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Comprendre un OSD

Qu’est-ce qu’un OSD ?

L’OSD est un acronyme anglais signifiant « On Screen Display* ». Il peut être traduit par « affichage à l’écran » ou « menu à l’écran ». L’OSD se concrétise par une interface utilisateur qui apparaît sur une image vidéo pour faciliter le réglage et l’utilisation d’un équipement. Ce système concerne donc tout appareil possédant une sortie vidéo tel un lecteur de DVD ou un amplificateur audio vidéo.

Cet affichage permet ainsi d’intégrer de la télémétrie dans une image vidéo.

L’OSD dans le monde du FPV (Fist person view)

Pour le FPV, l’OSD correspond aux informations affichées en temps réel dans les lunettes FPV ou le casque FPV durant le vol en immersion. Cela permet d’avoir les informations essentielles durant le pilotage sans quitter des yeux la direction prise par le drone.

Vous pouvez bien entendu voler sans être équipé d’un OSD, mais certaines informations apportent un certain confort pour le pilote durant le vol en immersion.

Forme de l’OSD

L’OSD externe se présente sous la forme d’un circuit imprimé ou puce électronique constitué de divers composants montés en surface (CMS) : circuits intégrés, condensateurs, résistances …

Il peut présenter des broches de raccordement ou pattes de sortie (appelées couramment « Pin »). Ces pièces métalliques situées sur les côtés du circuit imprimé assurent la connexion électrique et éventuellement une fixation sur un autre composant.

Concernant le montage d’un OSD externe, celui-ci est branché entre la caméra FPV et l’émetteur vidéo VTX.

L’OSD externe peut également prendre la forme d’un petit boitier noir (généralement pour le système FPV d’un avion). Ce boitier intègre alors un ou plusieurs circuits imprimés.

Proposés en diverses tailles et modèles, les OSD externes bénéficient généralement d’un design compact et léger pouvant ainsi intégrer des micro drones.

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Quant à l’OSD intégré, celui-ci prend la forme d’une puce électronique monté sur la carte qu’il intègre. Simplifiant grandement le montage d’un drone ou de tout autre engin radiocommandé, l’OSD intégré devient de plus en plus prisé par les pilotes FPV.  Les OSD intégrés font l’objet d’une analyse plus complète dans la suite du présent texte.

Fonctionnement d’un OSD

Pour faire simple, le principe de fonctionnement d’un OSD est le suivant : la caméra envoie l’image à l’OSD. Ensuite l’OSD ajoute à l’image des données télémétriques qui lui ont été adressées par d’autres composants comme le current sensor ou le GPS.

L’utilité de l’OSD : les informations pouvant être transmises par l’OSD

L’OSD peut fournir une mine de données utiles et vitales pouvant sauver le drone de certaines situations délicates. Externe ou alors intégré à un autre composant électronique, le panel d’informations transmises par l’OSD peut être simple ou relativement complexe. Ainsi, il apporte un confort de vol en évitant des préoccupations inutiles.

1- Les OSD externes les plus simples

Avant tout, un OSD montre les données essentielles comme la tension de la batterie et le temps de vol. C’est pourquoi, il constitue un élément pratique et presque indispensable pour la pratique du FPV.

Les nouveaux pilotes FPV souhaitent souvent s’équiper avec les modèles les plus avancés et performants d’OSD. Cependant, la configuration de l’OSD étant plus complexe, il convient de commencer par un OSD simple, facile à installer et à configurer ne montrant que la durée de vol et le voltage de la batterie. De plus, la majorité des OSD demandent des petits travaux de soudure. Pour un débutant, il convient de privilégier des OSD bénéficiant de larges pads. Cela facilitera la soudure.

Il existe quelques OSD ne réclamant par de soudure. C’est le cas, par exemple, de l’OSD d’Immersion RC*, l’EZOSD.

2- Les OSD externes avec GPS

Dans une catégorie plus avancée, on retrouve les OSD avec GPS. Ce type d’OSD permet l’affichage de diverses données supplémentaires comme les coordonnées GPS retraçant la position du drone. Cette information est très utile en cas de perte du drone car le pilote connaîtra alors les dernières données GPS pour retrouver facilement son engin.

Il permettra également de connaitre la distance du drone par rapport à son point de départ, la distance parcourue depuis le début du vol ou encore l’altitude.

3- Les OSD externes plus avancés

Les OSD dotés d’une technologie plus avancée peuvent apporter des informations plus complètes. Outre le GPS, ils peuvent intégrer un système Autopilote. Cette fonction permet de ramener le modèle au point de départ. Egalement appelée « Return to Home », la localisation de cette fonction s’avère très pratique en cas de perte de communication entre la radiocommande et le récepteur.

