Программа «Квадрокоптер TELLO»

Dcl the game

DCL — лига гоночных коптеров, и они разработали свой собственный симулятор. Попробую его немного позже.

Ereadrone

Новый симулятор, в процессе разработки. Я его уже тестировал и отправил отчет разработчикам. Можно найти в Стиме.

Fpv air 2

Я рекомендую этот симулятор в первую очередь для новичков. Это один из самых дешевых симуляторов. Физика достаточно реалистичная для и для совсем начинающих, и для отработки трюков.

Качественная графика, множество настроек, включая параметры физики; интерфейс похожий на Betaflight, есть поддержка мультиплеера. В нём есть практически все необходимые функции, которые ожидаешь увидеть в современном симуляторе. Он не такой вылизанный как другие симуляторы и тут не так много трасс, но это один из самых дешевых симуляторов, всего $5.

Он нормально работает даже на медленных компьютерах, т.к. имеет графический режим Ultra-low: деревья выглядят как плоские картинки и очень сильное размытие в движении. Но рассматривание деревьев — это не то, зачем мы запускаем симулятор 🙂 Доступность этого симулятора и гибкость настроек компенсирует некоторые недостатки.

FPV Air 2 можно найти в Стиме, поэтому установка и обновление — очень простой процесс.

Fpv freerider

Дешевый симулятор, подойдет новичкам, но несколько устарел

Пожалуй, это один из первых FPV симуляторов, специально разработанных для гонок на мультикоптерах.

Дешевый и популярный симулятор, имеется бесплатная пробная версия. Можно менять некоторые физические параметры: гравитацию, характеристики коптера и т.д. Ещё можно настроить камеру (угол наклона, FOV). В бесплатной версии эти настройки недоступны, а карта всего одна.

FPV Freerider был одним из моих любимейших симуляторов. Физика довольно реалистичная, отлично подойдет для тренировок новичков. Однако рейты (rates), на мой взгляд, всегда маловаты, там нет режима «super rate», поэтому кажется, что квадрик всегда вращается слишком медленно. Отсутствие поддержки мультиплеера также оттолкнуло немало пилотов.

Более того, кажется, что имеется задержка реакции на стики. Это не серьезная проблема, но я чувствую эту задержку!

Хорошо подойдет новичкам, чтобы понять, что такое FPV, но вы быстро вырастите, тогда захочется большего.

Hot props

К сожалению, поддержка и разработка Hot Props прекращена, следовательно, мы исключаем его из нашего списка. Печально, это был один из немногих бесплатных симуляторов.

Liftoff

Более проработанный симулятор с частыми обновлениями и большим количеством контента, но для запуска требуется очень мощный компьютер.

Более продвинутым пилотам я рекомендую обратить внимание на LiftOff. Это симулятор с наиболее реалистичной графикой и с самым длинными списком возможностей. Объем контента впечатляет, сотни моделей и тысячи треков, созданных энтузиастами.

Можно настраивать PID регуляторы и рейты, как в настоящем дроне под управлением Betaflight. За годы разработки сильно улучшена физика. Разработчик сообщил, что потратил очень много денег на написание кода на основе отзывов от «топовых пилотов», «авиационных инженеров» и «специалистов по аэродинамике».

В нашем списке Liftoff — самый прожорливый симулятор в плане ресурсов компа, чтобы картинка была плавной, нужен довольно приличный компьютер. Очень многие жалуются на рывки и что он работает медленно.

К сожалению, во время игры нельзя менять настройки физики. Кроме того, не очень хорошо работает отслеживание крашей, т.е. приходится снимать очки, тянуться к клавиатуре и перезапускать игру. Это небольшая проблема, но все равно раздражает.

Liftoff обновился и теперь упростился процесс бинда передатчика, также появился режим «Freestyle mode», в котором отслеживаются и оцениваются ваши движения и трюки, как будто это соревнование.

Вот видео моего полета в симуляторе. Таранис и очки подключены к компьютеру. Видео записано писалкой, встроенной в очки.

Litchi — управление квадрокоптером

Приложение построено таким образом, что оно может работать автономно, практически без вмешательства пользователя. При желании вы можете заложить курс полета квадрокоптера через утилиту, и можете быть уверены, этот курс пролетит машина на «ура». Утилита будет полезна как новичкам в сфере управления такой техникой, так и профессионалам. По крайней мере, функционал у приложения довольно таки богатый. С подключением квадрокоптера через программу проблем возникнуть не должно. Она поддерживает практически все известные на сегодняшний день модели машин, поэтому синхронизация должна произойти буквально за считанные секунды.

Советуем вам внимательно отнестись к изучению функций, и не старайтесь запустить те функции, про которых вы не знаете абсолютно ничего. В приложении есть специальный раздел «Помощь», в котором вы найдете ответы на все интересующие вас вопросы. По своей технической составляющей Litchi является лучшей утилитой в своем жанре, так что уж если и выбирать, то именно эту программу.

Вирусов нет! Проверено.

