初心者のためのマイクロドローン導入への道 〜第11回 マイクロドローンは買ってそのままだとジェロが目立つ


「人に近づいて撮れる」「狭い空間を通り抜けられる」これまでの空撮ドローンでは難しかった映像表現が可能なマイクロドローンが注目されている。この連載では初心者が導入にあたってつまづきそうなポイントを中心に解説していく。

 

文●青山祐介/構成●編集部

講師●田川哲也ドローンにも使われている、アイペックスコネクターの設計を本職とするドローンエンジニア。まだドローンを「マルチコプター」と呼んでいた6年ほど前から、空撮用ドローンを製作し始める。2014 年からレーシングドローンの製作も手掛ける。Facebookグループ「 U199 ドローンクラブ」の発起人、管理人。2016 年 ドバイ国際大会日本代表チーム エンジニア。現在 DMM RAIDEN RACING チーム エンジニア。

 

「ジェロ」とはCMOSセンサーのローリングシャッター歪み(こんにゃく現象)のこと。マイクロドローンにはジンバルのような防振装置はないため、モーターの振動により「ジェロ」が発生してしまう。しかも動画だと常に小刻みに歪み続けるため、見苦しい映像になってしまう。今回はこのジェロの対策法を紹介。ジェロ対策ありなしのテスト動画はこちら http://bit.ly/mdrone_jero

 

 

HDカメラを搭載したマイクロドローンが市場にたくさん出回るようになりました。しかし、多くの機体は箱から出して、そのままでは飛ばせません。これまでの連載で説明してきた、機体の設定、プロポの設定を行なった上で飛行させたとしても、そのままでは、なかなか品質のいい映像を撮ることはできません。

その原因となるのが、今回のテーマである「ジェロ」です。室内では、いい映像が撮れても屋外で使うと、撮影した映像がゆらゆらと揺らいで見えてしまうことがあります。この現象を「ジェロ」、「こんにゃく現象」と言います。これに対策していくためには、カメラのシャッタースピードの上昇や機体の振動(カメラの振動)について考えていく必要があります。

 

 

NDフィルター使って ジェロを軽減する

このジェロを低減する方法は2つあります。一つはNDフィルターを用いてカメラのシャッタースピードを遅くすること。もう一つは機体の振動を抑える方法です。後者はNDフィルターを使ってもジェロが発生してしまう場合に効果を発揮します。

室内で撮影した場合は、ジェロが気にならないのに、明るい屋外で撮影するとジェロが気になるということがあります。そんなときにNDフィルターは有効です。

BetaFPVの85X HDに標準搭載されている「Caddx Turtle V2」というカメラは電子シャッター式でNTSCの場合のシャッタースピードは、1/60〜100,000です。一般的に動画撮影の場合、シャッタースピードはフレームレートの2倍程度までに抑えたほうがいいと言われています。例えば、60fpsで撮影するならば、シャッタースピードは1/60〜1/120くらいが適当だということになります。シャッタースピードが速すぎると、動体ブレがなくなり、動きがパラパラして見えてきます。さらにギラギラしたジャギーであったり、ジェロが目立ってきます。

NDフィルターは、ND8で光量を1/8とし、シャッタースピードを1/4に。ND16で光量を1/16としシャッタースピードを1/8に落とすことができます。CaddxはアクセサリーパーツとしてND8と16 (外径14㎜と15㎜)を用意しています。試してみる価値はあります。ただし、カメラのCMOSセンサーは1/2.7インチと小さいので、暗くしすぎるとカメラのゲインアップノイズが目立つようになります。

 

 

機体の振動を抑えて ジェロを軽減する

85X HDの構造を確認してみると、プラスチック製のフレームにモーターが直付けされており、カメラはプラスチックのキャノピーに取り付られ、そのキャノピーがプラスチックのフレームに取り付られています。このままでは、モーターやプロペラの振動がカメラへと直に伝わってしまうため、右ページで紹介している方法でそれを和らげています。

上で紹介している要因によって機体の振動が発生し、それがジェロの原因となっていますが、モーターやプロペラについては高額な空撮機でも同じことが起こり得ます。ですが、空撮機はジンバルを搭載する他、振動を吸収するためのダンパーを備えており、しっかりと対策されているのです。

