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Comment le FPV a révolutionné le monde de l’aéromodélisme

Que signifie FPV ?

Le FPV signifie First Person View, en anglais. Cette expression traduite par « Vue à la première Personne », est également connue sous le nom de « point de vue à la première personne ». Il s’agit de la capacité de l’utilisateur d’une technologie à voir avec un point de vue visuel différent et autre que sa position actuelle.  Ainsi, il faut distinguer le FPV de la réalité virtuelle (VR).

La réalité virtuelle crée virtuellement un environnement réel ou imaginaire. Cet environnement est généré par des logiciels. L’expérience est à la fois visuelle et auditive. Elle peut également générée des sensations haptiques (sensation du toucher). En effet, lorsque l’individu est muni des interfaces appropriées, telles que des gants ou des vêtements, il peut éprouver certaines sensations liées au toucher ou à certaines actions. L’exemple le plus répandu pour expliquer la réalité virtuelle est l’environnement d’un personnage dans un jeu vidéo.

Bien qu’il s’agisse d’une technologie immersive comme le FPV et bien que les dispositifs utilisés soient similaires, la réalité virtuelle ne correspond pas à la technique du FPV.

Le FPV retransmet des images réelles sur un écran, un casque ou des lunettes. Ce procédé permet à son utilisateur de découvrir un environnement d’une manière qu’il n’aurait peut-être pas pu découvrir autrement. Aussi, des indications calculées par des logiciels informatiques en temps réel ou des objets virtuels peuvent s’incruster sur la réalité retranscrite sur la vidéo. Cet affichage à l’écran, appelé également OSD, se concrétise par une interface utilisateur qui apparaît sur une image vidéo pour faciliter le réglage et l’utilisation d’un équipement. La technologie du FPV s’apparente donc plutôt à une forme de réalité augmentée.

Le FPV dans le monde du modélisme

La finalité du FPV est de permettre à une personne de vivre une expérience immersive, autrement dit de vivre une expérience mêlant les différents aspects sensoriels. Le FVP permet  également un « déplacement » dans des endroits inaccessibles, à l’instar d’une téléportation.

Système hautement intéressant, le FPV a initialement été utilisé dans le domaine de la robotique et dans le secteur militaire.

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Le FPV s’est ensuite démocratisé. Notamment, le secteur du modélisme a trouvé un intérêt évident à son utilisation.

Effectivement, intégrer le système FPV dans le pilotage de modèles réduits contribue à développer l’expérience immersive.  Le pilote visualise en temps réel la vidéo diffusée par une caméra embarquée sur le modèle radiocommandé. Il vit en temps réel et pour de vrai le pilotage de son modèle réduit.

Tout engin radiocommandé capable de transporter une caméra peut adopter le procédé de pilotage par FPV. Ainsi, les voitures radiocommandées et autres modèles au sol utilisent couramment les systèmes FPV. Le système FPV peut également être configuré sur des bateaux radiocommandés et autre engin naval.

Toutefois, le dispositif FPV profite de toute évidence à l’aéromodélisme.

L’utilisation généralisée du système FPV « First Person View » dans l’aéromodélisme

Les disciplines de l’aéromodélisme ont su mettre en lumière le dispositif FPV. Le FPV prend le sens de « pilotage en immersion » ou « vol en immersion ». La configuration du système FPV sur une aile volante ou sur un drone permet l’exploration de l’univers aérien et concrétise un rêve familier : celui de voler dans les airs et de pouvoir découvrir les paysages avec une vue aérienne magnifique.

En outre, suivant le type de pilotage, le vol en immersion procure des sensations incroyables. Le FPV donne la sensation d’être à l’intérieur de l’aéromodèle, tout en restant physiquement au sol. Avec cette sensation de liberté, vous pouvez également mêler la vitesse et les acrobaties. Cette expérience, qui nécessite tout le champ de vision du pilote, peut d’ailleurs faire perdre tout repère habituel concernant son propre équilibre. C’est pourquoi il est utile d’avoir un entrainement et un pilotage en position assise.

Plus particulièrement, le système FPV a touché le monde des drones. Ainsi, actuellement, dans le domaine civil, les drones de loisir et les drones professionnels sont quasiment tous équipés d’un système FPV. Plaisir de voler avec des sensations de vitesse, exploration d’endroits inaccessibles, prises de vues aériennes époustouflantes constituent les principales raisons du succès du FPV. En outre, le pilotage à vue présente certains inconvénients et notamment un problème de visibilité lorsque le drone sort du champ de vision de son pilote. Le procédé FPV permet naturellement au pilote, équipé de lunettes FPV, casque ou d’un écran pour le retour vidéo, de se repérer dans l’espace et de diriger son appareil.