Rotorrush

Слишком дорогой симулятор

Ранее был известен как FPV Event — довольно известный симулятор. Слышал, что это отличный симулятор, и в нем есть трассы реально прошедших соревнований. Изначально стоил £40, потом цена поменялась и теперь составляет £4 в месяц, что значительно дороже. Поэтому я его не пробовал.

The drone racing racing simulator

Очень интересный симулятор, в нем проводятся соревнования, и пилоты могут выиграть оплачиваемый контракт на участие в реальных соревнованиях.

Физика не самая точная, но сильно улучшена по сравнению со старой бесплатной версией. Они улучшили поведение при разворотах, но квадрикам всё ещё не хватает мощности. По ощущениям получается, что летишь на очень тяжелом коптере с мелкими моторами (дополнение: по всей видимости DRL сделали модели на основе реально существующих и участвующих в их гонках, там вес коптера более 1 кг).

Несмотря на все это, карты и сцены — вероятно одни из лучших среди всех симуляторов. Высокие здания, верфь, заброшенные фабрики и т.д. — все это на одной карте! Еще одна отличная фишка — можно перезапускать гонку прямо с аппы управления — и это действительно удобно.

Очень понравился новый режим, в котором вы будете соревноваться с призраком-пилотом примерно вашего уровня. Система мотивирует продолжать игру, совершенствовать свои навыки.

Тут я летаю между зданий, пробую одну из трасс…

Tltr: если лень читать весь текст, выбери один из этих симуляторов!

Я попробовал почти все доступные симуляторы, больше всего мне понравились FPV Air 2, Velocidrone и Liftoff.

Дальше я опишу их достоинства и недостатки более подробно.

Velocidrones

Отличный FPV симулятор с наиболее реалистичной физикой. Графика не самая детальная, зато работает на слабых компьютерах.

Если у вас слабый компьютер или ноутбук, то посмотрите на Velocidrone.

В VelociDrone можно выбрать коптер из большого числа реально существующих моделей. Во время игры можно менять настройки физики, например: гравитацию, ветер, мощность коптера и т.д.

В нем одна из лучших реализаций физики и куча изменяемых параметров. Благодаря этому я легко настроил модель так, чтобы она вела себя как мой реальный коптер. Хочу ещё раз отметить реалистичность поведения моделей, возможно лучше всех других симуляторов из нашего списка.

По всей видимости они используют код Betaflight, и, как в настоящем Betaflight вы можете менять рейты и ПИДы. Кроме того, можно выбрать FOV камеры, угол её установки, а диапазоны стиков всегда используются по полной, без настройки смещений (Offset) и потери разрешения.

Графика не такая крутая как в других симах, но преимущество в том, что требуется менее производительный компьютер; меню, треки, всё грузится значительно быстрее. Имеется отличный редактор карт, в мультиплеере можно летать как в гонках, так и фристайл, есть голосовой чат и всё в одном сеансе, без перезагрузок.

Однако его нет в Steam, поэтому обновление немного сложнее, хотя это даже к лучшему, никто не заставляет вас его постоянно обновлять.

Бесплатный симулятор авиамоделей fms

Симулятор FMS

FMS — 3D – абсолютно бесплатный пилотажный симулятор авиамоделей.

Если вы приобретали RTF (ReadyToFly– готовые к полету) авиамодели с пометкой – симулятор в комплекте, например от фирмы ArtTech, то вы уже знаете, что такое симулятор FMS.

Авиамодели фирмы ArtTech комплектуются пультом управления, переходником од пульта к компьютеру и CDдиском на котором записан симулятор FMS.

Стоит отметить, бесплатность FMSотражается на его визуальных качествах.

В нем нет той фотореалистичности, как например в AeroFly Professional Deluxe или RealFlightGeneration 4.

Но в нем есть главное – авиамодели и они летают почти как настоящие.

FMS симулятор

К симулятору FMSможно подключить практически любой пульт управления радиоуправляемой авиамоделью.

В архиве, по ссылке в конце статьи, вместе с симулятором лежит инструкция к FMS и схемы переходников, впрочем, достаточно соединить тренерский разъем с микрофонным входом компьютера и FMS позволит летать в нем.

Именно так устроены переходники фирмы ArtTech.

Симулятор FMS предназначен для начинающего пилота. В нем реально получить навыки управления авиамоделью, что бы не путаться в полетах от себя и к себе.

Ведь при полете на себя при отклонении стика элеронов на передатчике влево – модель начинает выполнять правый крен. 3-4 часа полетов на этом симуляторе вполне подготовят вас к тому, что бы не упустить авиамодель в пером полете.

Считается, что достаточно натренироваться поднимать авиамодель в воздух и садить ее обратно на ВПП 9 из 10 раз, тогда можно не сомневаться – ваша авиамодель останется целой после первого полета!

Скачать бесплатный симулятор FMSможно тут.

К симулятору FMSможно найти множество авиамоделей. Как самолетов, так и вертолетов.

Я сделал две подборки авиамоделей, разделив их на модели вертолетов и модели самолетов.

Скачать авиамодели для симулятора:

Скачать авиамодели для симулятора:

В архиве самолетами лежит программа для редактирования авиамоделей: FMS plane field editor

Ниже приведены названия авиамоделей которые лежат в архивах:

Так же смотрите статью:Настройка авиасимултятора FMS для Windows 8 и Windows 7.

