Los sistemas digitales FPV han estado al acecho desde que comenzó el hobby. A medida que las tecnologías progresan más y más, los fabricantes están presentando sus propios sistemas digitales FPV. ✅ La pregunta sin embargo es, ¿son los sistemas digitales FPV el futuro del hobby? En este artículo, discutiremos los diversos temas y puntos relacionados con el FPV digital para formar una opinión sobre el tema.
Índice
¿Qué es el FPV digital y la diferencia entre lo analógico?
Hay una diferencia principal entre las señales digitales FPV y las señales analógicas. Las señales analógicas son continuas y las digitales son discretas. Las señales continuas pueden tomar cualquier valor dentro de un rango establecido, sin embargo, una señal discreta solo puede tomar una cantidad establecida de valores.
Por señales, nos referimos a la señal que recibe la pantalla de las gafas FPV, no a la señal que se transmite. Esto es importante porque las señales digitales y analógicas se envían a través del aire en un formato analógico. Para los sistemas digitales FPV, esto se conoce como modulación digital. La modulación digital es donde una señal analógica de RF (radiofrecuencia) se modula con datos digitales.
Las señales digitales FPV varían bastante de las señales analógicas FPV. Una señal digital en su fondo envía información similar, sólo que de manera diferente. Una señal digital toma la información de la cámara, un A-D la codifica en un formato digital. Para que se muestre la señal digital FPV, primero debe decodificarse en un formato de visualización estándar. Sin embargo, no es necesario decodificar una señal analógica, ya que está en su formato de visualización estándar (PAL o NTSC). Los formatos digitales comunes son JPG o GIF para imágenes comprimidas y AVI o MP4 para video comprimido.
Los sistemas FPV analógicos y digitales tienen sus ventajas y desventajas, aunque en general, tienen un propósito similar.
🎯 Calidad de la imagen
La ventaja más significativa de los sistemas digitales FPV es la calidad de la imagen, o al menos su potencial. Una imagen digital FPV puede ser mucho más nítida en comparación con la calidad de imagen analógica característicamente más suave. Observa cómo el retorno digital de un dron DJI se ve, incomparablemente mejor que la de un sistema analógico. Una visión FPV más atractiva mejora la inmersión y la experiencia del piloto. También ayuda a identificar las temidas ramas fantasmas.
Calidad de imagen analógica
Una cámara analógica produce una señal de video para cada línea horizontal seguida de un pulso que indica que la señal de la siguiente línea horizontal ha comenzado. Las gafas interpretan estas señales en información sobre el color, el brillo y el contraste que debe tener cada píxel.
Debido a la naturaleza continua de las señales analógicas, un segmento de señal destinado a mostrarse en un solo píxel puede «pincelar» los píxeles vecinos. Por ejemplo, cuando se pasa de un píxel negro a un píxel blanco en una línea de video, una señal analógica no puede «ajustarse» instantáneamente al nuevo color.
En cambio, se fusiona esencialmente con el nuevo color. En algunos casos, lo que hará es promediar los colores para introducir un píxel gris entre la transición en blanco y negro, esto tiene el efecto visual de reducir la nitidez. Puede presenciar este efecto usted mismo imprimiendo una tabla de enfoque de la cámara y apuntando su cámara FPV.
Notarás que cuando los negros y los blancos están suficientemente cerca, la cámara mostrará gris. Este efecto también se producirá para las imágenes digitales, sin embargo, será mucho menor. Aunque ciertas cámaras analógicas buenas producen imágenes bastante nítidas, una imagen digital en comparación todavía está muy por delante.
Calidad de imagen digital
En comparación con lo analógico, un sistema digital FPV asigna información de cada píxel con respecto al color, brillo y contraste. Esto separa la información que va a cada píxel en lugar de fusionarlos, como es el caso con el analógico. La naturaleza discreta de las señales digitales es responsable de esta separación.
🚀 Resolución
Los sistemas FPV digitales también tienen la capacidad de reproducirse con una resolución más alta, lo que mejora aún más la nitidez y la claridad del video. El video analógico en formato PAL o NTSC está bloqueado a una resolución máxima de 720 × 576 píxeles o 720 × 480 respectivamente.
Los sistemas digitales FPV pueden verse mejor a través de las gafas, sin embargo, estas ventajas disminuyen si el sistema digital FPV se ve obligado a transmitir dentro del mismo ancho de banda que una señal analógica convencional con baja latencia.
Compresión y ancho de banda
Como se mencionó anteriormente, un sistema digital FPV puede producir una imagen de mejor calidad. Existe un gran pero para esto, compresión y ancho de banda.
El ancho de banda es un rango de frecuencia seleccionado para que un sistema FPV transmita. El teorema de Shannon-Hartley establece que se puede transmitir cierta cantidad de información sobre un ancho de banda dado en presencia de ruido. El aumento del ancho de banda aumenta la cantidad de información que se puede transmitir durante un tiempo determinado.
