چگونگی انتخاب FPV CAMERA ( دوربین FPV ) برای کوادکوپتر ها و هواپیما های بدون سرنشین

دوربین های FPV تصویر زنده ی پرواز را با کیفیت کم به خلبان مولتی روتور می دهد. برای انتخاب بهترین دوربین FPV برای مسابقات هواپیما های بدون سرنشین و به طور کلی مولتی روتور ها، چندین چیز وجود دارد که باید در این آموزش بحث کنیم.

جدول محتویات

• اندازه
• CCD و CMOS
• نسبت ابعاد
• FOV
• محدوده دینامیکی
• Low Light Performance (عملکرد در کم نور)
• TVL
• NTSC و PAL
• Latency (تاخیر)
• اتصالات و ولتاژ
• ویژگی های دیگر
• آیا می توانم از دوربین HD به عنوان دوربین FPV استفاده کنم؟
• OSD برای اطلاعات پرواز

اندازه و وزن دوربین FPV

اندازه و شکل دوربین های FPV تعیین می کند که به راحتی دوربین را می توان در یک فریم مشخص مولتی روتور نصب کرد.

در اینجا کمی از تاریخچه دوربین های FPV در طول سال های پیشرفت را توضیح می دهیم.

Runcam یکی از اولین شرکت هایی است که به طور تخصصی به ساخت دوربین های FPV پرداخت. آنها در ابتدا به ساخت دوربین های نظارتی پرداختند، اما مردم بیشتر و بیشتر شروع به استفاده از دوربین های CCTV به جای دوربین های FPV کردند تا Runcam به آرامی، آغاز به تولید دوربین های FPV نمود.

در سال های 2013 و 2014 دوربین کامپکت Runcam PZ0420 CCD برای FPV محبوب شد. این یک دوربین عکاسی است زیرا بهترین دوربین در آن زمان بود (عمدتا به دلیل اینکه گزینه های دیگری وجود نداشت).

این دوربین از یک برد 32 × 32 میلیمتری بدون هیچ گونه حفاظتی ساخته شده و به طور معمول به عنوان «board cameras» نامگذاری شده است. قطعات در یک دوربین board camera به راحتی می توانند در یک تصادف آسیب ببینند.

در سال 2014، Runcam یکی از اولین دوربین هایی مخصوص FPV که با محفظه محافظت کننده از دوربین طراحی شده بود، منتشر کرد (Sky Runcam) که از این به بعد روند قرار دادن دوربین ها را در یک محافظ آغاز کرد.

ابعاد دوربین FPV تا زمانی که Foxeer Symbol HS1177 منتشر نشده بود مقدار ثابتی نداشت. این یک دوربین 28mm*28mm (طول و عرض) است و طی یک سال استاندارد شده است. تقریبا تمام فریم های مولتی روتور های جدید طوری طراحی شد که این دوربین در روی این پرنه ها قرار گیرد.

در سال 2016 و 2017، Runcam دوربین های کوچکتر و سبک تر، Swift Mini (سویفت مینی) 21mm wide و Swift Micro (سویفت میکرو) 19mm در اندازه های استاندارد عرضه کرد که سایز های استاندارد به شرح زیر است:

• استاندارد: 28 mm (میلیمتر)
• مینی: 21mm
• میکرو: 19mm
• نانو: هر سایزی کوچک تر از مینی

وزن هر دوربین FPV تقریبا بین 4 تا 20 گرم است.

همچنین دوربین های FPV دارای فرستده (AIO) که فرستنده در پشت دوربین متصل می شود. یکی از مشکلات این مدل دوربین بی کیفیت بودن تصویر است و معمولا در مولتی روتور کوچک استفاده می شوند.

انواع سنسور تصویربرداری CCD و CMOS

CCD و CMOS دو نوع اصلی از سنسورهای تصویربرداری با دوربین های FPV هستند که هر کدام با ویژگی ها و مزایای منحصر به فرد خود هستند.

CCD یک تکنولوژی قدیمی است و در حال حاضر به عنوان سنسور تصویربرداری دوربین های FPV مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه بیشتر دوربین های جدید FPV از CMOS استفاده می کنند و این تکنولوژی روز به روز در حال پیشرفت است.

CCD

• تاثیر کمتر jello effect در فیلم به نسبت global shutter
• عمل کرد خوب در نور زیاد و وجود نویز دیجیتال اندک در نور کم
• رنگ ها به نسبت CMOS بسیار طبیعی تر و گرم تر اند.
• WDR و انتقال نور/تاریکی خوب نیست اما قابل قبول است.
• کنتراست بهتر تصویر به نسبت CMOS
• معمولا رزولوشن کمتر از بهترین دوربین های CMOS است.