Константин, http://radiocopter.ru

Важна ли физика в симуляторе?

И да и нет.

Смотрите про коптеры:  Parrot Disco fpv: обзор дрона с возможностью длительного полета

Физика в симуляторе коптера — это дело личных предпочтений. Симуляторы становятся всё реалистичнее и реалистичнее, но они никогда не заменят реальные полеты.

Цель симулятора — помочь выработать моторную память, научиться летать. Просто выберите симулятор, у которого вам нравится графика и который хорошо и без тормозов пойдет на вашем компьютере. Тратьте время на тренировки, а не на рассуждения о физике 🙂

Если не получается…

Если точная настройка квадрокоптера (триммирование) не дает нужного эффекта, возможно дело не в гироскопах. Может случиться, что двигатели расположены не симметрично или повреждены лопасти. Еще одна возможная причина – какому-то из моторчиков не хватает тяги, чтобы ровно поднять дрон в воздух. В этом случае не обойтись без опытного помощника или даже мастера.

Как пожелание…

Не спешите выжать из нового квадрика все соки в первый же день полетов!

Помните, что первые запуски, это для него всего лишь тестирование и проверка работоспособности, а для вас – проверка на выдержку.

Поэтому, не спешите, иначе рискуете разочароваться до того, как новинка принесет вам наслаждение.

Зачем нужен fpv симулятор?

FPV симуляторы позволяют вам тренироваться на компьютере в любое время дня и ночи, при любой погоде, не ломая коптер.

Это самый лучший способ наработки навыков. Неважно, вы всё ещё учитесь как не падать или уже осваиваете акробатические трюки; симулятор будет полезен как начинающим, так и опытным пилотам.

Если вы новичок, то рекомендую прочесть статью про гонки на дронах: что это такое, с чего начать?

Заглавная картинка — скриншот из симулятора «Unreal FPV».

Использовать ли шлем/очки в симуляторе?

Кто-то спросит, есть ли смысл практиковаться в своем FPV шлеме/очках, лично я считаю, что особой разницы нет, возможно в очках получится лучше сконцентрироваться, но не факт. Я летаю, глядя в монитор.

Большинство современных очков для FPV типа Fatshark имеют HDMI вход. Т.е. монитор можно продублировать в очках или использовать очки как внешний, дополнительный монитор.

Попробуйте сами и тогда определитесь.

История изменений

  • Март 2020 — первая версия статьи
  • Февраль 2020 — добавлены Velocity Drone и FPV Event
  • Июнь 2020 — статья обновлена, отредактирован FPV Event
  • Октябрь 2020 — обновление
  • Июнь 2020 — еще раз попробовал все симуляторы и обновил обзор, убрал старые симуляторы
  • Сентябрь 2020 — добавлен симулятор — FPV Air 2
  • Май 2020 — обновлены обзоры симуляторов, добавлена аппа T16, добавлен раздел про FPV очки/шлемы

Как пожелание…

Не спешите выжать из нового квадрика все соки в первый же день полетов!


Помните, что первые запуски, это для него всего лишь тестирование и проверка работоспособности, а для вас – проверка на выдержку.

Поэтому, не спешите, иначе рискуете разочароваться до того, как новинка принесет вам наслаждение.

Калибровка простых моделей квадрокоптеров

Чтобы откалибровать квадрокоптер перед первым запуском, нужно перевести оба стика пульта управления в нижнее положение, а затем влево до упора. Когда прозвучит длинный звуковой сигнал, а светодиодная подсветка на дроне перестанет мелко моргать, дрон откалиброван и готов к запуску.

Это важно:

Если после калибровки датчиков, квадрокоптер все-таки тянет в сторону, для его качественной стабилизации нужно произвести триммирование (точную настройку). 

Для этого используем триммеры снизу и слева от правого стика на пульте ДУ.


Если квадрик уводит влево, кликните несколько раз на кнопку триммера «вправо». Если замечаете крен вправо, то нажмите на триммере «влево» несколько раз. По аналогии настройте полет дрона вперед/назад.

В идеале, при запуске двигателей дрон должен подниматься в воздух и удерживать положение «без заносов». Добиться этого можно только в закрытом помещении или в абсолютно безветренную погоду.

Опытные пилоты производят триммирование в полете (нужно поднять дрон на высоту не менее 0,5 метра). Как начинающий летчик, можете пробовать настроить коптер на земле. То есть взлететь, увидеть в какую сторону заносит дрон, приземлиться, сделать несколько кликов на нужную кнопку триммера, а затем снова подняться в воздух, чтобы ощутить разницу. И так до тех пор, пока квадрокоптер не зависнет идеально в воздухе.

Медленно, но уверенно. 

Программа «Квадрокоптер TELLO»

Если не получается…

Если точная настройка квадрокоптера (триммирование) не дает нужного эффекта, возможно дело не в гироскопах. Может случиться, что двигатели расположены не симметрично или повреждены лопасти. Еще одна возможная причина – какому-то из моторчиков не хватает тяги, чтобы ровно поднять дрон в воздух. В этом случае не обойтись без опытного помощника или даже мастера.

