FPV-Kamera Information
Wie wähle ich die richtige FPV-Kamera?
Aufgabe der Kamera:
Ein FPV Videosystem besteht aus der FPV-Kamera (CAM), dem Videotransmitter (VTX) und dem Videoreceiver (RTX). Die FPV-Kamera ist das Auge der Drohne dessen Aufgabe es ist dem Piloten durch eine Echtzeitübertragung das Fliegen aus der First Person Perspektive zu ermöglichen.
Größe:
Die Größe wird durch die Breite der jeweiligen FPV-Kamera bestimmt. Die Breite ist genauer definiert der Abstand der beiden Befestigungslöcher links und rechts an der Kamera. Grundlegend werden vier gängige Größen angeboten.
| Bezeichnung | Größe |
|---|---|
Standard (Full-Size) | 28mm |
Mini | 21mm |
Mirco | 19mm |
Nano | kleiner als 19mm |
Zwischen Größe und Kameraqualität gibt es keine direkte Verbindung. Ausnahme sind hier die Nano-Kameras, bei welchen die Bildqualität oft schlechter ausfällt als bei den anderen Größen. Unterschiedliche Größen dienen vorrangig den unterschiedlich großen Frames. Man sollte sich vorm Kamerakauf immer darüber informieren ob die Größe der Kamera mit der Größe des Frames kompatibel ist. Eine zu große Kamera passt nicht in dem Frame und eine zu kleine Kamera kann in der Regel nicht ordentlich befestigt werden.
Der Bildsensor:
Der Bildsensor ist wie die Netzhaut beim Auge. Durch ihn werden die einfallenden Lichtstrahlen in ein elektrisches Signal umgewandelt. Es gibt zwei Arten von Bildsensoren die eine unterschiedliche Funktionsweise besitzen.
CCD (Change Coupled Device):
Einfallendes Licht wird von einzelnen Pixeln in elektrisches Signal umgewandelt. Die Signale werden nacheinander stück für stück ausgelesen und durch einen Verstärker zu einer Spannung zusammengeführt. CCD Sensoren werden wegen ihrer Funktionsweise auch passive Sensoren genannt. Ihr großer Vorteil ist ihre hohe Lichtempfindlichkeit, was eine gute Nachtsicht ermöglicht. Achtung die Lichtempfindlichkeit kann natürlich bei verschiedenen Sensoren variieren, weshalb nicht jeder Sensor für schlechte Lichtverhältnisse geeignet ist.
CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor):
Bei einem CMOS Sensor stellt jeder einzelne Pixel eine eigenständige Einheit dar. Weil die Pixel eigenständig funktionieren, können sie auch gleichzeitig Signale senden. Anders als bei CCD Sensoren, welche die einzelnen Signale nacheinander verarbeiten. Der Vorteil von CMOS Sensoren ist, dass sie mit hoher Lichtintensität gut umgehen können. Zudem sind sie meist billiger als CCD Sensoren.
Ob man nun eine Kamera mit CCD oder CMOS Sensor kauft ist heute eigentlich gar nicht mehr von Belangen. Beide Sensortechniken sind mittlerweile sehr gut und Unterschiede sind kaum erkennbar. Mit der Zeit und beim Durchprobieren von verschiedenen Sensoren findet man meist von ganz alleine die individuelle Präferenz. Mein Tipp ist sich auf YouTube Vergleichsvideos zwischen verschiedenen Kameras anzuschauen.
Seitenverhältnis:
FPV Kameras bieten die Seitenverhältnisse 16:9 und 4:3 an. Bei einem Seitenverhältnis von 16:9 hat man aber kein größeres Field of View als bei einem Seitenverhältnis von 4:3. Das FOV (Sichtfeld) gibt an wie groß der Bereich ist welcher von der Kamera erfasst wird. Das Seitenverhältnis hat im Gegensatz zur Linse keinen Einfluss auf das FOV.
Wichtig ist jedoch, dass das Seitenverhältnis des Kamerasensors mit dem Seitenverhältnis des Bildschirms auf dem das Bild wiedergegeben wird übereinstimmt.
Kamera 4:3 und Bildschirm 16:9 –> Bild wirkt gestreckt
Kamera 16:9 und Bildschirm 4:3 –> Bild wird gestaucht.
Bei manchen Kameras kann man in den Einstellungen das Seitenverhältnis ändern. Dabei handelt es sich dann um 16:9 Kameras, welche durch das Abschneiden der seitlichen Ränder ein 4:3 Bildformat simulieren. Durch das Abschneiden der Ränder wird das horizontale FOV aber deutlich kleiner.
Linse:
Die Linse bündelt das einfallende Licht auf den Bildsensor. Durch die Linse kann das FOV beeinflusst werden. Entscheidend ist hier die Brennweite der Linse.
