, потому что место крепления рассчитано именно под такой вариант.

Также камеры без корпуса больше подвержены повреждениям.

С ко́рпусами все дошло до стандартизации, и на сегодня все обычные fpv камеры — одного размера. Точнее, есть два размера — мини и микро. Микро — легче и, соответственно, немного меньше, чем мини.

Какой выбрать форм-фактор? Это зависит от размеров и типа вашей рамы. Посмотрите, сколько места на раме в отсеке под камеру, и выбирайте подходящий форм-фактор.

Крепление

Камера к корпусу дрона может крепиться 2 способами:

• Винтами с двух сторон корпуса камеры;
• С помощью кронштейна: камера сначала крепится к кронштейну, а кронштейн крепится к раме.

Большинство камер на сегодня поставляется с кронштейнами, которые можно легко и просто прикрутить к раме дрона, так как там много отверстий. Приоритетным креплением считается кронштейн, потому что такое крепление становится более жестким и надежным, но занимает немного больше места в плане монтажа и в вашу раму может просто не влезть, так как там будут слегка выпирать винты.

С каким креплением брать камеру, зависит от вашей рамы, если позволяет место (везде указаны размеры), рекомендуем покупать камеру с кронштейнами. Хотя они и так идут в комплекте почти во всех камерах.

TVL

Наверняка вы задумывались над этой аббревиатурой около названий камер, например, Runcam Swift 2 1200TVL. Что она означает?

TVL означает «телевизионные линии» в прямом смысле, то есть скорость обновления изображения по линиям. Помните старые телевизоры с кинескопом? У некоторых они и сейчас есть. Ну так вот, кинескоп работает по такому принципу:

 

 

То есть картинка отрисовывается вот этими самыми TVL.

TVL также определяет, насколько детально будет отрисовываться изображение.

По факту же, в FPV камерах это гонка цифр от производителей.

И сейчас мы приведем ниже 2 факта об этом:

Первый факт:

Сейчас у многих продавцов заявлено 600, 800, 1200 TVL. Но вы их не увидите. Дело в том, что TVL соотносится с пикселями:

TVL	Пиксели	Мегапиксели
380	640х480	0,3
430	720х576	0,36
480	800х600	0,5
560	933х700	0,65
600	1024х756	0,75
800	1080х960	1,23
1000	1600х1200	1,92

А теперь вспомните, какое разрешение у вашего шлема или очков? Максимум 720Р, и то это дорогие FatShark. Что мы получаем в итоге? Даже если у вас камера 1200TVL, картинка по-прежнему будет сжиматься до 720Р и ничего не поменяется. Простыми словами, ваши очки все равно не смогут отобразить такое разрешение.

Второй факт:

Видео с видеопередатчика передается на частоте 5.8 ггц, это самая шумная и «грязная» частота, и мы можем гарантировать, что вместо  600TVL, которые заявлены производителем, вы максимум получите 400TVL. Дело в том, что аналоговый сигнал работает так, что тот уровень, который транслирует передатчик, не обязательно будет получен на том же уровне приемником. Цифровой сигнал работает наоборот — какой сигнал отправлен, такой и будет принят.

В общем, можете не смотреть на этот показатель, если будет выбор камеры с 600 или 700TVL и камеры с 1200TVL, смело выбирайте 600 или 700, потому что абсолютно нет смысла переплачивать и покупать камеру с 1200TVL. Не дайте себя обмануть маркетологам.

Надеемся, в ближайшем будущем цифра все же выйдет на уровень минимальной задержки, аналогичный CCD.

Пока на рынке не появятся очки или шлем с разрешением хотя бы 1080р, не стоит покупать камеру с TVL более 600-700. Цифры выше — маркетинг.

Коннекторы (разъемы)

То, с какой стороны расположены коннекторы на камере — важный момент, на который тоже стоит обращать внимание, особенно если у вас оригинальная рама. Бывают рамы, которым нужна камера, например, только с верхним расположением разъемов.

Еще один момент, на который нужно обращать внимание: вместе с камерой обычно идет специальный джойстик для настройки камеры (яркость, контрастность и так далее), и насколько легко вы сможете подключать его к камере, будет зависеть от расположения и типа коннектора. Так, в камерах Runcam всегда 2 разъема — один для видео и питания, а второй рядом, для подключения джойстика для настройки через OSD камеры. С камерами Foxeer это дело обстоит хуже.

Выбирайте такое расположение разъемов, чтобы у вас не было проблем с подключением камеры после монтажа в выбранной раме.

Объектив и линза

Для стандартных мини- и микроквадрокоптеров всегда используются FPV камеры с линзой 1/3 дюйма. Эти линзы универсальные и могут подойти к любой подобной камере, что делает ее ремонтопригодной.