CMOS

• عملکرد دوربین های CMOS به طور چشمگیری بین مارک ها و مدل ها مختلف آن متفاوت است.
• به طور کلی زمان تاخیر پایین تری دارند.
• رزولوشن بالا و تصویر واضح تر به نظر می رسد ولی نویز دیجیتالی زیادی دارد.
• در نور کو و یا شب دوربین های FPV تمایل به استفاده از سنسور CMOS دارند.
• تولید ارزان تر (معمولا ارزان ترین مدل دوربین های FPV)
• به علت استفاده از rolling shutter حساس به jello

نسبت ابعاد

از نظر ابعاد دو مدل دوربین FPV وجود دارد: 4:3 و 16:9. نسبت ابعاد به رزولوشن هیچ ارتباطی ندارد فقط اندازه ی تصویر متفاوت است.

4: 3 تقریبا شبیه مربع است و شکل یک تلویزیون CRT قدیمی است در حالی که 16: 9 بزرگ تر است مانند مانیتور های LCD کامپیوتر.

هیچ بهتری و بدتری در این ابعاد وجود ندارد و همه ی اینها به صفحه نمایش و دوربین FPV مورد استفاده ی شما بستگی دارد به عنوان مثال: اگر یک دوربین 4: 3 داشته باشید، اما عینک شما 16: 9 باشد، تصویر ظاهر شده ولی به صورت کشیده نسبت به سایز اصلی.

نسبت ابعاد به طور مستقیم به نمای گرفته شده از محیطی مربوط نیست، به عنوان مثال دوربین 16: 9 لزوما به شما یک میدان دید گسترده تر را نمی دهد این در حقیقت وابسته به لنز و سنسور تصویر دوربین شماست که در ادامه راجع به آن توضیح می دهیم.

جالب است بدانیم سنسور CMOS دارای نسبت تصویر 16: 9 است، در حالی که سنسور CCD درای نسبت 4: 3 است. برخی از دوربین های CMOS به شما اجازه می دهد نسبت ابعاد تصویر بین 16: 9 و 4: 3 را در تنظیمات انتخاب کنید، اما تصویر 4: 3 با تغییر سایز یک تصویر 16: 9 به دست می آید که از اطراف خورد شده بنابراین به شما یک میدان دید کوچکتر از 4: 3 و ممکن است شما قسمت هایی از تصویر را از دست بدهید.

سایز لنز دوربین های FPV

لنزهای دوربین FPV در دو چیز اصلی متفاوتند: فاصله کانونی و thread size. فاصله ی کانونی میدان دید (FOV) تصویر را تغییر می دهد. هر چه فاصله ی کانونی کمتر میدان دید بیشتر. در اینجا جدولی قرار داده ایم که اعداد ان احتمالی می باشد:

توجه: فاصله کانونی لنز با FOV برابر نیست.

FOV (میدان دید) نتیجه ای است از فاصله کانونی لنز و اندازه سنسور. در حقیقت مهم است بدانید که میدان دیدی که شما ترجیح می دهید از دانستن فاصله کانونی در هنگام خرید یک دوربین استفاده کنید زیرا اندازه سنسور می تواند متفاوت باشد.

هر چقدر FOV بیشتر باشد میداد دید بیشتر است که این برای مسابقات ترجیه داده می شود. با این حال هنگامی که FOV خیلی بزرگ است ( تصویر بیشتر منحرف می شود) که به عنوان اثر چشم ماهی شناخته می شود. اشیاء در وسط، کوچکتر و دورتر از آنچه واقعا هستند، ظاهر می شوند، در حالی که لبه های تصویر منحنی و کج می شود.

بهتربن زاویه ی میدان دید ی که مو توانید در دوربین های FPV داشته باشید حدود 130-150 درجه است و با فاصله ی کانونی تقریبی بین 2.1mm – 2.5mm لنز.

این یک مثال خوب از FOV های مختلف است:

شما می توانید یک لنز را بجای یک دوربین FPV جایگزین کنید تا FOV یا کیفیت تصویر متفاوت بدست آورید که در مقاله ی آپشن های لنز های مختلف برای دوربین FPV RUNCAM SWIFT توضیحاتی را راجع به تعویض لنز ها داده ایم.

دو اندازه معمول در لنزهای دوربین FPV وجود دارد: M8 و M12. لنز M12 هم بزرگتر است و هم سنگین تر. این لنز به طور معمول در دوربین های سایز کوچک و سایز استاندارد استفاده می شود. این لنز نور بیشتری را از بیرون دریافت می کن بنابراین کیفیت تصویر این لنز کمی بهتر از لنزهای M8 است. لنزهای M8 بسیار جمع و جور و کوچک هستند و بیشتر در دوربین های میکرو و نانو استفاده می شوند.