De nombreuses autres fonctionnalités peuvent être proposées par l’OSD.

La révolution des OSD intégrés

Avec l’évolution technologique fulgurante du vol en immersion, l’OSD peut désormais être intégré et configurable au sein d’un composant électronique. L’OSD ainsi intégré propose divers avantages. Les principaux sont l’économie de poids et une alternative intéressante pour éviter de multiplier les composants électroniques sur le drone.

Quels éléments électroniques peuvent intégrer un OSD ?

La caméra FPV peut intégrer un OSD. Se déclinant en format nano, micro, mini ou standard, la caméra est fixée sur le drone et envoie le flux vidéo vers un moniteur ou écran vidéo, un casque ou des lunettes. La grande majorité des caméras récentes proposent un OSD permettant un affichage assez sommaire. Ainsi, les informations généralement transmises par l’OSD sont : l’identification du pilote (nom ou pseudo), la tension de la batterie Lipo ainsi que le temps de vol. il s’agit des informations les plus utiles et nécessaires.

Tel est le cas de la nouvelle caméra FPV de Foxeer, la Predator V4 Nano. On retrouve un OSD intégré permettant de visualiser la taille d’affichage du retour vidéo ou permettant également de visualiser les quatre modes de réglages : jour, nuit, LED (pour les circuits de nuit) et noir et blanc. Le changement du mode de réglage peut également se faire par le menu OSD.

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Deuxièmement, des OSD peuvent être embarqués directement dans la carte de distribution, également appelée PDB (pour Power Distribution Board). Cette carte électronique permet de répartir la batterie principale sur chaque ESC. Aussi, il est évident que cette carte est inutile lorsque vous montez un drone avec un ESC 4 en 1.

Ces données pouvant être affichées sont uniquement les informations connues par la PDB, à savoir, la tension de la batterie, les mAh consommés ainsi que la consommation en temps réel (déterminée par le capteur de courant).

Là encore, les données communiquées sont très précises et très utiles à connaitre.

A titre d’exemple, la PDB Wolf conçue par ImpulseRC* reste une référence en la matière. Dotée d’une technologie avancée et très performante, la carte permet notamment un affichage des données de la caméra ainsi que du VTX. Un GPS peut être raccordé dessus.

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De même, certains VTX peuvent embarquer directement un OSD.

Outre la fonction basique de visualiser la tension et la consommation de vos lipos, l’OSD peut permettre un contrôle du VTX. Il peut ainsi soulager le processeur de votre contrôleur de vol en effectuant les calculs secondaires, afin de laisser votre FC procéder tranquillement aux réglages des PID (“Proportional Integral Derivativ). Il s’agit des réglages permettant de modifier la réactivité de votre drone par rapport aux instructions de vol.

Ainsi, l’exemple le plus répandu est l’émetteur vidéo 5,8 GHz TBS Unify EVO de la Team BlackSheep. Possédant un OSD graphique intégré ainsi qu’un microphone, cet OSD apporte la clarté et la simplicité tant appréciée chez TBS.

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Toutefois, dans la grande majorité des cas, l’OSD est intégré au contrôleur de vol. Ce dernier est de plus en plus complet et constitue une belle évolution technologique. En effet, il peut non seulement intégrer l’OSD, mais également la PDB, et même l’ESC.  L’un des avantages indéniables est la possibilité de régler les PID, depuis la radiocommande, sans branchement de câble.

L’OSD permettra un réglage en direct des rates, c’est-à-dire de la réactivité et de la sensibilité du drone à vos commandes, ainsi que de l’expo (exponentiel) qui sert à adoucir les commandes en diminuant la sensibilité autour du neutre. Vous pourrez encore changer les fréquences du VTX si toutefois il est compatible.

Voici l’exemple du contrôleur de vol F722S proposé par le concepteur Diatone : il incorpore l’OSD AT7456E.

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Configuration de l’OSD

De nos jours, la grande majorité des OSD intégrés sont des OSD Betaflight réglables avec le firmware à succès du même nom. Ce firmware est régulièrement mis à jour pour faire profiter de nouveautés toujours intéressantes pour les pilotes FPV. Les OSD intégrés dans les contrôleurs de vol sont paramétrables avec le firmware Betaflight. Les PDB ainsi que les VTX se paramètrent avec le logiciel mis en place par le concepteur. En revanche, les OSD intégrés à la caméra FPV se configurent directement sur l’écran, les lunettes ou le casque FPV.