Как пожелание…

Не спешите выжать из нового квадрика все соки в первый же день полетов!

Помните, что первые запуски, это для него всего лишь тестирование и проверка работоспособности, а для вас – проверка на выдержку.

Поэтому, не спешите, иначе рискуете разочароваться до того, как новинка принесет вам наслаждение.

Настраиваем симулятор

https://www.youtube.com/watch?v="FBtZTKGSc60"

Почти все симуляторы допускают настройку моделей как настоящих коптеров: ПИД, рейты, физика и т.д… Цель этого — дрон должен вести себя как настоящий. Однако, я думаю это нужно только опытным пилотам, т.к. новички просто не знают, что и за что отвечает и как настоящий коптер должен летать.

Если вы только начинаете летать, я рекомендую вам оставить всё по умолчанию, за исключением вещей, которые вам совсем не подходят (например угол установки камеры, прим. перев). Главное настройте для себя рейты и экспоненты (rates, expo), они отвечают за чувствительность управления коптером. Подробнее читайте тут.

Популярные симуляторы fpv гонок

Я перечислил наиболее известные симуляторы, разработанные именно для FPV гонок и фристайла.

Прежде чем выбирать симулятор

Для начала нужно выбрать аппаратуру управления.

Конечно, вы можете использовать джойстик от игровой приставки или даже клавиатуру! Однако, я настоятельно рекомендую использовать аппаратуру управления моделями, это позволит получить максимум от тренировок и поможет развить моторную память.

Есть два варианта подключения аппаратуры управления к компьютеру:

Вот список популярных передатчиков для гоночных коптеров, они совместимы со всеми симуляторами, которые будут описаны в этой статье. Это не полный список, но в нем указаны все самые популярные модели.

Аппаратура управления с USB портом для подключения к компьютеру — это огромный плюс при использовании симуляторов. Я всем рекомендую Taranis X9D (обзор, англ), Taranis QX7 (обзор) и Flysky Nirvana не только потому, что это самые популярные передатчики для управления коптерами, но и потому что они «plug-and-play» на компьютерах. При подключении аппаратуры к компьютеру при помощи USB кабеля — она определяется как джойстик.

Некоторые дешевые передатчики, например, Flysky i6 и Turnigy 9X не имеют USB порта, поэтому нуждаются в специальном USB адаптере для подключения. С одной стороны — USB разъем, с другой — моно джек для тренерского порта (часто в комплекте много разных переходников/разъемов, практически под все известные аппы, прим. перев).

Программа "квадрокоптеры"

Модуль 1. Теория мультироторных систем. Вводная лекция о содержании курса. Принципы управления и строение мультикоптеров. Техника безопасности полётов. Основы электричества. Литий- полимерные аккумуляторы. Практическое занятия с литий- полимерными аккумуляторами (зарядка/разрядка/балансировка/хранение). Технология пайки. Техника безопасности. Обучение пайке. Полёты на симуляторе. Устройство мультироторных систем. Основы конструкции мультироторных систем.

Модуль 2. Управление полётом мультикоптера. Принцип функционирования полётного контроллера и аппаратуры управления. Бесколлекторные двигатели и регуляторы их хода. Платы разводки питания. Сборка рамы квадрокоптера. Пайка ESC, BEC и силовой части. Основы настройки полётного контроллера с помощью компьютера. Настройка Аппаратуры управления. Настройки полётного контроллера. Инструктаж по технике безопасности полетов. Первые учебные полёты: «взлёт/посадка«, «удержание на заданной высоте», перемещения «вперед-назад», «влево-вправо«. Разбор аварийных ситуаций. Выполнение полётов: «точная посадка на удаленную точку», «коробочка», «челнок», «восьмерка», «змейка»

Модуль 3. Настройка, установка FPV – оборудования. Основы видеотрансляции. Применяемое оборудование, его настройка. Установка и подключение радиоприёмника и видеооборудования. Пилотирование с использованием FPV- оборудования. Основы видеотрансляции: принципы передачи видеосигнала, устройство и характеристики применяемого оборудования. Установка, подключение и настройка видеооборудования на мультироторные системы. Пилотирование с использованием FPV- оборудования.

Модуль 4. Работа в группах над инженерным проектом. Принципы создания инженерной проектной работы. Основы 3D-печати и 3D-моделирования. Работа в группах над инженерным проектом «Беспилотная авиационная система». Подготовка презентации собственной проектной работы.

Программа «школа пилотирования»

Современные тенденции развития роботизированных комплексов в авиации получили реализацию в виде беспилотных авиационных систем (БАС). В настоящее время наблюдается высокий рост интереса к беспилотной авиации как инновационному направлению развития современной техники. Развитие современных и перспективных технологий позволяет сегодня беспилотным летательным аппаратам успешно выполнять такие функции, которые в прошлом были им недоступны или выполнялись другими силами и средствами.

Программа не только обучает ребенка моделировать и конструировать беспилотные летательные аппараты (БПЛА), но и направлена на формирование и развитие творческих способностей обучающихся, их раннее профессиональное самоопределение и личностное развитие.

