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Test de systèmes de retransmission HF d'un signal vidéo

Jean-Yves a testé plusieurs systèmes de transmission sans fil d'un signal vidéo, pour un usage en prise de vue aérienne en aéromodélisme.

Publié par Jean-Yves le 5 Juin 2009 dans Tests
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    Vues : 18 945
  1. Jean-Yves
    Jean-Yves a testé plusieurs systèmes de transmission sans fil d'un signal vidéo, pour un usage en prise de vue aérienne en aéromodélisme. Il partage avec nous ses impressions, ses conseils, ses regrets liés à des limitations techniques d'usage en France de certains systèmes en raison de la réglementation des usages des fréquences.


    Vous trouverez ci-dessous le test de Jean-Yves, et sur Repaire TV la vidéo complétant cet article.

     

    video-repairetv-test-transmission-hf.jpg

    Visionnez sur Repaire.TV la vidéo complétant ce test de système de retransmission sans fil d'un signal vidéo

     

    Test de systèmes de retransmission HF d'un signal vidéo

     

    prise de vue 01Repaire.jpg

    Pour tous ceux qui se posent la question de la visualisation en direct de ce que filmerait leur caméscope, ceux qui seraient tentés par le vol en immersion ou tout simplement pour voir notre belle terre d’un peu plus haut , les technologies modernes permettent d’exploiter des systèmes de retransmission d’un signal vidéo. Le signal vidéo peut être soit de type analogique (pour les systèmes élémentaires de retransmission que l’on trouve sur le marché et accessibles à partir de 100 euros environ), soit de type numérique (comme sur les Formules 1 mais avec des budgets beaucoup plus importants, de l’ordre de 4000 euros). Lors de ces tests, nous utiliserons des hélicoptères électriques, ce qui présente en termes de stabilisation d’image et de vibration le plus de difficulté tout en ayant une masse métallique importante pouvant engendrer des perturbations de propagation des ondes.

    Le signal vidéo peut être issu d’un caméscope, d’une paluche ou d’une micro caméra. Il suffit de relier la sortie vidéo, en général une fiche minijack à l’entrée A/V in de l’émetteur. Dès sa mise en route, l’émetteur envoi un signal et le récepteur décode celui-ci pour le véhiculer jusqu’au support de visualisation qui peut être l’écran d’un ordinateur portable, des lunettes 3D (pour une immersion complète), un moniteur externe ….  En théorie le principe est simple, c’est ce que nous allons vérifier sur le terrain, de la mise en œuvre sur l’hélicoptère à la retransmission du signal vidéo sur un écran de contrôle. Nous utiliserons pour ce test un hélico Raptor 50 électrique (modélisme 66).

    Matériels utilisés pour le test (fourni par amc-tec) :

    - 1 jeu émetteur / récepteur en 2.4 Ghz , 100 mWatt, 4 canaux d’émission, portée théorique des
    100 mwatts  jusqu'à  300 mètres

    Pour comparaison du signal mais interdit d’utilisation en France :

    -1 jeu émetteur / récepteur en 1.2 Ghz, 100 mWatts, 4 canaux d’émissions

    -1 jeu émetteur / récepteur en 2.4 Ghz  mais 2 Watts de puissance et modulation possible des fréquences allant de 2,370 à 2,510 Ghz. Portée théorique de l’émetteurs / récepteur du bloc TX/RX
    jusqu'à  1000 mètres.

     

    Etant proche de l’Espagne, nous avons pu faire appel à des émetteurs/récepteurs de fréquences et puissances interdite en France afin de pouvoir établir au plus proche, la qualité et la fiabilité de la retransmission et leur exploitation possible sur le territoire français s’ils étaient autorisés. Ces tests ont été effectués à la frontière franco-espagnol afin d’éviter tout problème légal.

     

    Le but :

    Obtenir une visualisation du signal émis par une paluche ou un caméscope sur un moniteur au sol.

    Comment :

    Utilisation d’un émetteur qui permet de transmettre le signal du caméscope à un récepteur et de visualiser celui-ci sur des lunettes ou un PC (par l’intermédiaire d’une carte d’acquisition d’un signal vidéo analogique)

     

    Format de capture du signal vidéo (sur PC) :

    Il dépend de la carte d’acquisition et des paramètres d’encodages de celle-ci. Cela va du MPEG en au DIV-X. Ces formats peuvent avoir leur importance si l’on décide d’exploiter le signal vidéo pour effectuer un montage par exemple. Rappelons que la plupart des captures des signaux analogiques par carte dédiée se font en mpeg2 ou mpeg4 afin de capturer avec le maximum de qualité possible dans un « poids » minimal. Malheureusement l’utilisation de ses formats dans un montage vidéo ultérieur pose souvent problème quant à l’exploitation du codec de compression et la résolution d’acquisition.

