普通的生活

最近はFPVドローン(いわゆる、レースドローン)ばかりを飛ばしています。FPVドローンでは動画を撮影するわけですが、動画だけではなく切り出した写真を公開することもあります。模型飛行場で飛ばした動画をチェック中に、飛行場の全景を写真として切り出したいと思いました。飛ばしている時は、そんなことは考えていなかったので部分的なショットしか得られませんでした。そこで思い出したのがMicrosoft ICEというソフトウェアです。これを使うべく、材料として使用する写真を何枚か用意してICEを立ち上げてみると、New Panorama From Videoというボタンがあるではないですか。

ということで、切り出した写真を使うのをやめて、ビデオを読み込ませてパノラマ写真にしてみました。手順は簡単です。New Panorama From Videoで元となるビデオファイルを指定します。パノラマにする部分だけにトリムして読み込ませるといきなりパノラマ合成が出来ます。長いビデオを読ませると、パノラマ合成をする部分を手動で指定するための画面が表示されます。

パノラマ合成されたあとは細かな調整を行いパノラマ写真をexportします。このあたりの詳しい手順については「DJI Spark スフィア撮影(360度パノラマ)したものをVR化する / How to make 360VR picture from DJI Spark spherical pano pictures」をご覧ください。

空撮に限らず、アクションカムで撮影している時にゆっくりとパンしながら景色を撮影しておけば、あとからパノラマ写真にすることも出来ます。これは一度試してみる価値があると思います。オススメです。

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Flying field in Shanghai, China. Image was stiched from DJI FPV footage by using Microsoft ICE. #fpv #djifpv #shanghaidronelab

Nobumichi Kozawaさん(@nkozawa)がシェアした投稿 – 2019年10月月19日午後9時11分PDT

よく見るとスティッチが破綻している部分もありますが、全体を俯瞰したいという目的は十分に得られます。これだけ使い勝手が良くて良い結果が得られるアプリケーションが無料で公開されているのはありがたいことです。

4:3で記録した動画ファイルを16:9で出力したい場合、自然な状態にするならば上下を切り取るのが良い方法と言えます。単純に縦横比を変更すると間延びしてしまいます。たとえば正方形が写っていたとすると横長の長方形になってしまいます。

4:3の状態でせっかく写っている画像を無駄にせずに16:9にする方法もあります。ソフトウェアにより画面中央付近は変更せず両端を徐々に引き伸ばすことにより自然で、かつワイドレンズで撮影したような仕上がりになります。各種画像編集ソフトのプラグインで行ったり単独のプログラムで行いますが、ここでは無料アプリとして単独で使用するsuperviewを紹介します。superviewという名前は、もともとGoProに搭載されているsuperviewモードに由来します。その名前の通りGoProのsuperviewと全く同じ効果を得られるものです。

かつてGoPro Studioという無料アプリがあり、それを使用して同様に4:3からSuperview変換をすることが出来ます。変換結果を比べてみると、ここで紹介するsuperviewコマンドとGoPro Studioはまったく同じ画像が得られていました。ただしGoPro StudioはGUIアプリケーションですが、使い勝手は今ひとつですし、画質も少し落ちます。なんと言ってもすでにサポートが終了していますのでお勧めはしません。

DJI FPV 4:3モード

DJI FPV 4:3 + Superview

ブログラムはgithubのsuperviewページから入手します。Windows, macOS, Linux用があり、ガイドに従えば問題なく導入できます。実際の変換作業はffmpegという超有名な万能動画編集プログラムを使用しています。もしffmpegの最新版がすでに導入されていばsuperviewの実行ファイルを入れるだけです。macOSとWindows10に入れてみたので手順を簡単に紹介しておきます。

[ Windows10 ]
まずはffmpegの導入です。FFmpeg BuildsのページにてVersionをリリース版、ArchitectureをWindows 64-bit, LinkingをStaticを選択してダウンロード。zipファイルの中にあるbinフォルダー下のffmpeg.exe. ffplay.exe, ffprobe.exeをパスの通った場所あるいは作業用のフォルダーにコピーします。

superviewはreleaseページよりsuperview-windows-amd64-v??.exeをダウンロードします。これは実行ファイルそのものです。使いやすいようにsuperview.exeと名前を変更しパスの通っている場所もしくは作業用フォルダーにコピーします。