Les dispositifs nécessaires pour la pratique du FPV

Le FPV repose sur un dispositif d’émission vidéo et de réception vidéo.

Le dispositif d’émission vidéo 

La caméra FPV

Le dispositif d’émission vidéo constitutif du mécanisme FPV se concrétise, dans un premier temps, par la caméra FPV. Cette caméra FPV qui peut se décliner en version nano, micro, mini ou standard permet la retransmission des images captées en vol par le drone. Elle plonge ainsi le pilote dans une immersion comme s’il était réellement aux commandes de l’engin. C’est pourquoi l’une des caractéristiques essentielles dans le choix de la caméra FPV est la diminution de la latence entre la prise de vue et la visualisation de l’image dans le support choisi (écran, lunettes, casque). Le pilote doit effectivement agir rapidement et en parfaite synchronisation avec le drone. D’autres critères doivent être pris en compte comme la résolution, mesurée en ligne TV (TVL). Plus le nombre de lignes TV est important plus la résolution est élevée.

Une autre caractéristique à prendre en considération pour  la caméra FPV repose sur son réglage de la balance des blancs. Il s’agit du temps d’adaptation concernant aux changements de contrastes et d’intensité lumineuse en cours de vol.

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La caméra FPV : une conception simple

Très compactes, les caméras FPV bénéficient d’une conception simple permettant un gain de poids et de place. Les caméras FPV sont ainsi dotées d’un circuit imprimé sur lequel les divers composants sont soudés : composants électroniques, capteur d’image et lentille. A savoir, le capteur d’image constitue un élément très important car il détermine la qualité de l’image, notamment par la gestion des changements de luminosité.

Il existe deux types de technologies : CCD (pour Charged Coupled Device) et CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Apparue dans les années 1960, la technologie CDD que l’on peut traduire par « dispositif à transfert de charges », est la plus ancienne. La technologie CMOS est, quant à elle, apparue dans les années 1990. Ces deux types de dispositifs sont basés sur le même principe de transformation des capteurs en signaux électriques. Mais l’une des grands différences tient à la manière dont vont être transférées les charges piégées dans les puits de chaque pixel vers la partie électronique, pour la retranscription de l’image.

Pour la pratique du FPV, actuellement, beaucoup de caméras FPV sont équipées de capteur CMOS, comme la caméra Foxeer Predator V4, la caméra Foxeer Razer Micro ou encore la caméra de l’unité aérienne DJI FPV. Les caméras FPV avec capteur CCD sont moins nombreuses. A titre d’exemple, l’on peut citer le caméra Runcam Micro Swift 3 V2.

Dernière particularité concernant les caméras FPV : certaines caméras FPV sont capables d’enregistrer le vol en haute définition (HD). Toutefois pour le retour vidéo en temps réel, seul DJI a produit un nouveau système de diffusion vidéo basé sur du numérique : l’unité aérienne DJI FPV. Ce dispositif offre une transmission numérique d’images haute définition à très faible latence. Elle garantit également un enregistrement vidéo 1080p/60ips.

L’émetteur vidéo (VTX) et son antenne

Dans le système FPV, l’émetteur vidéo, appelé VTX, retranscrit le signal vidéo reçu par la caméra FPV embarquée et le diffuse en temps réel sur la bande de fréquence des 5.8Ghz.

Pour avoir un système FPV de haute qualité, les émetteurs vidéo actuels disposent des nouvelles technologies. Certains intègrent un OSD graphique, un microphone comme l‘émetteur vidéo VTX TBS Unify Evo…. D’autres sont dotés du mode Pitmode et SmartAudio.

La fonction Pitmode permet l’absence totale d’interférence, même lorsque l’émetteur est sous tension. Cette fonction permet d’allumer votre drone sans risque de perturber d’autres pilotes à proximité.

En ce qui concerne le SmartAudio, cette fonction assure une configuration  du  VTX à distance grâce à la radiocommande. Aucune manipulation du drone n’est nécessaire pour changer de canal rapidement.

Le VTX prend la forme d’une carte électronique sur laquelle est branchée l’antenne. Une précision est nécessaire : le VTX doit toujours être connecté à son antenne lorsqu’il est utilisé. A défaut, il risque une surchauffe entrainant une panne.