Некоторые производители стараются делать свои линзы с бОльшим углом обзора или же наоборот, с меньшим углом обзора.

Угол обзора — это пространство, которое вы сможете увидеть с помощью камеры.

Широкоугольные (с большим углом обзора) линзы не всегда хороши. Дело в том, что в таких линзах ухудшается восприятие глубины пространства, вы можете не понять, насколько близко к вам объект, а для гоночных дронов это критично.

Насчет линз рекомендаций нет, все зависит от ваших предпочтений и восприятия окружающей среды.

ИК-фильтр

В некоторых камерах есть ИК-фильтр, он может быть как заблокированный, так и разблокированный, в описании это указывается следующим образом:

• IR blocked;
• IR unblocked.

Линза без блокирующего ИК-фильтра (IR unblocked) передает картинку с тусклыми цветами и предназначена для полетов ночью и в сумерки.

Линза с нанесенным ИК-фильтром (IR blocked) передает цвета естественно и не предназначена для полетов ночью. С такой линзой картинка при солнечном свете будет очень яркой и насыщенной, но ночью ничего видно не будет.

Новичкам рекомендуем покупать камеру с ИК-фильтром (IR blocked), если вы еще даже не умеете летать.

OSD

Некоторые производители начали экспериментировать с OSD в FPV камерах. Что представляет из себя OSD в камере? Это информация о текущем напряжении аккумулятора и таймер полета. Обычно все функции на этом и заканчиваются. Не путайте это OSD с обычным экранным меню, которое называется аналогично, но на самом деле это не что иное, как настройки камеры: резкость, яркость и так далее. Наш совет — смотреть в сторону полетных контроллеров со встроенным OSD, так как там точно будет масса функций и информации, которую можно будет вывести на экран очков или шлема, ну или докупить minimOSD. Сейчас все больше производителей встраивают OSD в свои полетные контроллеры.

Встроенное в камеру OSD будет плюсом, но весьма скудным. Как правило, функция ограничивается датчиком напряжения аккумулятора и таймером. Присматривайтесь в сторону OSD, встроенного в полетный контроллер, а не в камеру.

Цена

Стоимость разная и часто не маленькая. Цены начинаются от 800 рублей за простенькую камеру, доходя в среднем до 1200-1600 рублей. Для гоночных дронов обычно не требуется дорогущая камера с качественной цветопередачей, потому что сигнал все равно будет аналоговый, а не цифровой, и вся красота будет перебиваться помехами (без них никуда) и рябью. Помех будет не много, но все же.

Соотношение сторон

Если вы купили камеру с матрицей Sony CCD Super HAD II, то у нее будет только одно соотношение сторон, 4:3. Если вы купили камеру с матрицей CMOS, то у такой можно выставлять соотношение сторон 16:9, то есть широкоформатный вариант. Чем он хорош? Большим углом обзора. Например, с широким форматом 16:9 умеют работать очки FatShark Dominator v3.

Большинство камер умеет отображать видео и в 4:3, и в 16:9, но некоторые просто обрезают верхнюю и нижнюю кромки 4:3, будьте внимательны при выборе. А в каком соотношении летать — дело вкуса и привычки. Большинство пилотов летает в 4:3.

Видеоформат

Для аналоговых камер есть 2 типа видеоформата:

• PAL;
• NTSC.

Вы наверняка уже знаете об этих форматах. В Европе и СНГ устоялся формат PAL, а NTSC используется в Северной Америке.

PAL выдает 25 кадров в секунду и разрешение 720 × 576, а NTSC 30 кадров в секунду и разрешение 720 × 480 пикселей.

Какой формат использовать — дело каждого.

Сравнение изображения с курсовых FPV камер

Ниже вы можете посмотреть и сравнить качество видео с нескольких современных и популярных FPV курсовых камер.

Foxeer arrov v2

Foxeer hs 1177

Foxeer night wolf — камера для ночных полетов

Runcam eagle 2

Runcam swift 2

Runcam swift 3

Как видите, примерно у всех одинаковая картинка. Новичок сейчас может ужаснуться и подумать — 2018 год и такая некачественная картинка!? Да, именно такая. Зато все РЕАЛЬНО, в реальном времени, задержку вы даже не заметите, поэтому приходится жертвовать качеством, такова физика аналогового видео.

Рекомендуемые курсовые камеры FPV

Ниже приведу список рекомендуемых к покупке камер. Предложенные в нем варианты зарекомендовали себя надежностью и качеством, они популярны у большинства пилотов.

Сейчас на рынке есть два главных игрока — RunCam и Foxeer.

RunCam

RunCam — можно сказать, первооткрыватель в мире производителей, и эта компания существовала еще в те времена, когда были только бортовые камеры (голая плата и линза). RunCam почувствовали конкуренцию от Foxeer с выходом камеры HS1177, но RunCam решили не изобретать велосипед и просто скопировали общую концепцию этой камеры — форму корпуса, компоновку, но также внесли и свои улучшения.