Особенностью программы является то, что после ее освоения обучающиеся получат стартовые знания и умения, которые позволят им понять основы устройства беспилотного летательного аппарата, принципы работы всех его систем и их взаимодействия, а также получить навыки управления БПЛА. Педагогическая целесообразность программы заключается в том, что в процессе обучения происходит интеграция с физикой, информатикой, авиамоделированием.

Смотрите про коптеры:  autopilot controller for quadcopters на АлиЭкспресс — купить онлайн по выгодной цене

Программа кружка «школьный квадрокоптер»

Предметные:

·         приобретение обучающимися знаний в области моделирования и конструирования БАС;

·         занятия по настоящей программе помогут обучающимся сформировать технологические навыки;

·         сформированность навыков современного организационно-экономического мышления, обеспечивающая социальную адаптацию в условиях рыночных отношений.

Метапредметные:

·         сформированность у обучающихся самостоятельности в учебно-познавательной деятельности;

·         развитие способности к самореализации и целеустремлённости;

·         сформированность у обучающихся технического мышления и творческого подхода к работе;

·         развитость навыков научно-исследовательской, инженерно-конструкторской и проектной деятельности у обучающихся;

·         развитые ассоциативные возможности мышления у обучающихся.

Личностные:

·         сформированность коммуникативной культуры обучающихся, внимание, уважение к людям;

·         развитие трудолюбия, трудовых умений и навыков, широкий политехнический кругозор;

·         сформированность умения планировать работу по реализации замысла, способность предвидеть результат и достигать его, при необходимости вносить коррективы в первоначальный замысел;

·         сформированность способности к продуктивному общению и сотрудничеству со сверстниками и взрослыми в процессе творческой деятельности.

Симуляторы для полетов в поле зрения (вид с одной точки)

Большинство гонщиков отлично летает от первого лица, но чувствуется недостаток опыта для полетов в поле зрения пилота (LOS — Line of Sight). В симуляторе тоже можно получить навыки управления LOS, хотя это не так полезно, как обучение в реальной жизни.

В первую очередь вы не чувствуете расстояния как в обычной реальной жизни — по изображению коптера на экране очень сложно судить о расстоянии до него. Кроме того, в симуляторе бывает очень сложно определить ориентацию коптера (из-за низкого разрешения картинки).

Если все же хотите попробовать, то:

  • В Velocidrone можно переключиться в LOS при помощи колеса на мышке
  • В FPV Freerider тоже есть возможность переключиться в LOS

Статьи в тему:

Как выбрать квадрокоптер для ребенка: подсказки, идеи, советы

Что такое FPV: типы, особенности и различия

Как ориентироваться в аббревиатурах: RTF (RTR), PNP, KIT. Комплектация радиоуправляемых моделей

Какую купить авиамодель: 3 универсальных правила для начинающего пилота

Строим квадрокоптер. часть 3. прошивка и настройка.

Меня зовут Дмитрий Дударев. Я занимаюсь разработкой электроники и очень люблю создавать различные портативные девайсы. Еще я люблю музыку.

Давным-давно – в апреле или около того, когда весь мир сотрясался от ударов страшного карантина, я решил научиться играть на гитаре. Я взял у друга акустическую гитару и стал осваивать инструмент по урокам из ютуба и табулатурам. Было тяжело. То ли я неправильно что-то делал, то ли плохо старался, то ли в обществе моих предков мелкая моторика вредила размножению. Короче, ничего кроме звуков дребезжащих струн у меня не выходило. Мое негодование усиливала постоянная расстройка струн. Да и окружающим тысячный раз слушать мою кривую Nothing else matters удовольствия не доставляло.

Но в этих муках про главное правило электронщика я не забыл. Если что-то существует, значит туда можно вставить микроконтроллер. Или, хотя бы, сделать портативную электронную модификацию.

Электронная гитара? Хм, интересная идея, подумал я. Но еще лучше, если на этой гитаре я сам смогу научиться играть. В тот же день акустическая гитара отправилась на свалку обратно к другу, а я стал придумывать идею.

Поскольку я у мамы инженер, то первым делом я составил список требований к девайсу.

Что я хочу от гитары?

1)  Я хочу что-то максимально похожее на гитару, т.е. шесть струн и 12 ладов на грифе.

2)  Хочу компактность и портативность. Чтобы можно было брать девайс с собой куда угодно, не заказывая газель для транспортировки.

3)  Устройство должно без плясок с бубном подключаться к чему угодно, от iOS до Windows. Окей-окей, ладно, будем реалистичными – ко всем популярным осям.

4)  Работа от аккумулятора.

5)  Подключение должно производиться без проводов (но раз уж там будет USB разъем для зарядки, то и по проводу пусть тоже подключается)

6)  Ключевой момент – на гитаре должно быть просто учиться играть, без необходимости в долгих тренировках по адаптации кистевых связок. Как это реализовать? Сразу пришла идея оснастить струны и лады светодиодами. Типа, загрузил табулатуры в гитару, а она уже сама показывает, куда ставить пальцы. Т.е. нет такого, что смотришь на экран, потом на гитару, снова на экран, снова на гитару. Вот этого вот всего не надо. Смотришь только на гитару. И там же играешь. Все. Это прям мое.