[ macOS ]
ffmpegの導入は私はパッケージマネージャーHomebrewを使っていますのでbrew install ffmpegで導入しました。Windows 10の例と同様にffmpegのページから実行ファイルをダウンロードしてbinファイルを/usr/local/binにコピーしても同じと思います。

superviewはreleaseページよりsuperview-darwin-amd64-v??をダウンロードします。これは実行ファイルそのものです。使いやすいようにsuperviewに名前を変更し実行属性をchmod +x superviewで与えます。それを/usr/local/binに移動しておきます。

[ 使い方 ]
いたって簡単です。superview -i DJIU0033.mp4だけで動きます。出力ファイル名を指定してsuperview -i DJIU0033.mp4 -o SDJIU0033.mp4みたいにするのが使いやすいです。オプションでビットレートを指定することも出来ますが、入力ファイルから自動的に検出されるので普通は必要ないと思います。

[ 録画モード ]
DJI Digital FPV SystemではGoggleと機体搭載のAir Unitの双方で録画が出来ます。Goggleでは720P/60FPS, Air Unitでは720P/120FPSもしくは1080P/60FPSで録画出来ます。一般的に公開する動画としてはAir Unitの1080P/60FPSになると思います。

[ 録画の開始、停止 ]
既定値ではGoggleとAir Unitの双方で録画する設定になっています。そのままで使用しています。設定で変更出来るようにはなっていないと思いますが、Armすると録画開始、Disarmで録画停止するようになっています。Arm状態に関係なく録画を開始、停止したい場合はGoggleもしくしRemote Controllerの録画ボタンを押します。

[ 縦横比 ]
設定にて4:3と16:9が選択出来ます。この設定はGoggleで見る画像と録画する画像の両方に影響します。4:3でFPV、16:9でAir Unitで録画というような設定は出来ません。センサーは4:3らしく、16:9モードにすると4:3の画面の上下をクロップしたものになります。貧乏性なので画素がもったいない気がして4:3で飛ばしたい気がしています。

DJI FPV 4:3

DJI FPV 16:9

動画を作成する際には16:9の方が見栄えが良いので4:3のものを後から16:9に変換するのが良いでしょう。コマンドラインのツールですがsuperviewというプログラムが良く出来ていると思います。

=> 解説記事書きました「4:3の動画を16:9に変換するsuperview」

DJI FPV 4:3 + Superview

[ 録画サンプル ]
4:3の録画サンプル

16:9の録画サンプル

4:3で録画したものをsuperviewで処理したもの

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DJI FPV Systemを使用し始めてまだひと月弱ですので十分な経験を得たわけではありませんが、私なりの感想および評価を書き始めたいと思います。

まずはRemote Controller(送信機、あるいはプロポと呼ぶこともあります)についてです。ゴーグルがDJI FPVの肝でRCはオマケ的な機能と言えます。すべてのFPVシステムとしての機能はゴーグルで完結していますのでRCは必ずしも必要としません。

このRCを使用する利点は以下の3つくらいしか思い浮かばないです。
– Air Unitに受信機の機能が含まれているので、それを遊ばせる手はない
– スペック上はロングレンジが期待できる(そうでもないかもという事を後述します)
– Betaflight 4.1でサポートされるDJI HDLだとレスポンスが劇的に速くなる(現状のSBUS互換でも問題は無い)

以下、使用してみて感じたことを思いつくままに書いて行きます。

[ 設定は簡単 ]
OpenTXにしてもDeviationにしても最初に問題となるのは送信機自体の設定です。その点、DJIのシステムでは悩むところがないです。そもそもモデルを作るという作業がありません。ActivationしてAir Unitとリンクすれば必要なリソースは割り当て済みです。

[ スティック ]
モード1とモード2が選択できます。それぞれの改造も非推奨ながら可能ではあるらしいです。
わたしはあまりスティックフィーリングにこだわりがないので、使用感に全く問題はないです。各スティクの強さやスロットルのラチェットの有無などは調整出来るようになっていますが、私自身はスロットルを少し柔らかくしただけで他は触っていないので調整しやすいかどうかはよくわからないです。
OpenTXみたいにスティックのエンドポイントの調整がFPVシステムの中で行なえます。ただし1000,1500,2000みたいにピッタリと決まらないです。999,1501,2002みたいな感じですしセンターも少しブレます。実用上は問題が出るほどではありません。

[ スイッチ ]
写真を見るとたくさんのスイッチがあるので期待していたのですが、Betaflightから使用できるのは4つの小さな3ポジションスイッチだけです。まあ、とりあえず的には足りないことはないですが、プリアーム用にもう一つモーメンタリスイッチがあれば完璧であったのにと思います。ダイヤルとか押しボタンスイッチがありますが、それらはDJI FPVシステム内部で使用されるものです。設定や録画ボタンはゴーグルのものを使えば良いのでRC上に必要な気がしないです。