همچنین بخوانید : توضیح درباره ی لنز دوربین FPV ، میدان دید ، اندازه و کیفیت تصویر

WDR (محدوده ی دینامیکی گسترده)

دامنه روشنایی تولید شده در یک تصویر دیجیتال را محدوده دینامیکی می نامند. هرچه محدوده دینامیکی وسیع تر باشد اختلاف بین نواحی روشن و نواحی تیره تر تصویر بیشتر بوده و جزئیات بیشتری در این نواحی قابل رویت خواهد بود.

همانطور که در تصاویر مشاهده می کنید، دو عکس سمت چپ و راست یا با نور دهی کم (سمت چپ) و یا با نور دهی زیاد (سمت راست) گرفته شده است. ولی عکسی که در وسط قرار دارد با نوردهی درست و در بهترین محدوده ی دینامیکی خود گرفته شده است.

زمانی شما این مفهوم را درک خواهید کرد که هنگام پرواز WDR دوربین FPV شما به دید شما به هنگام پرواز کمک می کند و چشم شما را به هنگام پرواز مورد آزار و اذیت نور دهی زیاد و کم قرار ندهد. اکثر دوربین های FPV دارای درجه ای از WDR هستند، اما عملکرد WDR در تمام دوربین های FPV یکسان نیست.

کیفت تصویر دوربین FPV در نور کم

اگر شما قصد دارید در محیطی بسته و در غروب خورشید یا حتی در شب پرواز کنید، باید درباره عملکرد دوربین FPV خود در نور کم بدانید. بعضی ها به طور خاص برای نور کم طراحی شده اند تا دیگران.

پیشنهاد می شود که مقاله ی دوربین FPV برای پرواز در شب را بخوانید.

فرمت تصویری NTSC و PAL

آیا مهم است که شما از کدام یک از فرمت های تصویری PAL و یا NTSC استفاده می کنید؟

تفاوت اصلی NTSC و PAL در وضوح و نرخ فریم است. PAL کمی با وضوح بالاتر تصویر را نمایش می دهد، در حالی که NTSC در یک ثانیه تعداد فریم بیشتری را ارائه می دهد. اگر می خواهید عکس بهتری داشته باشید از سیستم PAL استفاده کنید.

• سیستم تصویری PAL (پال): 720 * 576 پیکسل و نرخ فریم 25fps
• سیستم تصویری NTSC (ان تی اس سی): 720 * 480 پیکسل و نرخ فریم 30fps

به طور معمول NTSC در آمریکای شمالی، ژاپن و کره جنوبی استفاده می شود در حالی که PAL در اکثر اروپا، استرالیا و بخش های زیادی از آفریقا و آسیا استفاده می شود. ممکن است یک استاندارد خوب در کشور شما باشد. اما امروز واقعا مهم نیست، زیرا هر دو فرمت ویدیویی توسط تمام تجهیزات FPV پشتیبانی می شود.

همچنین شما باید در نظر داشته باشید که کدام فرمت دوربین شما در Betaflight OSD استفاده می شود تا نوشته ها کامل و درست نمایش داده شود.

TVL – رزولوشن دوربین های FPV

TVL (خطوط تلویزیون – TV Lines) همان چیزی است که تولید کنندگان برای اندازه گیری رزولوشن دوربین FPV آنالوگ استفاده می کنند.

اعداد TVL یک دوربین، بیان گر مجموع تعداد خط های افقی سیاه و سفید تشکیل دهنده ی قاب نمایش است به عنوان مثال؛ یک دوربین با 600 TVL به این معنی است که می تواند 300 خط سیاه و 300 خط سفید را به طور متناوب در یک قاب نمایش دهد. TVL بیشتر، تصویر بهتری را می تواند به شما بدهد. دوربین های FPV معمولا TVL 600، 700 ،800 ،1200 هستند.

TVL بالاتر به دلیل محدودیت در انتقال تصاویر آنالوگ روی فرکانس 5.8GHz، نمی تواند تصویر خوبی را بر روی عینک FPV و یا مانیتور شما ارسال کند. به عنوان مثال، دوربینی با 1200 TVL در مقایسه با دوربین دیگری با 600 TVL باید تصویر شفاف تری داشته باشد ولی بر روی سیستم های تصویری FPV اینگونه نیست.

هیچ یک از اعداد TVL در سیستم های FPV قابل اعتماد نیست. بنابراین در هنگام خرید یک دوربین FPV بیش از حد نگران این اعداد نباشید و تصمیم خود را بر کیفیت تصویر واقعی قرار دهید.

Latency – تاخیر تصاویر

دوربین FPV برای دریافت و پردازش تصویر مقدار زمانی را مصرف که به آن تاخیر تصاویر و یا Latency می گوییم. تأخیر تصاویر به دوربین و سخت افزار و همچنین نرم افزار دوربین بستگی دارد.

اگر شما قصد شرکت در یک مسابقه ی race با مولتی روتور خود را دارید باید از یک دوربین با تاخیر کم تصاویر استفاده کنید. چون تاخیر زمان ارسال تصاویر قدرت عملکرد سریع را از خلبان می گیرد.

تصور کنید که مولتی روتور شما با سرعت 100Km / h پرواز می کند، تاخیر تصویر (50ms (0.05s به این معنی است که تصویر شما 1.4 متر عقب تر از خود مولتی روتور شماست، که می تواند به مولتی روتور شما و یا خود شما آسیب وارد کند.

تاخیر دوربین های FPV با آزمایش بدست میاد که برای بدست آوردن این زمان به شما پیشنهاد می کنیم به مقاله ی تست میزان تاخیر تصاویر ( LATENCY ) دوربین های FPV را مورد مطالعه قرار دهید.

ولتاژ ورودی و سیم کشی

اتصال دوربین FPV بسیار ساده است، معمولا 3 سیم وجود دارد: power ،ground ،video. بسته به ویژگی های دوربین تعداد اتصالات متفاوت است.

• Power : برق
• Ground : اتصال به زمین
• سیگنال Video : سیم سیگنال ویدیو
• منوی OSD : برای تنظیمات OSD با جوی استیک ها
• VBat و VSen : اتصال به باتری و نمایش میزان ولتاژ مصرفی
• سیگنال Audio : برای دوربین های FPV که دارای میکروفون باشند.

اکثر دوربین های جدید از ولتاژهای متفاوتی پشتیبانی می کنند، برای مثال 5 تا 36 ولت. که این امکان را به شما می دهد که مسقیما دوربین FPV خود را به باتری های 2-8 سل متصل کنید.

همچنین پیشنهاد می شود مقاله ی آموزش اتصال فرستنده تصویر( VTX ) و برطرف کردن مشکلات تصاویر Fpv را مطالعه کنید.

تنظیمات دوربین

شما می توانید با استفاده از یک رادیوکنترلر، به منو دوربین و تنظیمات دسترسی پیدا کنید.

با تشکر از تلاش های توسعه دهندگان نرم افزار های فلایت کنترل، اکنون می توانیم این کار را با فرستنده رادیویی انجام دهیم، با اتصال دوربین خود به فلایت کنترل. این بدان معنی است که شما می توانید تنظیمات دوربین خود را بدون نیاز به یک کنترلر تغییر دهید.

آیا می توانم از دوربین های HD را به عنوان دوربین FPV استفاده کرد؟

این فیلم های HD FPV که در یوتیوب مشاهده می کنید با استفاده از دوربین های اکشن HD گرفته می شود؛ مانند GoPro یا Runcam 3، که خلبان دوربین اضافی است که بر روی مولتی روتور خود قرار داده است.

برخی از این دوربین های HD قابلیت خروجی زنده ی ویدئو را فراهم می کنند و شما می توانید آن را به فرستنده تصویری FPV متصل کنید. اما میزان تاخیر آن معمولا برای پرواز FPV بسیار زیاد است (معمولا بیش از 100ms). احتمالا پیش از آنکه بتوانید آن را ببینید، سقوط می کنید.

پیشنهاد ما این است که یک دوربین ضبط HD بعلاوه ی یک دوربین FPV استفاده کنید. همچنین مهم است که شما دوربین FPV را روی یک گیمبال قرار ندهید، چون باعث بهم خوردن زاویه ی دید شما می شود.

اضافه کردن OSD (روی صفحه نمایش-On Screen Display)

اساسا، OSD (روی صفحه نمایش) دستگاهی است که متن و یا داده را روی تصاویر دوربین شما هموار می کند.

OSD یک ابزار مفید است که می تواند انواع مختلف داده ها را در صفحه نمایش مانیتور و یا عینک FPV مانند ولتاژ باتری، تایم پرواز، RSSI، مقدار جریان مصرفی فعلی و … را نمایش دهد. اکثر فلایت کنترلر هایی که جدیدا ساخته شده اند دارای یک OSD روی برد خود هستند که باعث آسان تر شدن راه اندازی شده است.