こうした手間をかけることで、映像品質をぐっと向上できます。ジェロにお悩みの方はぜひ試してみてください。

 

 

ジェロを防ぐための対策その1はNDフィルター

Beta85X HDやBeta75X HDの場合は別売のNDフィルターを装着できるBeta85X HDや75X HDにはCaddx Turtle V2というカメラモジュールが搭載されている。BetaFPVではNDフィルターを用意しているものの、純正のキャノピーではそのまま装着できない。キャノピーを削って装着する手もあるが、純正のキャノピーは角度が付きすぎているため、速度を上げないと下方のアングルが撮れず空撮には不向き。そのためキャノピーを自作し、カメラ角度を狭めている。NDフィルターを装着しやすいようにカメラまわりはスペースを大きくしている。

 

Beta85 X 4Kの場合はNDフィルターが同梱される

Beta85X 4KにはCaddx Tarsier 4Kというカメラモジュールを搭載。4K撮影が可能な撮影用カメラとFPV用の二眼式。カメラ設定はCaddxFPVという専用アプリで行う。この機体にはND8のNDフィルターが同梱されている。

 

 

機体の振動はなぜ発生するのか?

マイクロドローンの各種パーツは安価に大量生産で作られるため、当たり外れがある。下のように各パーツのバランスにばらつきがあることで振動が発生する。飛行には特に問題なくても、撮影となると、その振動がジェロとなって現れてしまう。

 

空撮機の防振対策

ジンバル取付部にゴム製のダンパーを設置

空撮機では、機体とジンバルが一体となったカメラ部はゴム製のダンパーを介して接続されており、機体の振動が伝わりづらい状態になっている。

 

 

田川さんがマイクロドローンで実践する防振対策

①フレームの反りへの対策

85Xに関しては、アクセサリーパーツとして機体ベースに取りつける補強用のカーボンプレート(1000円前後)が発売されている。

 

②プロペラの個体差への対策

成形された金型によっても形状が微妙に変わってくるため、数セット購入して、その中から形が近いものを選んでいる。

 

③モーターの対策

モーター缶にアルミテープを貼ってみて、重量のバランスを取り、振動が減るのか確認したり、当たりはずれがあるので、数セット購入していいものを選ぶようにしている。

 

 

Oリングやゴム製のキャノピーも有効

モーターの取り付けネジにOリング

モーター取り付け部にOリングを挟んで、プロペラやモーターの振動を吸収する手法も有効。著者は2種類のOリング※1をアマゾンで購入して使用している。2つのOリングは、できるだけモータの振動をフレームに伝えないように太いOリングをモータの下、細いOリングをネジ頭の下に置いている。

 

樹脂でキャノピーを3Dプリンターで作成

カメラをガードするキャノピー※2はデザインして、ゴムのような樹脂を用いて3Dプリンタで自作した。3Dモデルのデザインをできないという人はこちらのデータ(https://www.thingiverse.com/thing:3538846
を使ってみては? 3Dプリンターを持っていない人は、3Dプリントサービスに頼むこともできる。

 

キャノピーの取り付けには防振マット

キャノピーとフレーム間にもゴムブッシュを挟み振動がカメラに伝わらないようにしている。これはBetaFPVで「Screws and Rubber Dampers」というパーツとして販売されているもので、もともとはフライトコントローラーを固定するためのもの。ブッシュを取り付けると前後が浮いてしまうので、100円ショップで売っている耐震マットを貼っている。

防振効果の確認方法

体をアーミングして、機体がホバリングするレベルまでスロットルを上げた時にフレームのプロペラガード部を手で触ってみると、対策前後の振動具合を確認することができる。プロペラが回っている状態で触わるので、充分に注意してほしい。

 

※1/田川さんがアマゾンで購入しているOリングは、「uxcell Oリング ラバー オイルシール ワッシャー ブラック 5mm外径 2mm内径 1.5mm厚さ」、「uxcell O-リング ニトリルゴム製 ブラック 2mm x 4mm x 1mm」という製品。

 

※2/田川さんが制作したキャノピーについてもっと知りたいという人はFacebookメッセンジャーでお問い合わせください(https://www.facebook.com/tagawa.tetsuya)。

 

 

VIDEOSALON 2020年2月号より転載