    IMG_9274aRepaire.jpg 

    Passons maintenant à la pratique.

    Il faut tout d’abord fixer au mieux la paluche et l’émetteur sans déstabiliser l’équilibre du modèle. On placera donc l’ensemble au plus proche du centre de gravité, bien que les systèmes embarqués soient relativement légers.

    IMG_9334 avec cercleRepaire.jpg

    Concernant la réception, afin d’augmenter nos chances de capter un signal de bonne qualité et de portée satisfaisante, nous surélèverons  le récepteur en le plaçant sur un socle loin de tout obstacle.

    IMG_9342Repaire.jpg

    Fréquence utilisable en France :

    Seule fréquence autorisé : 2.4 ghz en dessous de 1 watt (petit coffret en 2.4ghz et 100 mWatt)

    L’ensemble TX/RX en 2 Watt est trop puissant et comme le 1.2 ghz, ils sont interdits en France.

     

    Coffret 100mWatts - 2.4 Ghz :

    Poids paluche : 25 grammes

    Poids émetteur : 75 grammes

    Poids récepteur : 200 grammes

    coffret 1.gif




    Système TX/RX embarquées (2 watts - 2.4 ghz) : paluche + émetteur + batterie + fils : 500 grammes

    Poids émetteur : 225 grammes

    Poids batterie : 175 grammes 
    emetteur 2.gif 

    recepteur 2.4Repaire.gif 

     

    Test du coffret 2.4 ghz - 100 mWatts

    montage emission 100mwattsRepaire.jpg

    Le système embarqué pour la retransmission est minime tant par son volume que son poids puisqu’il se compose d’une paluche, d’un poids de 25 grammes  et d’un émetteur intégrant sa propre batterie d’un poids de 75 grammes. De faible volume, il peut être facilement attaché et placé sur un appareil de modélisme. La connectique est on ne peut plus simple, la paluche s’enfiche dans l’émetteur et pour la réception, les lunettes 3D se connectent au récepteur par un adaptateur. Le système de réception tient dans une poche.  Une fois le choix du canal effectué, la retransmission est effective.

    L’autonomie des batteries est d’environ une heure, ce qui donne une bonne marge de vol. Nous passerons par un convertisseur de signal analogique pour obtenir une visualisation de la vidéo sur un PC portable. Nous avons utilisé une carte Pinnacle. Ce système permet également d’enregistrer directement sur le disque dur les images transmises par la paluche et de capturer en temps réel, ce qui nous permettra également des captures d’écran pour montrer les images retransmises.

    1.2Ghz 001.jpg 

    La fréquence autorisée en France de 2.4 Ghz concernant la retransmission émet sur la même bande que nos radios en 2.4 ghz. En principe, les récepteurs des radios sont synchronisés avec la radio et ne subissent pas d’interférence.  La mise en route du système de retransmission entraîne dès le début d’utilisation de la radio, des perturbations sur les images de la retransmission. En vol, des coupures et pertes de contrôle momentanées du modèle apparaissent,  nous obligeant à poser rapidement.

    Bien que le système possède 4 modulations d’émission sur la fréquence de 2.4 Ghz l’ensemble de ses 4 canaux abouti à une perturbation de la retransmission. Donc, la plage de ces fréquences ne permet pas de voler en toute sérénité en exploitant la fréquence 2.4.

    interference 2.4 Ghz.jpg (perturbation retransmission)

    Nous changeons donc de fréquence d’émission radio en passant au quartz en 41 et évitant ainsi les risques d’interférences. Nous utiliserons également un système OSD en fréquence espagnol pour utiliser les appareils dans un maximum de configurations de puissance et de fréquences.

    Le système en 2.4 ghz se comporte cette fois normalement, la qualité de réception est correcte et le modèle réduit vole normalement. L’image est cependant constamment recouverte de lignes parasites qui ondulent. Le vol est correct mais « inconfortable » pour ce qui est de la visualisation des images. La qualité de visualisation de l’image est identique à celle en 1.2 Ghz quand l’appareil est au sol. Quand l’appareil s’éloigne de façon importante (plus de 300 mètres) des lignes parasites de plus en plus importantes apparaissent. D’abord gris claire, elles noircissent avec l’éloignement  et augmentent en nombre.

    2.4Ghz 2watts_01.jpg

    Comparaison avec le système 1.2 Ghz :
    La fréquence en 1.2 Ghz ne perturbe pas l’émission radio en 2.4Ghz mais créée de légères perturbations au niveau de l’anticouple de l’hélico. En effet, celui-ci donne une légère amplification des ordres ou un léger mouvement parasite mais rien qui n’empêche le vol en toute sécurité. Une fois constaté, le défaut se contrôle aisément au pilotage. La retransmission est fluide, quelques lignes parasites apparaissent par moment mais de l’ordre d’un parasitage furtif toutes les minutes voire plus. Le parasitage ne provient pas des mouvements de l’hélico, car elles apparaissent autant sur un vol stationnaire que pendant de longues translations ou rotations.

    1.2Ghz 002.jpg (parasites)

    Comparaison avec le système 2.4 ghz en 2 Watts

    montage emission 2wattsRepaire.jpg

    Pas de perturbation des images à la mise en route de la radiocommande en 2.4 ghz, les images restent fluides et sans zébrures. Il est possible avec ce système de moduler des fréquences de 2370Ghz, 2390, 2414 … le canal choisi est une fréquence de 2490 Ghz qui n’entraîne pas de perturbation et reste dans la plage des 2.4 Ghz. Cette fréquence permet d’avoir un décalage par rapport aux ondes wifi.

    En vol, l’hélicoptère reste stable et sans à coup particulier. Bonne qualité d’image sur une distance qui peut dépasser le kilomètre. Pas de problème concernant la retransmission qui reste fluide en toute phase de vol. La portée de la retransmission est importante mais on perd de vue le modèle avant de perdre la retransmission. Un balayage sur l’image apparaît en continu mais rien qui n’empêche un vol en sécurité.

    2.4Ghz 2watts.jpg (retransmission PC)
    reception 2Watts terrainRepaire.jpg

    Exploitation d’un amplificateur d’antenne afin d’avoir une portée plus importante :
    Antenne plate 2,4 Ghz 10 dBi de gain

    ampliRecepteurRepaire.jpg
    Cette amplification reliée au système 2.4Ghz en 100mWatt permet d’augmenter sensiblement la portée de la retransmission puisqu’on dépasse facilement les 500 mètres. Cependant, comme pour le système en 2watts, on perdra de vue le modèle avant de perdre la retransmission. L’amplification de la réception ne modifie en rien la qualité du signal qui reste perturbé si l’on émet également en radiocommande en 2.4Ghz. Il ne faut donc pas envisager l’utilisation d’un amplificateur pour couvrir le signal de la radio et limiter les perturbations des signaux. Conclusion :Le système le plus adapté dans notre cas semble celui exploitant la fréquence de 1.2 Ghz qui ne perturbe pas l’émission radio en 2.4Ghz et qui du fait de son faible volume peut être emporté facilement. Les images obtenues sont fluides et n’ont que peu de perturbations. Malheureusement cette fréquence est interdite d’utilisation en France, de même que celle en 2.4Ghz mais en 2Watts qui permet une modulation de la gamme des fréquences et un vol également en 2.4Ghz. Il semble donc difficile de concilier le système de retransmission autorisé en France en 2.4 Ghz et nos radios dans cette même gamme de fréquence. Revenir à la fréquence 41 mhz présente d’un autre côté le risque des drops radios …. donc un choix cornélien est à faire. Points positifs des systèmes de retransmission :-Possibilité de visualiser un signal vidéo-Faible encombrement et poids restreint des systèmes autonomes-Qualité de retransmission correcte et suffisante pour un pilotage à vue. Points négatifs :-Malgré la fréquence de 2.4 ghz et de la synchronisation entre radio et récepteur, interférence entre la retransmission et le pilotage-Souvent beaucoup de fil pour relier les différents émetteurs, récepteur …-Fiabilité de la retransmission qui n’est pas linéaire.

