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Lo que hay que saber para elegir la cámara FPV para un cuadracóptero

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Lo que hay que saber para elegir la cámara FPV para un cuadracóptero

 
Cámaras para drones

Es probable que hayas visto en Youtube vídeos filmados por cámaras a bordo de drones. Las imágenes que ves están filmadas por cámaras de alta definición, pero ésta no es la imagen que los pilotos ven a través de sus gafas FPV. Lo que los pilotos ven cuando están volando son imágenes de vídeo analógico de baja latencia de la cámara FPV. Para elegir la mejor cámara FPV para tu multirrotor hay algunas cosas que debes considerar y que discutiremos en este post.

Eligiendo una cámara FPV

 

La cámara FPV es una de las partes más importantes de tu cuadracóptero. La imagen en tiempo real es transmitida desde la cámara a través de un videotransmisor. Independientemente de lo buena que sea la transmisión, la calidad de la imagen sólo será tan buena como la cámara lo permita.

 

Angulo en la camara FPVIndice de contenido

  • CCD y CMOS
  • NTSC y PAL
  • Rango dinámico
  • FOV
  • TVL
  • Latencia
  • Ratio de aspecto
  • Peso y tamaño de la cámara. Voltaje de trabajo
  • Bloqueo de IR y sensitividad IR
  • Otras funciones
  • Puedo usar una cámara HD como FPV?
  • OSD para los datos de vuelo
  • Por qué usar cámaras FPV antes que cámaras HD

Antes de comenzar, es importante conocer la diferencia entre las cámaras FPV y las cámaras HD. Los vídeos que normalmente se ven en Youtube han sido capturados usando cámaras HD como la GoPro o la Runcam 3, cámaras adicionales que los pilotos montan en sus cuadracópteros.

Aunque algunas de estas cámaras tienen una salida de señal de vídeo que se podría pasar por un transmisor y usar para FPV, la latencia que suelen tener (unos 100 ms) es demasiado grande para volar FPV-

CCD y CMOS – Tipos de sensores de imagen

 

CCD y CMOS son los dos tipos de sensores de imagen usados en las cámaras FPV, cada uno tiene sus características distintivas y sus ventajas.

La mayoría de las cámaras digitales HD utilizan sensores CMOS. Hace años, las cámaras CCD eran mejores para FPV, pero ya no es el caso. Aquí hay un resumen de las ventajas y desventajas de cada tipo de cámara:

CCD

  • Menos efecto gelatina en las grabaciones
  • Menos ruido en condiciones de poca luz
  • Mejor manejo de la luz y WDR (ya no es necesariamente verdad)
  • Menor latencia (ya no es necesariamente verdad)

CMOS

  • Mayor resolución
  • Mejores colores
  • Más velocidad FPS (frames per second)
  • Consumen menos corriente
  • Son más baratas de fabricar

Las cámaras CMOS pueden tener hoy día un comportamiento tan bueno como las CCD. Es muy importante que mires ejemplos de rodaje de las cámaras antes de comprar una. Puedes ver que comportamiento tienen en distintas condiciones de luz a lo largo de todo el ancho del rango dinámico.

La latencia es tan importante como la calidad de la imagen. Los CCD tienen normalmente menor latencia que los CMOS

Ancho del Rango Dinámico  (WDR – Wide Dinamic Range)

 

Posiblemente hayas oído hablar antes del WDR y todavía no sepas de qué va. Éste es un ejemplo:

Rango dinámico de una cámara FPV

A la izquierda puedes ver una imagen infra expuesta. Puedes ver el árbol y los matorrales detrás del sol están todos oscuros. A la derecha tenemos una imagen sobre expuesta. Los árboles son visibles ahora, pero el cielo está todo blanco y “quemado”.

Y por último tenemos el WDR que permite capturar zonas claras y oscuras con distintas condiciones de luz en la misma imagen.

Una vez entiendes el concepto es fácil reconocer esta capacidad en una cámara FPV. El WDR es importante para volar en FPV porque te permite ver mejor cuando vuelas, pero tiene como negativo el bajo contraste y las imágenes pueden parecer como “deslavadas”.

NTSC y PAL – El Formato de codificación de vídeo

 

Hoy en día no es una gran cuestión si usas NTSC o PAL, porque ambos son soportados por la mayoría de los equipos FPV. NTSC es usado en América de Norte, Japón y Corea del Sur. PAL se utiliza en la mayoría de Europa, Australia y gran parte de África y Asia. Lo mejor es utilizar es estándar de tu país, pero no sería problema si decides usar otro formato.

La principal diferencia es que PAL ofrece mejor resolución, mientras que NTSC permite más FPS, así que si quieres una buena imagen PAL es bueno, y si quieres una grabación más fluida, NTSC es mejor.