Brennweite:
Je kleiner die Brennweite ist, desto größer ist das FOV. Eine kürzere Brennweite verstärkt aber den Fish-eye Effekt, welcher das Bild verzerrt erscheinen lässt.
Ich persönlich empfehle eine Linse mit einer Brennweite zwischen 2,1mm – 2,8mm. Da 2,8mm wegen des relativ geringen FOV von Manchem vielleicht als zu unübersichtlich empfunden werden könnte und manch anderer bei 2,1mm durch den relativ starken Fish-eye Effekt irritiert sein könnte, denke ich, dass 2,5mm die goldene Mitte darstellt. 2,5mm bildet den Kompromiss zwischen hohem FOV und wenig Fish-eye Effekt.
Hier nochmal eine kleine Tabelle zu den verschiedenen Brennweiten
| Brennweite | Blickfeld |
|---|---|
1,2mm | 185° |
1,7mm | 170° |
2,1mm | 160° |
2,5mm | 150° |
2,8mm | 130° |
3mm (Mensch) | 125° |
4mm | 90° |
Gewindegröße:
Wenn man mit den Eigenschaften der Linse unzufrieden ist oder die Linse beschädigt wird kann man sie ganz einfach austauschen. Die Linsen sind nämlich nicht fest mit der Kamera verbaut, sondern lassen sich ein- und ausschrauben. Im Moment gibt es zwei Arten von Gewindegrößen (M8 und M12). M8-Linsen sind kleiner und lassen deswegen weniger Licht einfallen als M12-Linsen. Deswegen besitzen M12-Linsen meist ein besseres Bild. Kleinere Kameras sind jedoch durch ihre kompakte Größe auf M8 Linsen angewiesen.
Wide Dynamic Range (WDR):
Wide Dynamic Range zu Deutsch: “große dynamische Reichweite”, beschreibt die Fähigkeit der Kamera unterschiedliche Lichtintensitäten so zu regulieren, dass auf einem Bild nichts über- und unterbelichtet wird. Bei einem sehr hellen Himmel und einem sehr dunklen Boden können Kameras mit gut funktionierender WDR den Himmel und den Boden gleichzeitig gut erkennbar darstellen.
Aber Achtung WDR ist nicht gleich WDR. Viele Kameras besitzen WDR aber nur manche Systeme funktionieren wirklich gut. Hier ist es sinnvoll sich auf YouTube Vergleichsvideos zwischen verschiedenen Kameras anzuschauen um sich ein Bild von den tatsächlichen Fähigkeiten der Kamera zu machen.
Nachtsicht:
Die Fähigkeit von einer Kamera bei schlechten Lichtverhältnissen noch ein erkennbares Bild aufzunehmen wird in LUX angegeben. Je geringer der Wert ist, desto besser ist die Nachtsicht der Kamera. Manche FPV-Kameras bieten sogar eine Art Nachtsichtmodus an, in welchem sie zusätzlich Infrarotlicht aufnehmen.
Videokodierungsformat:
Die Videokodierung reduziert die Datenrate/Datenmenge (Video wird komprimiert) und sorgt damit für eine leichtere Datenübertragung. Bei FPV-Kameras gibt es zwei gängige Videokodierungsformate.
NTSC: 700×480 bei 30fps
PAL: 700×576 bei 25fps
NTSC hat eine geringere Auflösung und dafür aber eine höhere Framerate als PAL. Da es keine unfassbaren Unterschiede zwischen den beiden Formaten gibt und auch beide Formate von aktuellem FPV-Equipment unterstützt werden ist es praktisch egal in welchem Format die Kamera kodiert.
TVL (TV Linien):
TVL gibt Auskunft über die Auflösung der Kamera. Genauer gesagt wird Auskunft darüber gegeben, wie viele schwarze und weiße Linien horizontal dargestellt werden können. Logischerweise ist die Auflösung umso größer, desto mehr Linien dargestellt werden können. Da man sich aber nicht immer auf die Angaben des Herstellers verlassen kann und die Überprüfung dieser Angaben unmöglich ist sollte man sich nicht allzu sehr darauf verlassen. Zudem wird die Qualität des Bildes noch zusätzlich durch die 5.8GHz-Übertragung und den Monitor, auf welchem das Bild angezeigt wird beschränkt.
Gut zu wissen:
Eingangsspannung:
Eine FPV-Kamera muss wie jedes andere Bauteil mit Strom versorgt werden. Man sollte darauf achten, dass die Kamera mit der Spannung welche vom PDB bereitgestellt wird arbeiten kann. Die meisten Kameras können heut zu Tage zum Glück in einem großen Spannungsbereich operieren.
Zusätzliche Funktionen:
Die Standartfunktion jeder Kamera ist offensichtlich das Aufnehmen eines Bildes oder Videos. Manche FPV-Kameras bieten jedoch zusätzliche Funktionen wie ein integriertes OSD, ein Menü zum Ändern von Einstellungen oder ein Mikrofon.