      TABLEAU DES FREQUENCES AUTORISEES
       
     
    Fréquences allouées au modélisme (hors bande 2,4 GHz)suite aux décisions ARCEP n°s 2008-0516 et 2008-517
    Fréquences réservées à l'aéromodélisme 26,815 – 26,825 – 26,835 – 26,845 – 26,855 – 26,865 – 26,875 – 26,885 – 26,895 – 26,905 – 26,915 MHz
    Application à tous types de modèles réduits 26,995 – 27,045 – 27,095 – 27,145 – 27,195 MHz
    Fréquences réservées à l'aéromodélisme 35,000 - 35,010 MHz
    Fréquences réservées à l'aéromodélisme 40,665 – 40,675 – 40,685 – 40,695 MHz
    Fréquences réservées à l'aéromodélisme 41,000 -  41,010 - 41,020 - 41,030 - 41,040 - 41,050 MHz (disponibles jusqu'au 31 décembre 2010)41,060 - 41,070 - 41,080 - 41,090 - 41,100 MHz
    Application à tous types de modèles réduits 41,110 – 41,120 – 41,130 – 41,140 – 41,150 – 41,160 – 41,170 – 41,180 – 41,190 – 41,200 MHz
    Application à tous types de modèles réduits 72,210 – 72,230 – 72,250 – 72,270 – 72,290 – 72,310 – 72,330 – 72,350 – 72,370 – 72,390 – 72,410 – 72,430 – 72,450 – 72,470 – 72,490 MHz
     

     

     

     

     

     

       
      MODALITES D'UTILISATION DES SYSTEMES DE RADIOCOMMANDE 2,4 GHz
     
    La bande 2400 - 2483,5 MHz est utilisable librement pour les équipements  de type "Wideband Data transmission" (sous-classe 22) conformes à la norme EN 300 328, dont les ensembles de radiocommande de nouvelle technologie à extension de spectre.En addition à une sécurité accrue apportée par le nouveau système de modulation et de recherche automatique des canaux libres, l’utilisation de la bande 2,4 GHz apporte un grand nombre de  fréquences nouvelles  utilisables pour l'aéromodélisme.La limite supérieure autorisée en puissance  par la norme est de 100 mW avec une limitation en France à 10 mW sur la partie supérieure de la bande (2454-à 2483,5 MHz) pour un usage à l’extérieur d'un bâtiment (limitation qui n'existe pas en vol d'intérieur).Début décembre 2007, la réglementation en vue de la commercialisation des ensembles de radiocommande travaillant sur la bande 2.4 GHz a évolué. Bien qu'appartenant toujours à la classe 2, les matériels destinés à la radiocommande  ne sont plus soumis à autorisation de mise sur le marché français ; ceci signifie que la diffusion en France des ensembles de radiocommande 2.4 GHz devient notablement plus simple pour les importateurs.
    Il subsiste que les matériels utilisés en France doivent :- respecter la bande d'émission 2400 - 2483,5 MHz et la limitation de puissance d'émission de 100 mW (ramené à 10 mW entre 2454 et 2493,5 MHz pour le vol en extérieur) ;- porter (produit et emballage) le signe CE ! (le point d'exclamation signifiant qu’il y a des restrictions d’utilisation dans certains pays européens dont la France) ;- faire état au niveau du manuel d'emploi de la limitation de puissance dans la partie supérieure de la bande spécifique à la France.Pour une utilisation en France des ensembles de radiocommande 2,4 GHz, il conviendra donc de s'assurer que la puissance émise ne dépasse en aucun cas 100 mW et que la radio permet bien de limiter  la puissance d'émission à 10 mW dans  la bande 2454 - 2483,5 MHz au moins en cas de vol en extérieur (dispositif mécanique de type interrupteur ou programmation logicielle).

    Remarque : fin avril 2008, l'ANFr a précisé à la FFAM que la restriction actuelle dans la bande supérieure qui est spécifique à la France disparaîtrait en 2012 suite à l'extinction des matériels actuellement utilisés dans cette bande par le ministère de la défense

     


    Ce test a été réalisé avec la participation d’Henri Forgeron (http://www.modelisme66.com), du Repaire numérique (http://www.repaire.net) et de la société amc-tec pour le prêt de matériel (http://www.amc-tec.com/)  Article réalisé par JY Bort (http://www.aero-video-system.com)
    Juin 2009

    video-repairetv-test-transmission-hf.jpg

    Visionnez sur Repaire.TV la vidéo complétant ce test de système de retransmission sans fil d'un signal vidéo

     

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