L’antenne du VTX est essentielle pour établir la meilleure liaison possible. Il existe diverses gammes d’antennes adaptées. En règle générale, l’antenne du VTX est omnidirectionnelle, ce qui permet un diagramme de rayonnement de 360°. Tel est le cas de l’antenne Speedy Bee ou encore de l’antenne Foxeer Lollipop 3.

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Le dispositif de réception vidéo

Le FPV nécessite également un dispositif de réception vidéo. L’affichage du flux vidéo émis depuis le drone s’effectue sur un écran vidéo, un casque ou des lunettes FPV.

Ecran vidéo, casque ou lunettes FPV

Le dispositif de réception vidéo constitutif du mécanisme FPV se concrétise essentiellement par le casque FPV ou lunettes FPV. Il s’agit effectivement de l’outil de base pour visualiser en temps réel les images de la caméra embarquée sur le drone.

Les pilotes qui débutent peuvent utiliser un moniteur ou écran vidéo (comme un smartphone ou une tablette). Cette forme, la plus simple dans la configuration FPV, permet au pilote de visualiser le drone et s’accoutumer avec ses mouvements. L’expérience immersive est certes limitée mais ce dispositif permet de faire partager le vol en direct avec d’autres personnes.

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Les lunettes FPV ainsi que le casque ont la même utilité et permettent de ressentir l’immersion de manière plus intense. Ces deux dispositifs FPV offrent un nouveau champ de vision, permettant une immersion totale, plus réaliste et plus sensationnelle. Avec les lunettes ou casque FPV, les amateurs de vitesse et de sensations fortes trouvent entière satisfaction avec leur engin volant équipé du système FPV.

La qualité d’image de retransmission a connu des évolutions.

Jusqu’à récemment le flux vidéo était uniquement de type analogique. La qualité d’image n’était pas parfaite. Elle connaissait quelques interférence appelées « glitch ».

Dernièrement, la qualité d’image s’est largement améliorée avec le développement de la technologie de retransmission HD numérique. Il est ainsi question de haute définition et d’une liaison quasi parfaite, sans interférences. Tel est le cas des lunettes DJI FPV du célèbre concepteur DJI. Combinées avec la DJI FPV Caméra et du DJI FPV Air Unit Module (émetteur vidéo), les lunettes DJI FPV utilisent la transmission HD à faible latence DJI HDL FPV pour offrir aux pilotes une définition HD remarquable, optimisant l’expérience FPV. Les pilotes peuvent désormais profiter à la fois d’une superbe qualité d’image et d’une latence réduite à 28 ms.

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Une utilisation optimisée des lunettes FPV dans la pratique du Drone Racing

Le drone racing consiste à réaliser des courses de vitesse avec des drones. Cette discipline est également appelée FPV Racing. De même, le terme FPV Low Riding est souvent utilisé. Le FPV Racing met en compétition divers pilotes qui doivent parcourir un circuit à toute vitesse. Ils doivent franchir des points de passage exigés : les « gates » (portes) et les obstacles.

Combinaison d’aéromodélisme et de jeu vidéo, le FPV Racing est né en 2013, en France. Initialement, les courses étaient organisées dans les bois et s’inspiraient fortement des courses de pods dans le film « Star Wars : la menace fantôme ». Le club d’aéromodélisme Airgonay a publié des vidéos, ce qui a permis une forte médiatisation de ce genre de course fantastique.

Le FPV Racing connait actuellement un essor exceptionnel tant en France qu’à l’étranger.

Le récepteur vidéo (VRX) et les antennes

Elément indispensable dans le dispositif FPV, le récepteur vidéo ou VRX récupère le signal émis par l’émetteur vidéo (VTX) puis le transmet aux lunettes ou casque FPV.

Le module VRX est inévitablement relié aux antennes. On combine généralement sur les VRX des antennes patch (directionnelles, c’est-à-dire dont l’angle du rayonnement est limité) et des antennes omnidirectionnelles afin d’optimiser la zone de réception du signal.

Prenons ainsi l’exemple du récepteur diversifié de Furious : le récepteur vidéo True-D X ! Avec des fonctionnalités innovantes et un beau design, ce VRX assure une réception vidéo optimale. Il possède un récepteur Diversity permettant de passe d’une antenne à l’autre à très haute vitesse. Il possède également un module Bluetooth permettant la mise à jour directement depuis un smartphone et d’un chronomètre de tours.

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