7)  Хотелось бы поддержки разных техник игры на гитаре: hummer on, pull off, slide, vibrato.

8) Без тормозов. По-научному – чтобы задержка midi-команд не превышала 10мс.

9)  Все должно собираться из говна и палок легко доступных материалов без сложных техпроцессов и дорогой электроники.

В итоге должен получиться компактный инструмент, на котором можно играть, как на гитаре, лишенный аналоговых недостатков и оснащенный наглядной системой обучения. Звучит реализуемо.

Разумеется, для мобильных платформ потребуется написать приложение, в котором можно будет выбрать табулатуру для обучения светодиодами, выбрать инструмент (акустика, классика, электрогитара с различными пресетами фильтров, укулеле и т.д.), и воспроизводить звуки.

Существующие аналоги

А надо ли изобретать велосипед? Ведь на всякую гениальную идею почти наверняка найдется азиат, который уже давно все реализовал в «железе», причем сделал это лучше, чем ты изначально собирался. Иду гуглить.

Оказывается, первая цифровая гитара была создана еще в 1981 году, но в народ сильно не пошла из-за хилой функциональности.

Варианты посовременнее, конечно, тоже нашлись.

Вот, например, с айпадом вместо струн или еще одна в форме моллюска:

Однако такого, чтобы выполнялись все мои хотелки – в первую очередь компактность и режим обучения «жми на лампочки» – такого нет. Кроме того, такие midi-гитары нацелены все же на более профессиональную аудиторию. И еще они дорогие.

Значит, приступаем!

Первый прототип

Чтобы проверить жизнеспособность концепции, нужно сначала определиться с элементной базой.

Контроллер берем STM32F042. В нем есть все, что нужно, при стоимости меньше бакса. Кроме беспроводного подключения, но с этим позже разберемся.

Далее. Струны на деке. Для первого концепта решил напечатать пластиковые язычки, закрепить их на потенциометрах с пружинками и измерять углы отклонения.

Так выглядит 3D-модель:

А так живьем:

Тактильное ощущение приятное. Должно сработать.

Для ладов на грифе я заказал на Али вот такие тензорезистивные датчики.

В отличие от разнообразных кнопок, они не щелкают. Плюс есть возможность определять усилие нажатия, а значит, можно реализовать сложные техники вроде slide или vibrato.

Плюс нужен АЦП, чтобы считывать инфу с датчиков и передавать на контроллер.

Пока ждал датчики из Китая, развел плату:

Прежде чем заказывать печать платы, решил дождаться тензорезисторов. И, как оказалось, не зря. Из 80-ти датчиков рабочими оказались только несколько, и то с разными параметрами.

Выглядит, мягко говоря, не так, как заявлено. И чего я ожидал, покупая электронику на Али?..

И тут меня осенило.

Можно ведь применить другой метод детектирования — измерение емкости, как в датчиках прикосновения. Это гораздо дешевле и доступнее. А если правильно спроектировать механику, то можно и усилие определять.

Что ж. Удаляю все, что было сделано

Второй прототип

Итак, тензорезистивные датчики в топку. В качестве сенсорных элементов в этот раз взял небольшие медные цилиндрики, напиленные из проволоки. Для измерения емкости удалось найти дешевый 12-канальный измеритель емкости общего назначения. Он измеряет емкость в масштабах единиц пикофарад, чего должно быть достаточно для схемы измерения усилия, которую я планирую реализовать в следующих модификациях.

Дополнительно на всякий случай повесил на каждый элемент грифа по посадочному месту для кнопки или чего-то подобного. И сделал соответствующие вырезы в плате. Это чтобы можно было не только прикоснуться к цилиндрику, но и прожать его внутрь. Можно будет поэкспериментировать с разными техниками игры.

Решив вопрос подключения множества микросхем измерителя емкости к контроллеру, приступаю к разводке платы.

На этот раз плату удалось заказать и даже дождаться ее изготовления.

После того, как припаял все комплектующие к плате, понял, что конструкция с пластиковыми струнами получается слишком сложной. Поэтому решил пока что повесить на деку такие же сенсорные цилиндрики, но подлиннее.

Два проводочка в нижней части – это я подключил накладку с цилиндриками к уже изготовленной плате. Это временное решение.

Железяка готова. Следующая задача – заставить ее играть.

Софт

Программная часть реализована так:

1. Скачиваем виртуальный синтезатор, который может работать с MIDI устройством и издавать гитарные звуки.

2. Пишем прошивку для контроллера, которая будет опрашивать сенсоры и передавать данные по USB на комп.

3. На стороне компа пишем программу, которая будет получать эти данные, генерировать из них MIDI-пакеты и отправлять их на виртуальный синтезатор из пункта 1.

Теперь каждый пункт подробнее.

Виртуальных синтезаторов под винду с поддержкой MIDI оказалось довольно много. Я попробовал Ableton live, RealGuitar, FL studio, Kontakt. Остановился на RealGuitar из-за простоты и заточенности именно под гитару. Он даже умеет имитировать несовершенства человеческой игры – скольжение пальцев по струнам, рандомизированные параметры извлечения нот.

