Test : système de retransmission en modélisme

Pour tous ceux qui ce posent la question de la visualisation en directe 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 (accessible dès un investissement d’environ 100 euros ) soit de type numérique (comme sur les formules 1 mais dans des limites budgétaires beaucoup plus importantes (de l’ordre de 4000 euros)). Lors de ces tests, nous utiliserons des hélicoptères électriques, ce qui présente en terme 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 un 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.
Matériel utilisé pour le test :
- 1 jeu émetteur / récepteur en 2.4 Ghz , 100 mWatt, 4 canaux d’émission, portées théorique des
100 mw jusqu'a 300 mètres
Pour comparaison du signal mais interdit en France :
-1 jeu émetteur / récepteur en 1.2 Ghz, 100 mWatt, 4 canaux d’émission
-1 jeu émetteur / récepteur en 2.4 Ghz  mais 2 Watts et modulation possible des fréquences en 2.4 Ghz (allant de 2,370 à 2,510 Ghz ). Portées théorique des émetteurs / récepteurs du bloc RX/TX
jusqu'a  1000 mètres

Etant proche de l’Espagne, nous avons pu faire appelle à des émetteurs/récepteurs de fréquence 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 législatif.

Le but :
Obtenir une visualisation du signal émis par une paluche ou un caméscope.

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 du signal vidéo analogique)

Format de capture du signal vidéo (sur PC) :
Il dépend de la carte d’acquisition et des paramètres d’encodage de celle-ci. Cela va de l’Avi au mpeg en passant par le divX. Ces formats peuvent refléter une 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.

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 léger. Ci dessous émetteur 100 mWatts (avec batterie incorporée) :

Concernant la réception, afin d’augmenter nos chances de capter un signal de bonne qualité et de porter satisfaisante, nous surélèverons  le récepteur en le plaçant sur un socle. Ci dessous récepteur 100 mWatts :

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 ainsi que le système 1.2 ghz : interdit en France

Coffret 100mWatts
Poids paluche : 25 grammes
Poids émetteur : 75 grammes
Poids récepteur : 200 grammes

Système TX embarquées (2 watt) : paluche + émetteur + batterie + fils : 500 grammes
Poids émetteur : 225 grammes
Poids batterie : 175 grammes
Emetteur 2watts avec batterie et paluche :

Récepteur 2watts avec batterie et connectique lunettes 3D

Test du coffret 2.4 ghz - 100mWatts

Le système embarquée pour la retransmission est minime tant dans le volume que le 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 en peut plus simple, la paluche s’enfiche dans l’émetteur et pour la réception, les lunettes 3D se connecte au récepteur par un adaptateur.
L’autonomie des batteries est autour de l’heure ce qui donne une bonne marge de vol.
Pour la réception au sol, le récepteur tient dans une poche et il suffit d’y relier les lunettes 3D. 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.

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 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 aboutis à une perturbation de la retransmission. La plage donc de ses fréquences ne permet pas de voler en toute sécurité en exploitant la fréquence 2.4 en émetteur/récepteur et en contrôle radio. Voilà les interférences entre les 2 systèmes d’émissions en 2.4 ghz :

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 toutes les configurations de puissance et de fréquences.
Le système en 2.4 Hgz cette fois se comporte normalement, la qualité de réception est correcte et le modèle réduit vol normalement. L’image est cependant constamment recouverte de ligne parasite qui ondule. 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 augmente en nombre.

(zébrures de l’image)

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 légère perturbation 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 voir plus. Le parasitage ne provient pas des mouvements de l’hélico, car elles apparaissent autant sur un vol stationnaire que pendant de longue translation ou rotation.
(pour les parasites)

Comparaison avec le système 2.4 ghz - 2 Watts

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 et 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 apparaît en continu sur l’image mais rien qui n’empêche un vol en sécurité.
(retransmission PC)

Montage réception :

Exploitation d’un amplificateur d’antenne afin d’avoir une portée plus importante :

Antenne plate 2,4 Ghz 10 dBi de gain

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.

Une vidéo de présentation du système et des retransmissions est disponible ici en basse définition 9 Mo et sur le site RepaireTv en haute définition (50 Mo). Ce test a été réalisé avec la participation d’Henri Forgeron (http://www.modelisme-66.fr/), du Repaire numérique (http://www.repaire.net) et de la société AMC-tec pour le prêt du matériel (http://www.amc-tec.com/) que nous remercions.

Article réalisé par JY Bort
©Juin 2009