[ ゴーグルより電波の掴みが弱い? ]
FCが受信機の信号を失うという事象を2回経験しました。

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I experienced failsafe of DJI FPV RC. Distance was not a issue, I did not face the kwad at the time of failure. The problem was FPV image of the goggle was perfect until crash. I could not expect the RC signal lost. #fpv #djifpv #shanghaidronelab

Nobumichi Kozawaさん(@nkozawa)がシェアした投稿 – 2019年 9月月28日午前2時20分PDT

この時は操縦位置の真横に200mほど離れたところでした。まったく予想していなくアンテナ表示がどうだったかは覚えていません。ゴーグルで見えている映像は墜落直前までまったく問題がなかったので予想外の墜落でしたがBlackboxログを確認するとRX Signalが途切れているのが分かります。上の動画では下のグラフがRX Signal ReceivedとRX Flight Ch Validです。
後日、同じ場所を飛ばしてみるとアンテナの本数が減ることが確認出来ました。画質に頼らずアンテナに気をかけていれば予測できることかも知れません。

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I lost the receiver signal of DJI FPV RC again. I know antennas position of this kwad are not good. They would be hidden by LiPo easily. #fpv #djifpv #shanghaidronelab

Nobumichi Kozawaさん(@nkozawa)がシェアした投稿 – 2019年 9月月29日午前3時38分PDT

このケースもゴーグルの録画は接地した瞬間まで完璧に見えていました。上の録画を見ると分かるようにかなり低空を飛んでいたので電波の状況が良くない上に回頭したため機体のアンテナがバッテリーに隠れてしまったため受信機のリンクが切れたものと思います。接地後になっていたアラームは信号ロストのためと思われます。
機体はアームが切れると700mWから25mWに出力が落ちる設定になっているので、接地後はゴーグルもRCもリンクを失っていました。機体を回収するために近づいていくとゴーグルは割と早くに画像が見えるようになりました。RCの方は3インチ機が目視で確認出来るくらいまで近づかないとリンクが回復しなかったです。

Air Unitの出力は700mWにしていたので200mくらいで信号を失うとは思っていませんでしたが、これは機体のアンテナ位置に問題があると思います。

このように機体の後ろに2本のアンテナを突き出すのが標準的なマウント方法ですが、これだと自分から遠ざかる時は問題ありませんが反転して自分に向かって来るときにはバッテリーにアンテナが隠れてしまいます。この問題はアナログVTXでもしばしば経験することですが、操縦系統さえ問題なければ機体の向きを変えながらリカバリー可能です。

このRCでロングレンジに挑戦したくはないです。なんと言っても画像がまったく問題ないうちに操縦出来なくなるのはとても残念なことです。せっかく持っているので、しばらくは使いますが、そのうちFrSkyもしくはCrossfireに変更することになると思います。

と書いていたところ下のYouTube動画を見つけました。

機体のアンテナを変更して、もう少しテストしてみるべきかと思いました。

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DJI Digital FPV SystemのAir UnitとFCの間は最大で6本のワイヤー、映像システムだけならば4本のワイヤーを結線します。Air Unitには純正ケーブルが付属していますが、これが信じられないくらいチープです。

ちょっとハンダコテで加熱すると写真のように被覆が溶けていきます。とても素早いハンダ付けが要求されます。FPVドローンを始めてから様々なパーツを使ってきましたが、付属するケーブルはすべてシリコン被覆のものでした。被覆が溶けるという体験は子供の頃のラジオ工作以来、久しぶりのことでした。

そこで、純正以外のケーブルを探すことにしました。まずはコネクターの種類を特定しなければなりません。これはTwitterという集合知のおかげで探す前に自然と知ることができました。JST-GHというコネクターで1.25mmピッチで8ピンのものを探して見つかったのが下のものです。

残念ながらこれもシリコンワイヤーではありませんでしたが、DJI純正と違い耐熱性のあるものですので工作に不安はありません。

中国だと、こういうパーツが通信販売で簡単に適正価格で買えるのが良いところです。ちなみにDJIの純正ケーブル一本の価格は29元ですが、この代替ケーブルは一本1.5元でした、10本買って送料も入れて25元とかなりお値打ちでした。

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DJI Digital FPV SystemのAir Unitを5インチと3インチの2機に搭載してみました。マニュアルやYouTubeの情報に従えば、FPVドローンのメンテナンスを経験している人には難しいことはありません。