Чтобы подключить свое приложение к виртуальному синтезатору я сэмулировал виртуальный порт midi, который подключен ко входу синтезатора RealGuitar через эмулятор midi-кабеля. Такая вот многоуровневая эмуляция.

Смотрите про коптеры:  quadcopter противоударный на АлиЭкспресс — купить онлайн по выгодной цене

*Мем с ДиКаприо с прищуренными глазами*

В интерфейсе программы я сделал графическое отображение уровня измеряемой емкости для каждого сенсора. Так будет проще подстраивать звучание. Также на будущее добавил элементы управления светодиодами, вибромотором (пока не знаю зачем, но он тоже будет в гитаре), визуализации работы акселерометра и уровня заряда аккумулятора.

Для того чтобы удары по струнам гитары вызывали проигрывание правильных нот, нужно замапить все 72 сенсора на грифе на соответствующую ноту.

Оказалось, что из 72 элементов на 12-ти ладах всего 37 уникальных нот. Они расположены по определенной структуре, так что удалось вместо построения большой таблицы вывести простое уравнение, которое по номеру сенсора выдает номер соответствующей ноты.

Проверяем работу

Похоже, все готово для первого теста. Пилить прутки и паять все 12 ладов мне было лень, поэтому ограничился 8-ю. Момент истины:

IT’S ALIVE! Жизнеспособность концепта подтверждена. Счастью не было предела! Но нельзя расслабляться.

Следующий этап – добавление светодиодов, акселерометра, вибромотора, аккумулятора, беспроводной связи, корпуса и возможности работы без драйверов или программ эмуляции midi на всех популярных платформах.

Светодиоды

По плану гитара должна подсказывать пользователю, куда ставить пальцы, зажигая в этом месте светодиод. Всего нужно 84 светодиода. Тут все просто. Я взял 14 восьмибитных сдвиговых регистров и соединил в daisy chain. STM-ка передает данные в первый регистр, первый – во второй, второй – в третий и т.д. И все это через DMA, без участия ядра контроллера.

Акселерометр

Самый простой акселерометр LIS3D позволит гитаре определить угол своего наклона. В будущем буду это использовать для наложения звуковых фильтров во время игры в зависимости от положения гитары.

Беспроводное соединение

Для беспроводной передачи данных решил поставить ESP32. Оно поддерживает различные протоколы Bluetooth и WI-FI, будет с чем поэкспериментировать (на тот момент я еще не знал, что в моем случае существует только один правильный способ подключения).

Корпус

Одно из ключевых требований к гитаре – портативность. Поэтому она должна быть складной, а значит, электронику деки и грифа нужно разнести на две платы и соединять их шлейфом. Питание будет подаваться при раскрытии корпуса, когда магнит на грифе приблизится к датчику Холла на деке.

Доработка прототипа

Что ж, осталось облачить девайс в приличную одежку.

Я много экспериментировал с различными конструкциями тактильных элементов грифа и рассеивателями для светодиодов. Хотелось, чтобы равномерно светилась вся поверхность элемента, но при этом сохранялась возможность детектирования прикосновения и нажатия на кнопки.

Вот некоторая часть этих экспериментов:

Еще я обратился к другу, который профессионально занимается промышленным дизайном. Мы придумали конструкцию узла сгибания гитары, после чего он спроектировал и напечатал прототип корпуса.

Развожу финальный вариант плат и собираем гитару:

Выглядит почти круто. Но девайс все еще подключается к компу через цепочку эмуляторов, эмулирующих другие эмуляторы.

Превращаем гитару в MIDI-устройство

В новой версии в первую очередь я хотел, чтобы при подключении по USB, гитара определялась как MIDI устройство без всяких лишних программ.

Оказалось, сделать это не так сложно. Все спецификации есть на официальном сайте usb.org. Но все алгоритмы, которые выполнялись на стороне python-приложения, пришлось переписывать на C в контроллер.

Я был удивлен, что оно сразу заработало на всех устройствах. Windows 10, MacOS, Debian 9, Android (через USB переходник). Достаточно просто воткнуть провод и в системе появляется MIDI-устройство с названием «Sensy» и распознается всеми синтезаторами. С айфоном пока протестировать не удалось т.к. нет переходника. Но должно работать так же.

Беспроводной интерфейс

Осталось избавиться от проводов. Правильное решение пришло не сразу, потому что я поленился как следует погуглить. Но в итоге я использовал протокол BLE MIDI, который поддерживается всеми новыми операционками и работает без всяких драйверов прямо как по USB MIDI. Правда, есть вероятность, что на более старых операционках решение не заработает в силу отсутствия поддержки BLE MIDI. Но все тесты с доступными мне девайсами прошли успешно.

Переписанный функционал приложения – т.е. трансляция данных сенсоров в MIDI-данные – занял точнехонько всю память контроллера. Свободными осталось всего 168 байт. Очевидно, кремниевые боги мне благоволили, значит иду в правильном направлении.