PAL: 720 x 576 @ 25fps

NTSC: 720 x 480 @ 30fps

FOV – Longitud focal de la lente

 

Cuando seleccionas una cámara FPV, normalmente tienes la opción de seleccionar lentes con diferente longitud focal, que te dan distintos campos de visión (FOV – Field Of View)

Muchas cámaras FPV utilizan lentes intercambiables con rosca de 1/3”.

Como guía general:

Longitud FocalFOV aproximado
2.1mm160° – 170°
2.3mm145°
2.5mm130° – 140°
2.8mm120° – 130°
3.0mm110° – 125°

La longitud focal de la cámara no equivale al FOV. Por ejemplo, una lente de 2.8 mm puede darte 120º, pero otra podría darte 130º en una cámara diferente, así que cuando compras una cámara es más importante saber que FOV quieres que saber que longitud focal tiene la lente.

Cuanto más ancho es el FOV, se puede ver más alrededor, pero esto no siempre es una cosa buena, porque también se produce el efecto “ojo de pez”, en el que los objetos en el centro de la imagen parecen más lejanos de lo que están en realidad y los objetos al borde de la imagen aparecen curvados y distorsionados. Si por el contrario el FOV es demasiado pequeño, parecerá que miras a través de un zoom. La gente suele encontrar confortable un FOV de 130 ó 140º, normalmente lentes de 2.5 mm.

Campo de visión

Algunas cámaras permiten el reemplazo de las lentes de diferente FOV y calidad de imagen, por ejemplo la Runcam Swift.

Longitudes Focales

En realidad depende mucho de las preferencias personales y el tipo de vuelo que haces. Por ejemplo, si tiendes a volar en cercanía a muchos obstáculos un FOV ancho es mejor. Si vuelas a grandes alturas en espacio abierto, un FOV más estrecho puede ser mejor. Para carreras FPV los FOV anchos son más populares porque permiten al piloto ver más sin tener que inclinar físicamente tanto la cámara.

TVL- Resolución de la cámara FPV

 

TVL (TV Lines) es lo que los fabricantes usan para medir la resolución de las cámaras analógicas FPV. El número está basado en cuantas lineas horizontales blancas y negras alternadas se pueden mostrar en la imagen. Una cámara 600TVL puede mostrar 300 líneas negras y 300 líneas blancas alternadas en una imagen. Cuanto mayor TVL, más resolución tiene la cámara y mejor es la definición de la imagen que se puede obtener de ella.

Las cámaras FVP que se ven normalmente tienen TVLs de 380, 480, 600, 700, 800, 1200, etc. Sin embrago, un TVL elevado tiene un precio, además de que las cámaras son más caras, también tienen mayor latencia. 600TVL ha sido durante mucho tiempo la opción más popular entre los pilotos de mini quad y es suficiente para FPV.

Es más, un TVL elevado no siempre implica mejor imagen debido a la limitación de la transmisión de vídeo analógica a 5.8 GHz además de las de tu monitor o gafas FPV . Es decir, una cámara de 1200TVL no se va a ver el doble de mejor que una de 600TVL en un sistema FPV analógico.

Latencia

 

La latencia de la cámara puede ser un factor decisivo si estás metido en carreras de drones FPV o en vuelos a alta velocidad. Imagina que estás volando a 100 Km/h. Un retraso de 0.05 segundos (50 ms) significa que tu quad viaja 1.4 m entre el momento en que se capta la imagen y el momento en que puedes ver esa imagen en tus gafas FPV.

El retraso de la cámara suele estar asociado a su TVL y al procesado de imagen. La mayoría de las cámaras CCD 600TVL tienen apenas 20 ó 30 ms de retraso, como la Runcam Swift o la Foxeer HS1177. Las cámaras con más TVL tienen más latencia debido al procesado de imagen, pero por supuesto, todo esto depende del procesador de imagen y del algoritmo que corre.

La latencia no suele ser un dato anunciado por el fabricante. Se pueden encontrar en la web ensayos de latencia de distintas cámaras.

Ratio de aspecto

 

Hay dos ratios de aspecto entre los que elegir: 4:3 y 16:9. Todo se reduce a que ratio pueden tus gafas o tu monitor FPV soportar. Si tienes una cámara 4:3 y un monitor 16:9 la imagen parecerá estirada. Si es al revés, la imagen parecerá comprimida.

Peso y tamaño de la cámara. Voltaje de trabajo

 

El siguiente aspecto a considerar es la forma, tamaño y peso de la cámara. Esto determina cómo de fácil puede la cámara ser montada en tu chasis del mini quad. Antiguamente, las cámaras FPV venían en una placa de 32 x 32 mm sin ninguna protección. Eran las llamadas “cámaras de tarjeta”. Este tipo de cámaras se pueden dañar fácilmente en un choque, por lo tanto se puso la electrónica en una caja de 26 x 26 mm que es el estándar actual.