Il existe d’autres « firmware » de vol performants qui intègrent des OSD tels que Emuflight, Cleanflight, Butterflight ou encore iNav mais le firmware le plus courant reste Betaflight.

En ce qui concerne les OSD externes, chacun d’eux est réglable avec le logiciel indiqué et mise à disposition par son concepteur. Par exemple, pour l’OSD Apex d’ImpulseRC, une nouvelle plate-forme logicielle a été conçue en collaboration avec Alexander Wolf (WolfPDB) :  ImpulseOSD.

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Nous allons donc maintenant nous intéresser à l’interface OSD Betaflight dans le configurateur Betaflight. Ce logiciel possède une liste importante de fonctionnalités. Certaines sont utiles, d’autres beaucoup moins.

Pour configurer un OSD intégré, il faut télécharger le logiciel Betaflight. Il bénéficie régulièrement de mises à jour. Il faut ensuite connecter le contrôleur de vol avec un port USB sur PC et se diriger vers le menu indiqué sur la gauche. Il convient de cliquer sur l’onglet “configuration” pour activer ensuite l’onglet “OSD” 

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La page de configuration de l’OSD vous permet de sélectionner et positionner l’ensemble des informations que vous souhaitez voir apparaître sur votre écran de pilotage. Le menu OSD propose ainsi diverses fonctionnalités classées par ordre alphabétique : Afficher le nom, Altitude, Angle : pitch, Angle : roll, Anti gravity, etc …

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Afficher le nom : c’est l’indication du nom ou du pseudo du pilote

Altitude : il s’agit de l’affichage de l’altitude à laquelle vole le drone. Cette donné ne fonctionne que si vous avez un baromètre intégré à votre contrôleur de vol.

Angle pitch > Le pitch, également appelé « tangage” en français, indique le mouvement de bascule d’avant en arrière de l’engin. L’angle pitch est indiqué en degrés.

Angle roll > Le roll décrit le mouvement de bascule de gauche à droite (inclinaison sur la droite ou la gauche). L’angle roll est indiqué en degrés.

Anti gravity : lorsqu’elle est activée, cette fonction empêche les chutes et les roulis sur les changements rapides lors de grosses variations de gaz.

Avertissements : ce sont des alertes déclenchées dans certaines situations. Par exemple, l’alerte est déclenchée lorsque la batterie est faible.

Barres latérales de l’horizon artificiel : l’OSD affiche les barres latérales autour de l’horizon artificiel. Cette donnée a pour but d’indiquer les écarts du drone en tangage et en roulis en l’absence de tout repère extérieur.

Boussole : c’est l’affichage d’une boussole graphique qui indique le cap actuel.

Canal VTX : indication du canal et de la puissance d’émission du VTX

Consommation : affichage de la consommation instantanée exprimée en Watt

Consommation ampérométrique de la batterie : indication en temps réel de la consommation instantanée exprimée en Ampère

Date et heure RTC : information de la date ainsi que de l’horloge temps réel (RTC Real Time Clock)

Débogage : activation du mode debug pour le réglage des PID directement sur l’écran

Désarmé : message affiché lors du désarmement

Diagnostic moteur : cette fonction permet l’affichage d’un graphique de la sortie de chaque moteur, afin de savoir quel moteur est faible en puissance.

Direction point de décollage : c’est l’affichage d’une flèche indiquant la direction par rapport à la position de départ

Distance du point de décollage : donnée qui indique la distance par rapport à la base de départ.

Distance parcourue en vol : c’est l’affichage de la distance parcourue depuis le début du vol

En-tête numérique : cap actuel, c’est-à-dire direction vers laquelle vole le drone, indiqué en degrés

Fréquence RPM ESC : correspond à l’indication des tours / minute par moteur récupérée par la télémétrie des ESC

G force : indique le nombre de G subi par l’appareil. Le G, c’est le nom donné à la valeur de l’accélération subie par l’appareil volant

Horizon artificiel : apparition du graphique de l’horizon artificiel. Il correspond à une barre tracée au centre de votre champ de vision. Elle est toujours dessinée de sorte que la barre soit plate et au niveau de l’horizon. Cela peut être utile pour voler haut ou dans l’obscurité quand vous n’avez aucune référence au sol.

Indicateur Flip-after-crash : en mode tortue, une flèche indique quels moteurs seront activés ou pas.  Le méthode anti-turtle consiste à démarrer deux moteurs pour retourner brusquement un drone. Un engin qui a atterri sur le dos sera ainsi sera d’aplomb et pourra repartir, sans devoir procéder à une manipulation avec la main.