[ 配線 ]
Air Unitからは6本のリード線が出ています。電源(7.4V-17.6V)、UART RX/TX, 受信機とシグナルグラウンドです。送受信機をFrSkyなどDJI以外のものを使用する場合は受信機以外の配線を行います。Goggleを使用せずにRemote Controllerをリンクすることは可能なので受信機の配線だけを行うということも可能かもしれませんが、そういう人は居ないと思います。

UARTは空いているポートに接続します。このポートを通じてAir UnitとBetaflightが情報を交換します。既存のシステムでいうところのテレメトリー的な目的で使用します。

リード線の被覆が熱に弱いのでハンダ付けは一瞬で済ませなければなりません。FPVドローンのパーツに付属するワイヤーはシリコンワイヤーのものしか見たことがないので、久しぶりに溶けまくる被覆に苦労しました。

以下に上海のドローン仲間によるDJI FPV Systemを含む5インチドローンの組み立て動画を埋め込んでおきます。

[ カメラ ]
カメラの大きさは一見するとマイクロサイズですが、実際には幅が20mmあるためマイクロ用(19mm幅)のカメラマウントには装着できない場合もあります。機体の作りによっては遊びがあるので問題ない場合もありますので、実際に試してみるしかありません。

[ Air Unit ]
Air Unitは堅牢なケースに格納されているので、入るだけのスペースさえ確保できればなんとかなります。DJI対応の機体がちらほら出てきていますが、その場合はTPUで作られた専用マウントが付属していたりします。

[ Betaflight ]
– PortsタブではUARTを接続したポートに対してConfiguration/MSPをオンにします。Betaflight Configurator用に一番上のUSBポートもMSPがオンですので、2つのMSPスイッチが入ることになります。
– Remote Controllerを使用する場合はConfigurationにてSBUSを受信機として設定します。Betaflight 4.1になるとDJI HDLという受信機プロトコルが使用できるそうです。4つの3ポジョンスイッチもすぐに使えるようになっていますのでModesタプを通常通り設定します。

[ 5インチ機の実装例 ]
フレームはDJI FPV対応のiFlight DC5ですので、無理なく搭載できました。Air Unitやアンテナを取り付けるためのパーツがあるのでとてもすっきりとした仕上がりです。

MATEK F722-STD
DALRC Engine Pro 40A BLHeli32 4-in-1 ESC
EMAX ECO 2306 2400KV
DALPROP 5045

[ 3インチ機の実装例 ]
マイナーな迷你外星人3寸穿越机架という中華フレームです。GoPro Hero5 Sessionを積んでがんがん飛んでいたパワフルな3インチ機にDJI FPVを載せてみました。カメラマウントはまったく問題なしです。スペースを確保するためにMamba F4 miniタワーを平積みしました。MambaのESCはサイズが大きいのでFCを同じレベルで並べることは出来ません。そのため、スタッドを5mm高くしてAir Unitのスペースを確保しました。小さいサイズのESCならばオリジナルの大きさでも大丈夫と思います。
横に並べるためにFCは後ろ向きにならざるを得ません。これはBetaflightのBoard and Sensor AlignmentにてYawを180度回転させて対処しています。

迷你外星人3寸穿越机架(Mini Alien 3inch frame)
MANBA F4 MINI MKII
MANMBA F25 4in1 ESC
T-Motor F20II KV3750
GENFAN 3052

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DJI Digital FPV Systemと既存のAnalog VTXとの干渉を簡単にテストしてみました。

写真の様に机上に2つの機体を並べての至近距離でのテストです。手順はアナログ機をRacebandのChannel 1に設定、CE/SRRCに設定されているDJI FPVの機体を電源オン、電源オンの時には一時的にDJI Channel 8が使用されるのでそれをアナログ側で観察、その後DJIをChannel 1, 2, 3と切り替えて双方のゴーグルで様子を観察、そしてアナログVTXをRaceband Channel 2, 3… 8と変更して同じテストを繰り返すという手順です。出力はどちらも25mWでテストしました。

[ 結論 ]
– だいたい予想通りですが、がっつりと周波数がぶつかることは避けなければならない
– DJI FPV側は打たれ強い印象、表でWeak Signalと書いているケースでも画像そのものは問題なく見えていた、しかし距離が出ている場合には問題が出るような気がする
– DJIの電源投入時に影響が出るのでRaceband 6は使用できない(CE/SRRCの場合です), Raceband 5にも影響があったのは良くわからない、わたしの環境に問題があるのかも
– 場合によってはアナログ側のチャネル2つにまたがって影響が出ているがSlightly Noiseと書いたところは、距離が離れていれば問題ない気がする

