PAL или UVC для модулей инфракрасных камер

Вы выбираете тепловизионный сенсор: разрешение 640×512, шаг пикселя 12 мкм, NETD 25 мК. Затем при оформлении заказа возникает вопрос: PAL или UVC?

От этого выбора зависит, сможете ли вы подключить модуль непосредственно к видеопередатчику (VTX) дрона практически без задержки или к ноутбуку, где он сразу начнёт работать. Ошибётесь с выбором — придётся приобретать платы видеозахвата, переходники и второй модуль.

Что представляют собой PAL и UVC

PAL — аналоговый видеовыход с нулевой задержкой

Разрешение 720×576 при частоте 25 кадров/с. Композитный видеосигнал передаётся по одному проводу. Не требуются ни драйверы, ни операционная система. Сенсор захватывает кадр, а модуль сразу передаёт его на выход. Это вся цепочка обработки и передачи сигнала.

На PAL работает вся экосистема FPV: аналоговые FPV-очки, видеопередатчики (VTX) 5,8 ГГц и платы видеозаписи (DVR). Это старая технология — и именно в этом её преимущество. Простота означает высокую скорость.

UVC — цифровой интерфейс, готовый к работе сразу после подключения

UVC (USB Video Class) — класс USB-видеоустройств. Подключите модуль к устройству под управлением Windows, macOS, Linux или Android — операционная система распознает его как веб-камеру. Установка отдельного драйвера не требуется. Откройте любое совместимое приложение — видеопоток уже доступен.

Цена такого удобства — задержка. Опрос USB, буферы драйвера и очереди приложения: каждый этап увеличивает задержку.

Сравнение

Задержка — решающий фактор

При скорости 40 км/ч вы преодолеваете 11 метров в секунду. При задержке PAL в 15 мс за время между получением изображения и вашей реакцией аппарат перемещается на 16 см. При задержке UVC в 150 мс — на 1,65 м. Это разница между успешным прохождением ворот и столкновением.

Из чего складывается задержка UVC:

• Опрос USB — хост считывает данные не непрерывно. Интервал опроса составляет 1–8 мс на каждый цикл.
• Буферы драйвера — ядро операционной системы удерживает кадры до их передачи в пользовательское пространство. Это добавляет 30–60 мс задержки.
• Буферы приложения — VLC и OpenCV ставят кадры в очередь для плавного воспроизведения. Это добавляет ещё 20–60 мс.

В PAL отсутствуют все три этапа. Аналоговый сигнал проходит по цепочке: сенсор → усилитель → дисплей. Нет ни буферизации, ни опроса.

Разрешение: когда оно имеет значение

Максимальное разрешение PAL составляет 720×576. Для сенсора 640×512 этого достаточно — потери разрешения не происходит. Но для сенсора 1280×1024 интерфейс PAL становится ограничивающим звеном.

UVC передаёт изображение в исходном разрешении сенсора. Для радиометрических задач, где важно значение температуры каждого пикселя, это даёт реальное преимущество. Для управления FPV-дроном разрешения PAL D1 вполне достаточно.

Подключение

PAL: 3 контакта — видеовыход, GND и VIN (5 В или 3,3 В). Модуль можно напрямую подключить к видеопередатчику (VTX) на дроне или к FPV-очкам на земле. Для подключения к ПК потребуется USB-устройство видеозахвата. Такая схема работает, но добавляет в цепочку ещё одно устройство.

UVC: 4 контакта — D+, D−, VBUS (5 В) и GND. Некоторые модули оснащены встроенным разъёмом USB Type-C. Подключите модуль к смартфону через OTG и откройте приложение — видеопоток сразу станет доступен. Дополнительное оборудование для видеозахвата не требуется.

Что выбрать для вашей конфигурации

Гибридные модули: оба видеовыхода

Некоторые модули теперь оснащаются контактной площадкой композитного видеовыхода (PAL) и разъёмом USB Type-C (UVC) на одной плате. Переключение выполняется с помощью вывода выбора режима или через прошивку.

Преимущества обоих интерфейсов: PAL подключается к видеопередатчику (VTX) дрона и используется во время полёта, а UVC — к ноутбуку для послеполётного анализа. И всё это обеспечивает один модуль.

Распространённые ошибки

• Выбор PAL для проекта со смартфоном

  Вам потребуется устройство видеозахвата. Модуль со встроенным UVC-выходом избавит вас от дополнительного адаптера и связанных с ним проблем.

  Выбор UVC для FPV

  Изображение отстаёт от реального времени на 150 мс. Из-за такой задержки управление дроном будет запаздывать и «плыть».

  Предположение, что все устройства Android поддерживают UVC

  Большинство современных смартфонов поддерживают UVC через OTG. Однако некоторые бюджетные устройства и устройства с модифицированными прошивками этого не поддерживают. Сначала проверьте совместимость с помощью недорогой USB-веб-камеры.

  Чрезмерная экономия на устройстве видеозахвата

  Дешёвый клон EasyCap за 5 долларов создаёт артефакты сжатия, приводит к пропуску кадров и добавляет собственную задержку в 50–100 мс. Если вы преобразуете PAL в UVC, устройство видеозахвата становится частью вашего сигнального тракта.

Таблица быстрого выбора

Выбор между PAL и UVC — не вопрос того, какой интерфейс лучше. Главное — чтобы выход соответствовал остальной части сигнального тракта. Сначала определите, какой сигнал требуется вашему устройству отображения, а затем выберите модуль с выходом, позволяющим подключить его с минимальным количеством адаптеров.

Часто задаваемые вопросы