Cámara barata de FPVCámara más resistente a los golpes

Una cámara FPV pesa tan poco como 10 ó 30 g. Existen micro cámaras FPV para micro quads con un peso de tan sólo 1 a 5 gramos.

Voltaje de entrada y cableado

 

La conexión eléctrica es muy sencilla, simplemente hay que conectar tres cables. El rojo es el voltaje positivo, el negro la tierra y el amarillo la señal de vídeo Aveces también hay un cable blanco que es el audio si hay un micro integrado.

Corriente, tierra. video y audio

 

 

La mayoría de estas cámaras tienen un rango amplio de voltaje de alimentación, por ejemplo de 5V a 17 V. Esto permite alimentarlas bien desde la LiPo directamente o desde una salida regulada a un voltaje menor. Suele ser mejor tener un filtro de potencia (LC filter) para limpiar la alimentación de la cámara, el transmisor de vídeo VTX y el OSD para obtener la mejor calidad de imagen posible.

IR Block VS IR Sensitive

 

Las cámaras FPV pueden (o no) venir en dos versiones distintas: una es IR Block y la otra IR Sensitive.

IR Block da colores más vivos, mientras que IR Sensitive es mejor para condiciones pobres de luz. La mayoría de las cámaras únicamente ofrecen IR Block ya que no es muy común volar de noche.

Si vuelas principalmente de día, el IR Block te dará una imagen de mejor calidad. Para una amplia gama de condiciones de iluminación, pero sacrificando la calidad del color, son mejores las cámaras IR Sensitive.

El filtro IR puede ser aplicado en la lente o directamente en el sensor.

 

Las cámaras IR Sensitive funcionan bien con poca luz, pero si quieres volar de noche o donde hay muy poca luz, entonces quizás quieras considerar una cámara nocturna (Night FPV Camera)

Normalmente son cámaras CMOS con un algoritmo especial que las hace funcionar muy bien en entornos muy oscuros. Un par de ejemplos de estas cámaras son la Night Eagle y la Owl 2.

Runcam Night Eagle y Owl 2

Ajustes de Cámara

 

Algunas buenas cámaras permiten a los usuarios cambiar los ajustes mediante un módulo de control OSD. En algunas cámaras hay tantos ajustes que al principio puede ser abrumador trabajar con ellas. Otras, como la RunCam Split 2, tienen un interface de OSD bastante manejable,

Cámaras FPV 3D

 

Hay cámaras 3D diseñadas para FPV, que consisten en 2 cámaras. Cada uno de tus ojos ve la imagen de una de las cámaras y ello da la ilusión de ver una imagen en tres dimensiones.

 

Camara para dron 3D

Puedo usar una cámara HD como cámara FPV?

 

Algunas cámaras HD, como la GoPro o la Mobius, tienen una salida de vídeo (live vídeo out) que te permiten usarlas como cámaras FPV, y no es raro ver a la gente hacerlo para simplificar el setup y ahorrar peso y costes.

Conexiones para una GoPro

Sin embargo, hay una serie de desventajas al hacer esto:

El retraso, hay un retraso evidente, especialmente cuando se está grabando a la vez.

La dependencia de la batería. Si la batería de la GoPro se acaba, te quedas ciego. Puedes alimentar la cámara con la batería del dron pero consumirá mucha corriente.

Bloqueos en la grabación. Si por algún motivo la grabación se congela, también pierdes la señal de vídeo y te vuelves a quedar ciego.

Por estos motivos es mejor tener una cámara FPV dedicada e instalar una cámara HD adicional para la grabación. Es importante no poner la cámara FPV en un gimbal, porque arruinaría tu orientación.

También se puede considerar instalar un vídeo switcher, que te permita cambiar entre cámaras y ver lo que la GoPro está filmando.

Como excepción (porque siempre tiene que haber una), la cámara Runcam Split 2 cumple la doble función de cámara FPV y cámara HD con resultados muy satisfactorios en ambos apartados con la ventaja añadida del control de grabación desde el mando de radio control.

 

On Screen Display – OSD

 
On Screen Display

Está un poco fuera del tema, pero seguro que hay gente preguntándose qué es el OSD. Básicamente, el OSD es un dispositivo que sobrepone texto o datos en la imagen que recoge la cámara. La señal de vídeo entra en el OSD y la salida del OSD va al vídeo transmisor VTX.

La mayoría de los combos cámara + VTX para microdrones no admiten OSD. Asegúrate que el combo que elijas si lo soporta si quieres esta función..

El OSD es una herramienta muy útil en la que puedes mostrar todo tipo de datos en tu pantalla FPV: RSSI, amperaje, velocidad, altitud, rumbo, distancia, etc. Para la gente que no hace vuelos de largo alcance, el tiempo de vuelo y al nivel de la batería suele ser suficiente.

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