注意: FCC/MICモードではDJI側のチャネル周波数が変わるので、このテーブルをそのまま適用はできません。

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地域設定について実機での確認を行いました。地域設定はAir UnitをPC上のDJI Assistant 2に接続した時に自動的に行われるようです。DJI Assistant 2はIP Addressから地域判定を行っているようです。

実際にどの地域に設定されているのかを直接的には知る方法は見つかりませんでした。チャネル数などから判断するしかないようです。

私の場合、中国ですのでチャネルは1,2,3,8チャネル。出力の設定は25mWと700mWでした。

地域設定を強制的に変更する方法が以下のビデオで紹介されています。

この方法を使用してFCCにしてみると、確かに全てのチャネルが使用できるようになりました。出力は25mWと700mWです。ちなみに日本に設定してみるとチャネルは1,2,8で出力は何故か350mW固定でした。

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日本での販売が期待されるDJI Digital FPV Systemのスペックを見ると地域毎の違いが読み取れます。そのまとめです。

地域の種類としてはFCC/CE/SRRC/MICという記述が用いられています。FCCは北米、CEはヨーロッパ(EU)、SRRCは中国です。MICは日本(総務省の英字略称)と思われます。

まずはゴーグルです。このシステムではゴーグルからも電波を発信して双方向の通信を行っています。通信状態の管理に加えてFCに対しての働きかけ、例えばPID値の変更などもゴーグルから行えます。そのため、ゴーグルにもFCCなどの認証マークが付いています。送信出力についてはFCCが一番強いのは通例ですが、MIC(日本)も同じくFCC/MIC<30dBmと書かれていることに驚くとともに日本での技適認証が民生用ではないのではないかという不安を感じました。続いてSRRC(中国)がSRRC<19dBm,いつもの如く一番弱いのはヨーロッパでCE<14dBmになっています。

AIR UNITの出力を見てみましょう。残念ながら英語版のページには誤記があります。中国語のページあるいはPDFで用意されているマニュアルには以下のように書かれています。
FCC/SRRC<30dBm, CE<14dBm
なんだか、ゴーグルのところと記述が合わない気もします。またここには到達距離も書かれています。それによるとFCC/SRRC<4Km, CE<0.7Kmとなっています。わたしの場合、中国での性能が気になります。AIR UNITのスペックだけを見るとFCCと同じなので安心ですが、ゴーグルのスペック表示と違うところが気になります。

また、チャネル毎の周波数も書かれています。8機同時飛行がセールスポイントにもなっていますが、それはFCC限定の話しになります。

操縦のための送信機の出力はMICが抜けていますが、他はゴーグルと同じになっています。距離についてもAIR UNITと同じです。中国での距離4Kmは信用してよいのでしょうかね?

また、別の情報によると地域設定は実際には8個あるようです。マニュアルやスペック表には無い細かい設定が存在するようです。

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今朝ほどSNSに話題のデジタルFPVシステムであるDJI Digital FPV Systemのゴーグルに技適マークがあることを投稿したら、想像通り多くの日本人FPVドローンファンから反響がありました。

ここに書かれている技適の番号は、実はFCC IDに付随するPDFにあるLabel Diagram中にも見ることができます。ただし、この番号を総務省のサイトで検索しても見つかりません。これについては、実際に技適が適用されて製品が販売されていても、なかなかDBに反映されなかった事例などもあるようですし、なんとも評価することは出来ません。

更新) 写真はありませんがAir Unitにも技適番号が付いています。

もうひとつの情報としてDJIのサイトにあるスペック表があります。 <= 日本のDJIページには存在しないリンクです。事前にDJIで英語ページを開いておいてからリンクをクリックすると見ることができると思います。
ここには地域ごとの使用周波数が記述されています。FCC(アメリカ), CE(ヨーロッパ)/SRRC(中国)とともにMICという表記があります。MICは、おそらくは総務省の英語略記であると想像されます。これも期待材料のひとつです。ちなみにFCCでは8チャネルありますが、MICでは3チャネルしか使えないようです。
=> 具体的なDJI FPVの周波数と既存のアナログFPV周波数の一覧は前のブログ記事に書いておきました。

DJIゴーグルのメニューには日本語も用意されていますし、明らかにDJIは日本でFPVシステムを売るための準備をしているはずです。大いに期待したいです。

一方では、これだけ準備されていて、それでも販売されていないことに不安も感じます。噂されている(というかFPVファンが期待しているだけかも)5.7GHz, 5.8GHz帯の開放を待たないと行けないのでしょうかね。

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