Latitude GPS : indication de la latitude (coordonnées géographiques)

Longitude GPS : indication de la longitude (coordonnées géographiques)

mAh de la batterie consommé : indication en mAh de la capacité totale utilisée de la batterie

Minuterie estimation du temps restant : c’est l’estimation du temps de vol restant

Minuterie 1 : affichage de la valeur du minuteur n°1. La minuterie n°1 commence lorsque la batterie est branchée.

Minuterie 2 : affichage de la valeur du minuteur n°2. La minuterie n°2 commence lorsque l’armement des moteurs est effectué.

Mode Vol : indique le mode de vol. Par exemple, le mode angle est également appelé stab (pour stabilisé). L’OSD indiquera “STAB”

Niveau de la batterie : représentation graphique (barre horizontale) de l’utilisation de la batterie

Nom de l’appareil : nom du modèle

Overlay du manche droit : superpose la valeur du stick droit de la radiocommande. En clair, ça affiche une croix sur laquelle un point matérialise le mouvement du stick droit.

Overlay du manche gauche : superpose la valeur du stick gauche de de la radiocommande. En clair, ça affiche une croix sur laquelle un point matérialise le mouvement du stick gauche.

PID pitch : affiche  les PID de l’axe Pitch

PID roll : affiche les PID de l’axe Roll

PID yaw : affiche les PID de l’axe Yaw

Plage d’ajustement : affiche les paramètres et la plage de réglage actuellement sélectionnés

Position des gaz : correspond à la valeur actuelle en pourcentage du throttle

Profil : nom du profil de rate > affichage du nom du profil rate actuel tel que défini dans les variables. On peut configurer 6 profils de rate différents. On peut ainsi envisager un profil de rate pour la race, pour le freestyle et pour le Long Range…

Profil : Nom du profil OSD > affichage du nom du profil OSD actuel tel que défini dans les variables. On peut configurer 3 profils d’OSD différents. On peut ainsi envisager un profil OSD pour la race, pour le freestyle et pour le Long Range

Profil : Nom du profil PID > affichage du nom du profil PID actuel tel que défini dans les variables. On peut configurer 3 profils PID différents. On peut ainsi envisager un profil PID pour la race, pour le freestyle et pour le Long Range

Profil : PID et Rate : affichage numérique des PID et Rate actuels

Qualité du lien : valeur de qualité de réception radio retranscrit en pourcentage pour les Crossfire

RPM ESC : indication des tours / minute par moteur récupérée par la télémétrie des ESC

Satellites GPS : indication du nombre de satellites captés par le GPS

Statut du journal Blackbox : avertissements et nombre de journaux enregistrés par la Blackbox

Température du noyau : température du noyau du processeur STM32 MCU

Température ESC : température des ESC reportée par la télémétrie des ESC

Tension batterie : Tension instantanée de la batterie Lipo. Le voyant clignote lorsque le seuil d’alarme est atteint

Tension moyenne d’une cellule : indication de la tension moyenne d’une cellule de la batterie

Valeur dBm RSSI : indication de la valeur RSSI du signal exprimé en dBm. Le RSSI correspond à la mesure de la qualité d’un signal radio ou vidéo. Cette donnée est importante afin d’éviter une perte de signal pouvant être désastreuse pour le drone

Valeur RSSI : indication de la valeur RSSI instantanée. Le voyant clignote en dessous du seuil d’alarme

Vario numérique : indicateur de vitesse verticale exprimée en mètre /seconde

Viseur : affiche un réticule au centre de l’écran

Vitesse GPS : vitesse en Km/h fournie par le GPS

L’innovation : mise à jour des lunettes FPV DJI avec un OSD intégré

La technologie ne cessant de s’améliorer, le célèbre concepteur DJI présente une nouvelle mise à jour pour ses lunettes DJI FPV ainsi que pour l’unité aérienne FPV. Pour rappel, le DJI FPV est le grand succès de l’été 2019 : il nous offre un retour HD et un enregistrement à bord également en HD.

Une fois la mise à jour V01.00.0200 effectuée avec le logiciel DJI Assistant 2, DJI FPV nous propose la possibilité de choisir les informations affichées à l’écran, parmi 24 données. Parmi elles, on retrouve le nombre de satellites, les coordonnées GPS, le mode de vol, le RSSI radio, la température, et bien d’autres. Lesdites informations doivent configurées avec le firmware Betaflight.

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