Las señales FPV analógicas estándar tienen un ancho de banda máximo de canal asignado de 20MHz, ya que transmiten hasta 10MHz por encima y por debajo de su frecuencia establecida. Tenga en cuenta que debe haber secciones no utilizadas de estos 20MHz en cada lado para reducir la interferencia en los canales de video vecinos.
En el caso de los sistemas digitales FPV, la cantidad de ancho de banda utilizable determina esencialmente la calidad y la latencia de la imagen. Si usa un ancho de banda bajo, un sistema digital FPV puede enviar la información de alta definición retrasada o disminuir la calidad del video para disminuir la latencia.
La calidad del video se puede reducir bajando la resolución o comprimiendo la imagen. Sin embargo, la compresión de video requiere un procesador intensivo en tiempo real, por lo que los sistemas existentes de FPV digital no pueden igualar la latencia de lo analógico. La compresión de video típica a menudo bloquea fotogramas de video, a menudo esperando 8 o más, antes incluso de comenzar la compresión, de ahí el aumento de la latencia. La compresión de video digital reduce la nitidez y la calidad general del video.
Debido a que los sistemas digitales requieren una gran cantidad de ancho de banda para funcionar de manera óptima, innovadores como DJI han implementado el salto de frecuencia en sus sistemas digitales FPV. Esto permite que sus transmisores digitales cambien a frecuencias no utilizadas para maximizar el ancho de banda disponible.
Una nueva esperanza para los sistemas digitales FPV
Si hay más ancho de banda disponible, los sistemas digitales FPV podrán transmitir en resoluciones más altas con menor latencia. Más pilotos podrán volar simultáneamente. Las frecuencias más altas en el rango de 10-20 GHz serían adecuadas y tendrían una abundancia de ancho de banda. Por ejemplo, en el rango de frecuencia de 100MHz, 10MHz de ancho de banda es el 10% del total, sin embargo, en el rango de 10GHz, 10MHz de ancho de banda es el 0.1% del total.
Sin embargo, la desventaja de estas frecuencias más altas es su falta de penetración. Cuanto mayor es la frecuencia, peor es la penetración a través de objetos sólidos. Esta es la razón por la cual para largo alcance se usan frecuencias del entorno de 900MHz en comparación con los las radios convencionales de 2.4GHz.
En consecuencia, el alcance de un sistema FPV digital de 10 GHz sería menor que un sistema de 5 GHz a pesar de que el ancho de banda es mayor. A medida que la tecnología mejora con el tiempo y aumenta la demanda de ancho de banda, las frecuencias más altas (como 10 GHz y 20 GHz) y los anchos de banda correspondientes se resignan a las bandas compartidas. Cuando esto suceda, los sistemas digitales FPV serán mucho más viables.
Cortes de Transición
Los cortes de video entre los sistemas analógicos y digitales de FPV son significativamente diferentes. Los sistemas analógicos FPV pueden gestionar bastante bien los cortes, perdidas de señal, y con un sistema como Clearview o Rapidfire, aún puedes volar cuando tienes un 90% de ruido en la imagen.
Los cortes digitales son significativamente diferentes. Con los sistemas actuales, cualquier corte en un cuadro resulta la pérdida de todo el cuadro o segmento del cuadro (dependiendo de cómo funciona el protocolo digital). Para las carreras, este tipo de ruptura sería peligroso. A menudo, en la ruptura de video, se pierden múltiples cuadros debido al algoritmo de compresión de video.
Coste
El coste también es otro factor. Es muy poco probable que la fabricación sea lo suficientemente avanzada como para reducir el precio de un VTX digital al coste actual de un VTX analógico.
Piensa entre 20-40% de descuento del precio minorista, de eso haz la mitad y eso probablemente es la cifra aproximada de cuánto cuesta la fabricación de cada unidad. Por lo que la fabricación de un VTX analógico probablemente cuesta alrededor de 6€ – 11€ es un supuesto. Compara esto con un transmisor digital donde el procesador interno tendría un precio mayorista mayor que ese.
Conclusion
Entonces, ¿es el FPV digital el futuro? Mi conjetura es un sólido «sí, pero no del todo». Me encantaría estar volando con un dron de carreras de 300 gramos en FPV y verlo en HD digital y por menos de 300€, sin embargo, los medios para lograr todo esto simplemente no son viables. Por otro lado, volar con un dron de 800€ de long range o freestyle con FPV digital ya es posible, anqué no es permisivo para todo el mundo, esperemos con la tecnología que probablemente se desarrolle bajen más los precios. Los sistemas digitales FPV realmente parecen ser un triángulo de coste, calidad de imagen y latencia donde es imposible tener los tres.
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