У компании много различных вариантов камер, которые отличаются по определенным параметрам, в том числе и по цене.

Foxeer

Foxeer примечательны тем, что первыми придумали и запустили в производство тот вид и концепцию FPV камер, которые мы видим сегодня. Это именно их заслуги.

На сегодня самой популярной камерой считается Foxeer HS1177, а произошло это благодаря очень востребованной раме ImpulseRC Alien. Данная рама типа Гибрид-Х была создана специально под камеру HS1177 с верхним расположением разъемов. Это взяли на вооружение производители рам, и так получилось, что HS1177 резко отхватили себе большой кусок рынка FPV камер.

У Foxeer тоже большое разнообразие камер, на любой вкус и цвет. Также у них адекватная цена и не очень отличается от цен на другие камеры.

---

Камеры для начинающих

RunCam Swift 2

Стандартных размеров камера с матрицей 1/3″ SONY Super HAD II CCD, с встроенным микрофоном и OSD. 600TVL. Линза с углом обзора 130°, но у некоторых продавцов можно выбрать 150 и 160 градусов.

Размеры: 28.5 мм х 28.5 мм х 27.0 мм
Вес: 14 г

---

RunCam Micro Swift 3

Очень маленькая камера с матрицей 1/3″ SONY Super HAD II CCD. Для микро- и мини-сборок. OSD нет.

Размеры: 19 мм х 19 мм х 25 мм
Вес: 5.6 г

---

Foxeer Classic HS1177V2

Классическая камера с матрицей 1/3″ SONY Super HAD II CCD+ Nextchip 2040 DSP. 600TVL. Поддерживает настройку камеры через OSD.

Размеры: 26 мм х 26 мм х 29 мм
Вес: 12.4 г

---

Foxeer Arrow Micro Pro

Микрокамера, самая дешевая в линейке Foxeer. Матрица  1/3″ SONY Super HAD II CCD+ Nextchip 2040 DSP и 600TVL. Есть джойстик для настройки камеры.

Размеры: 18.5 мм х 19 мм
Вес: 5.3 г

---

Foxeer Predator Micro V2

Есть функция WDR и OSD. Соотношение сторон стандартное, 4:3. Есть функция день/ночь.

Размеры: 18.6 мм х 19 мм
Вес: 5.5 г

---

Опытным пилотам: для фристайла и гонок.

Foxeer Falkor 1200TVL

Отличная камера с классным кронштейном для крепления. Продается в форматах 4:3 и 16:9. 1200TVL. Автоматический баланс белого.

Размеры: 21.8 мм х 21.8 мм
Вес: 8.7 г

---

Foxeer Predator Micro V3

Создана специально для гонок, выдает до 60FPS. Продается с соотношением сторон 4:3 и 16:9. 1000TVL. OSD.

Размеры: 18.6 мм х 19.0 мм
Вес: 5.5 г

---

RunCam Eagle 2 Pro

Стандартная камера. Встроенное OSD и микрофон. Матрица CMOS 1/1.8″. 800TVL. Продается с соотношением сторон 4:3 и 16:9.

Размеры: 28 мм х 26 мм х 28 мм
Вес: 15 г

---

RunCam Swift 2 Rotor Riot

Все то же самое, как у камеры выше, за исключением матрицы, здесь она 1/3″ SONY Super HAD II CCD и 600TVL.

Размеры: 28 мм х 26 мм х 28 мм
Вес: 16 г

---

RunCam Racer

Отличие от камер выше в самой низкой задержке из всех — 6ms. RunCam делают на этом упор, ведь камера заточена именно для гонок.Соотношение сторон 4:3. Матрица Super WDR CMOS. Встроенное OSD.

Размеры: 19 мм х 19 мм х 18 мм
Вес: 5.5 г

---

RunCam Night Eagle 2 PRO

Камера для ночных полетов! Светочувствительность 0.00001 LUX! Встроенный микрофон и OSD. Матрица 1/1.8″ CMOS Sensor.

Размеры: 28 мм х 26 мм х 27 мм
Вес: 15 г

Конечно, вы можете выбирать и другие камеры, а также ноу-нейм (камера без бренда), но такие камеры мы здесь рекомендовать не будем. Однако если хотите купить ноу-нейм, просто переходите по ссылкам выше и далее в Рекомендации.

Выводы

Надеемся, вам помогла эта статья, так как мы постарались максимально раскрыть тему. Опирайтесь на знания, полученные отсюда, и выбирайте себе камеру — вы не ошибетесь! Главное — точно поймите, какой дрон вы хотите собрать и как хотите летать. Если будут вопросы, задавайте их в комментариях.