Уверен, можно оптимизировать, но это отложу для следующей версии. Хотя, возможно, проще не тратить время и просто взять контроллер потолще. Разница по деньгам – 5 центов. Посмотрим. Все равно нужно будет место для новых фич – обрабатывать техники игры, например. В первую очередь, хочу реализовать slide. Это когда начинаешь играть ноту с определенным зажатым ладом и проскальзываешь рукой по грифу, перескакивая с лада на лад.

Теперь можно проверить работу по беспроводу:

При включении всех светодиодов, гитару можно использовать, если вы заблудились в темной пещере.

Недостатки прототипа

На текущий момент у конструкции есть следующие минусы:

1) На сенсорах нигде не измеряется усилие нажатия. Это влечет за собой три проблемы:

• Постоянно происходят случайные задевания соседних струн как на деке, так и на грифе. Это делает игру очень сложной.

• Все играемые ноты извлекаются с одинаковой громкостью. Большинство подопытных этого не замечают, но хотелось бы более приближенной к настоящей гитаре игры

• Невозможность использовать техники hammer on, pull off и vibrato

2) Светодиоды одноцветные. Это ограничивает наглядность при игре по табулатурам. Хочется иметь возможность разными цветами указывать на различные приемы игры.

3) Форма корпуса не подходит для левшей. С точки зрения софта – я уже реализовал инверсию струн по акселерометру. Но механический лепесток, необходимый для удержания гитары рукой во время игры, поворачивается только в сторону, удобную правшам.

4) Отсутствие упора для ноги. Сейчас при игре сидя нижняя струна почти касается ноги, а это неудобно.

5)  Сустав сгибания гитары требует осмысления и доработки. Возможно, он недостаточно надежен и стабилен.

Время переходить к разработке следующей версии.

Переезжаю на контроллер серии STM32F07. На нем уже 128КБ флэша – этого хватит на любой функционал. И даже на пасхалки останется.

Использовать ESP32 в финальной версии гитары было бы слишком жирно, поэтому я пошел искать что-то более православное. Выбор пал на NRF52 по критериям доступности, наличию документации и адекватности сайта.

Конечно, будут реализованы и три главных нововведения:

— светодиоды теперь RGB,

— на каждом сенсоре грифа будет измерение усилия (тактовые кнопки больше не нужны),

— струны на деке станут подвижными.

На данный момент плата деки выглядит так (футпринт ESP на всякий случай оставил):

Уже есть полная уверенность в том, что весь задуманный функционал будет реализован, поэтому было принято решение о дальнейшем развитии. Будем пилить стартап и выкладываться на Kickstarter 🙂

Проект называется Sensy и сейчас находится в активной разработке. Мы находимся в Питере, сейчас команда состоит из двух человек: я занимаюсь технической частью, мой партнер – маркетингом, финансами, юридическими вопросами.

Скоро нам понадобится наполнять библиотеки табулатур и сэмплов различных инструментов. Если среди читателей есть желающие в этом помочь – пожалуйста, пишите мне в любое время.

Кому интересно следить за новостями проекта – оставляйте почту в форме на сайте и подписывайтесь на соцсети.

Очень надеюсь на обратную связь с комментариями и предложениями!

Спасибо за внимание!

Забавный эпизод из процесса разработки

Сижу отлаживаю NRF52, пытаюсь вывести данные через UART. Ничего не выходит. Проверял код, пайку, даже перепаивал чип, ничего не помогает.

И тут случайно нестандартным способом перезагружаю плату – в терминал приходит буква «N» в ascii. Это соответствует числу 0x4E, которое я не отправлял. Перезагружаю еще раз – приходит буква «O». Странно. Может быть проблема с кварцевым резонатором и сбился baud rate? Меняю частоту в терминале, перезагружаю плату – опять приходит «N». С каждой новой перезагрузкой приходит по новой букве, которые в итоге составляют повторяющуюся по кругу фразу «NON GENUINE DEVICE FOUND».

Что эта NRF-ка себе позволяет? Прошивку я обнулял. Как она после перезагрузки вообще помнит, что отправлялось в предыдущий раз? Это было похоже на какой-то спиритический сеанс. Может, я и есть тот самый NON GENUINE DEVICE?

Залез в гугл, выяснил, что производители ftdi микросхем, которые стоят в USB-UART донглах, придумали способ бороться с китайскими подделками. Виндовый драйвер проверяет оригинальность микросхемы и на лету подменяет приходящие данные на эту фразу в случае, если она поддельная. Очевидно, мой донгл оказался подделкой и переход на другой решил эту проблему.

Снова спасибо китайцам.

Экранный эффект

Экранный эффект, или эффект воздушной подушки, это физическое явление, с которым сталкиваются пилоты разных летательных аппаратов. Обычно он возникает, если пилот позволяет дрону зависнуть близко у земли (примерно на высоте от 20 до 50 см или более).

Возникает экранирующий эффект, который бывает сильнее или слабее в зависимости от типа покрытия (асфальт, трава и т.п.). Новички теряются в таких ситуациях, а их дрон начинает вести себя пугающе для неопытного пилота и в крайнем случае даже может упасть, получив повреждения. Полетный симулятор поможет вам справиться с такими ситуациями.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector