Las cámaras FPV son pequeñas, ligeras y a un precio razonable. La cámara FPV se monta en un avión no tripulado para enviar vídeo en tiempo real al suelo utilizando un transmisor de vídeo. La cámara FPV le permite ver hacia dónde vuela el avión y lo que ve como si tuviera sus propios ojos.
Dependiendo del dron, el transmisor FPV enviará la señal de vídeo en directo a la pantalla del mando a distancia, al monitor, al smartphone, a la tableta o a las gafas FPV.
Las cámaras FPV le permiten volar más alto y más lejos con algunos de los últimos drones que pueden volar hasta 5 millas de distancia usando la tecnología FPV. Los aviones teledirigidos militares o los grandes aviones teledirigidos de gama alta pueden volar miles de kilómetros utilizando la tecnología FPV.
Este post responde a la pregunta de qué son los sistemas de cámaras FPV y las tecnologías. Aquí explicamos la última tecnología de cámaras FPV para pequeños consumidores, aviones teledirigidos comerciales y de carreras FPV, incluyendo sensores de imagen CMOS o CCD, Campos de visión (FOV), TVL, Rango dinámico y mucho más.
Cuando usted entiende la tecnología de cámaras FPV en aviones no tripulados, entonces tiene el conocimiento para hacer cambios y expandir la distancia del video en vivo FPV. Otro estupendo artículo para que lo lea se titula «Extending Drone Live Video, Gain And Range», que trata más a fondo sobre cómo funcionan las antenas, los transmisores y los receptores.
¿Qué es la tecnología de cámara FPV en los drones?
La siguiente información es de un artículo de DroneTrest titulado FPV Camera Buying Guide.
Cámaras FPV dedicadas
Si ya está usando una cámara HD en su drone como GoPro, Foxeer Legend o Runcam HD, puede conectar el transmisor de vídeo directamente a la cámara para obtener una señal de vídeo en directo. Esto es bastante común para la mayoría de los drones de la fotografía aérea, ya que le permite ver lo que está en el marco de su cámara antes de grabar o tomar una foto.
Sin embargo, la desventaja de usar su cámara de acción para FPV es que todas tienen problemas de latencia. Aunque la latencia típicamente es de alrededor de 100 a 200 ms (milisegundos), es casi imperceptible en vuelos y filmaciones en general. Sin embargo, esta diferencia de latencia es demasiado lenta para los drones de carreras de la FPV.
Cuando vuela a 50 mph (una velocidad típica para un piloto de FPV experimentado), un retraso de 100 ms puede significar que su avión teledirigido viajará unos 2 metros antes de que usted reciba el vídeo, lo que podría significar la diferencia entre perder un obstáculo o chocar contra él. Al utilizar una cámara FPV dedicada, su sistema FPV tendrá una latencia mucho menor. Una latencia de menos de 40 ms es lo que puede esperar.
En el resto de este post asumiremos que usted está decidiendo el uso de una cámara FPV dedicada y discutiremos los aspectos relevantes que debe tener en cuenta cuando utilice una cámara FPV dedicada.
Sensores de imagen de cámara FPV – CCD o CMOS
El sensor de imagen de su cámara FPV afectará a su rendimiento. Las cámaras FPV utilizan un sensor CMOS o CCD. Entonces, ¿qué es mejor? La respuesta corta en términos de calidad de imagen es que los sensores CCD son mejores. Sin embargo, los sensores CCD son más caros y para las aplicaciones de FPV la ligera mejora en la calidad de imagen no siempre justifica el coste adicional.
Cuando los sensores de la cámara CMOS son mejores
Como se mencionó anteriormente, la principal ventaja de las cámaras CMOS es que son más baratas que las cámaras CCD y tienen un rendimiento suficiente para aplicaciones FPV. El coste puede ser un factor importante incluso si eres un piloto estrella de FPV, ya que no es infrecuente que estrelles tu avión de carreras de FPV. Dado que la cámara está montada en la parte delantera del cuadrático, normalmente es lo primero que absorbe el impacto.
Sin embargo, la mayoría de los cuadros de carreras de FPV decentes tienen algún tipo de protección de cámara incorporada para evitar que la cámara tenga el máximo impacto. Las cámaras CMOS también suelen ser más ligeras y consumen menos energía que las CCD, lo que sólo es realmente importante en algunos micro drones, pero sigue siendo una ventaja para ellos.
En general, la mayoría de los pilotos de aviones teledirigidos utilizan cámaras CMOS debido a su amplia disponibilidad y coste. Actualmente recomendamos esta cámara 800 TVL CMOS 1.4 para FPV.
Cuando los sensores de la cámara CCD son mejores
Las cámaras CCD utilizan un obturador global, lo que significa que toda la imagen se captura al mismo tiempo. Las cámaras CMOS utilizan una persiana enrollable y capturan la imagen píxel por píxel desde arriba hacia abajo, lo que crea un efecto de balanceo.
Para las aplicaciones de FPV esto usualmente significa que cuando usted tiene vibraciones a bordo de su dron, esto causa el efecto de gelatina no deseado. Las cámaras CCD no tienen este problema y normalmente tienen un rango dinámico más amplio, lo que significa que funcionan mejor en condiciones muy brillantes y muy oscuras. Mejor que las cámaras CMOS.
Nota: Vea esta gran selección de cámaras FPV para aviones no tripulados que cubren todas las especificaciones.
Latencia de transmisión de vídeo de la cámara FPV
La latencia de su cámara FPV es causada por la cámara que procesa toda la información del sensor de imagen. Cuanto más rápido sea el procesamiento, menor será la latencia. Cámaras de acción como la GoPro están procesando imágenes muy detalladas (hasta 4k) mientras que también emiten vídeo en directo a su transmisor FPV.
Esto significa que tienen que procesar mucha más información, por lo que la mayoría de las cámaras de acción de alta definición tienen valores de latencia mucho más altos que una cámara FPV dedicada que funciona con resoluciones mucho más bajas.
Como ya se ha comentado anteriormente, aunque apenas se nota con el vuelo general, la mayoría de los pilotos de aviones teledirigidos prefieren utilizar una cámara FPV dedicada cuando vuelan un avión teledirigido de carreras. Un retraso de latencia de 100 ms cuando vuela a 50 mph puede significar que su dron viajará aproximadamente 2 metros antes de que el piloto reciba el video. En muchos casos el dron ya se ha estrellado antes de que el piloto se dé cuenta.
La mayoría de las cámaras FPV tienen una latencia de menos de 40 ms, mientras que la mayoría de las cámaras de acción tienen una latencia de 140 ms o más.
La GoPro es una cámara muy popular y muchos drones se fabrican con la GoPro en mente. Si está construyendo su propio drone y quiere usar un GoPro como su cámara FPV, entonces este primer video le mostrará cómo hacerlo.
Medición de la latencia
Puede medir fácilmente la latencia de su equipo FPV. Todo lo que tiene que hacer es poner la cámara de su FPV frente a un cronómetro o cronómetro, con su salida visible en el monitor de su FPV. Con una segunda cámara se toma una foto del cronómetro y del monitor de la FPV en la misma toma.
Comparando la hora visible en la foto del temporizador y el monitor FPV, puede ver cuánto tiempo tardó la señal en llegar de la cámara FPV al monitor FPV, que es la latencia. Un ejemplo de esto se muestra a continuación, donde la cámara FPV tiene una latencia de aproximadamente 100 ms. Aquí hay otro artículo sobre todo el área de la transmisión de vídeo de baja latencia.
Latencia de vídeo de la cámara FPV
Cámara FPV – Resolución TVL
Debido a que la mayoría de las cámaras FPV trabajan con vídeo analógico, medimos la resolución en líneas de TV o TVL, en lugar de los recuentos de píxeles reales comunes con el vídeo digital. TVL es una medida de la resolución horizontal de la cámara. Cuanto mayor sea la resolución de TVL, mayor será el detalle de la imagen capturada por la cámara.
En general, siempre es mejor conseguir una cámara con mayor resolución de TVL si es posible. Dicho esto, la TVL no es el único factor que dicta lo buena que es la imagen, ya que otros factores como la reproducción del color, la latencia y el rango dinámico también son muy importantes.
Las resoluciones comunes de TVL para las cámaras son 420, 480, 600, 600, 800 y 1000 TVL.
¿Cuántas TVL necesito?
Hay mucho debate en Internet sobre el máximo de TVL, que puede alimentarse a través de un transmisor analógico estándar de FPV. El factor más importante será la resolución de su monitor o gafas FPV. Dado que la mayoría de las gafas FPV tienen una resolución VGA (800 x 480), se requiere una cámara FPV de 800 TVL o menos.
Ancho de banda del transmisor FPV
El otro factor es el ancho de banda real de su transmisor FPV, donde las resoluciones más altas requieren más ancho de banda.
Cámara FPV Resolución TVL
Cámaras FPV – Campo de visión
El campo de visión (FOV) de la cámara FPV es una medida de cuánto puede ver a su alrededor definido por un ángulo como se muestra a continuación.
Campo de visión y lentes
Al comprar una cámara FPV a veces no especifican el campo de visión en ángulos, sino por la distancia focal del objetivo en milímetros. La siguiente tabla se puede utilizar para ver el campo de visión aproximado de cada lente. El ojo humano tiene una distancia focal de unos 2,97 mm;
- Objetivo de 1,2 mm – 185 grados FOV.
- Objetivo de 1,7 mm – 170 grados FOV.
- Objetivo de 2,1 mm – 158 grados FOV.
- Objetivo de 2,5 mm – 147 grados FOV.
- Objetivo de 2,8 mm – 130 grados FOV.
- Objetivo de 3,0 mm – 127 grados FOV.
- Objetivo de 3,6 mm – 92 grados FOV.
- Objetivo de 4,0 mm – 88 grados FOV.
- Objetivo de 6,0 mm – 78 grados FOV.
Por lo general, para las aplicaciones de FPV, es mejor tener un campo de visión más alto, ya que permite ver un área más amplia. Sin embargo, esto a veces puede distorsionar las imágenes en las que el horizonte es a menudo curvo, como se muestra a continuación. Los últimos drones superiores tienen cámaras que no se ven afectadas por este efecto de ojo de pez en barril.
Aquí hay un ejemplo de distorsión de ojo de pez en barril y una cámara aérea con un campo de visión más amplio.
¿Qué campo de visión es el mejor?
Algunos pilotos prefieren utilizar un campo de visión estrecho, mientras que otros prefieren utilizar un campo de visión más amplio. Lo mejor es intentar con varias cámaras para encontrar un campo de visión en el que se sienta cómodo al volar. Algunas cámaras FPV le permiten cambiar de lente, lo que significa que puede probar fácilmente varios campos de visión.
Cámara FPV – Rango dinámico
El rango dinámico de su cámara FPV dicta qué tan bien puede grabar los detalles en áreas muy oscuras y muy brillantes de una imagen. A continuación se muestra un ejemplo. Cuando el rango dinámico amplio está desactivado, las áreas de sombra muestran pocos detalles en comparación con el rango dinámico amplio (WDR) activado.
Esto es importante y muy notable para los vuelos de FPV, ya que normalmente se mira hacia el horizonte. Si su cámara tiene un rango dinámico bajo, enfocará sobre el horizonte haciendo el suelo negro, sin dejarle ver ningún detalle.
Una solución simple para esto, es inclinar la cámara ligeramente hacia abajo para que siempre vea más terreno. La cámara ajustará entonces la exposición para que el suelo sea visible con el cielo un poco deslucido.
El rango dinámico de una cámara generalmente no se publica, pero hoy en día la mayoría de las cámaras FPV están configuradas para tener un rango dinámico amplio habilitado desde el primer momento. Lo mejor es preguntarle al vendedor o leer los comentarios de una cámara FPV específica antes de comprarla.
Cámaras FPV – Corte por infrarrojos / Sensitive
En general, la mayoría de las cámaras, ya sea para FPV o para la cinematografía aérea en general, llevan incorporado un filtro de corte de infrarrojos. Un filtro de corte IR impedirá que la luz infrarroja llegue al sensor de la cámara, ya que la luz IR puede hacer que el vídeo se vea un poco descolorido.
Al añadir un filtro de corte IR a la cámara, el vídeo tendrá colores mucho más brillantes y vivos. Es mucho mejor elegir una cámara FPV con filtro de corte IR (lo más probable es que si el producto no lo menciona, es porque tiene una construida como estándar de la industria).
Ahora bien, hay algunas situaciones especiales en las que se desea tener una cámara sensible a los infrarrojos, especialmente en condiciones de poca luz. Las cámaras sensibles a los rayos infrarrojos le permiten ver mejor durante el atardecer y el amanecer, ya que permiten que entre más luz en la cámara.
Sin embargo, hay un compromiso con una calidad de color más pobre. Una comparación entre los dos se muestra a continuación, donde se puede ver que la cámara bloqueada por infrarrojos tiene colores mucho más vivos.
Una gran cámara FPV que le permite elegir entre las versiones IR cut y IR sensitive es la Runcam Swift 2.
FPV – Ampliación del alcance de la transmisión
Si el alcance de su transmisión de vídeo en directo es de 1,5 millas (2,4 km) y le gustaría volar más lejos, entonces puede ampliar el alcance de la transmisión de vídeo con algunos pequeños cambios.
Uso conjunto de las antenas de ganancia omnidireccional y direccional
La forma ideal de recibir vídeo en directo es utilizar tanto una antena direccional para obtener el máximo de vídeo en una dirección. A continuación, utilice un controlador Diversity junto con una antena omnidireccional para recibir el vídeo en directo de la FPV cuando se desplaza al exterior y detrás de la antena direccional.
Lo que esto realmente significa, es que cuando usted está volando, habrá áreas donde la antena omnidireccional va a tener la señal más fuerte y otras áreas donde la antena direccional tendrá la señal más fuerte. Un controlador Diversity cambiará entre la antena direccional y la antena omnidireccional.
Controladores de diversidad
Un controlador Diversity se utiliza para conectar al menos dos receptores de vídeo inalámbricos entre sí. Puede comprar controladores Diversity con muchos canales muy fácilmente. Muchos entusiastas de los drones construyen sus propias tablas de diversidad de 2, 4 y 6 canales.
Una Junta de Diversidad debe ser capaz de recibir dos canales diferentes al mismo tiempo y poder cambiar automáticamente a la mejor antena. Un ejemplo de una Junta de Diversidad, también conocida como un Receptor de Diversidad es el JIMI D58-2.
FPV Noche / Cámaras de luz de las estrellas
Como se mencionó anteriormente, cuando se usan cámaras con poca luz, tener un filtro sensible al IR puede mejorar las cosas. También hay algunas cámaras especializadas que están diseñadas para trabajar en condiciones más oscuras, lo que le permite volar durante el atardecer o el amanecer cuando está más oscuro.
En muchos países, no es legal volar de noche, pero es posible. Hay dos opciones aquí. La primera es utilizar una cámara FPV con luz de estrella que tenga una sensibilidad de lux muy baja, lo que le permite trabajar en condiciones de iluminación muy bajas.
La sensibilidad a la luz, o iluminación mínima, se refiere a la menor cantidad de luz necesaria para que la cámara produzca una imagen de calidad utilizable. La iluminación mínima se presenta en lux (lx), que es una medida de luminiscencia.
En general, siempre que no esté sobreexpuesto, la imagen será mejor cuanto más luz haya disponible en la escena. Si la cantidad de luz es insuficiente, la imagen será ruidosa u oscura.
La otra opción es usar una cámara sin filtro IR y usar algunas luces LED IR para iluminar la parte delantera de su avión teledirigido FPV. Sin embargo, esto sólo funciona bien cuando vuela bajo hacia el suelo cerca de otros objetos en los que la luz infrarroja puede rebotar.
Vídeo de información y configuración básica de FPV
Otra de las mejores cámaras FPV es la Eagle Sparrow Swift Predator y en el siguiente video se revisa esta cámara FPV junto con otras 3 cámaras.