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Realtime Data Monitoringタブのグラフを利用したPID設定のヒント

公開日: : 最終更新日:2014/07/12 Brushless Gimbal

週末はブラシレスギンバルの設定をお勉強。今日の先生は、ご存知調整信号先生です。いつものことながら大切で役立つ内容になっていますので、みなさん集中して聞いてくださいね。

それでは先生お願いします〜

まず最初に「揺れている状態」とはグラフ波形が「細かい波」を描いている状態を指します。「収束している状態」とは平らになった状態です。
美しいスタビライザー映像を撮るには、外力(足からの振動やBGの操作など)が止んだ時に、波形が細かい波から収束するまで短時間の方が理想的です。この方が映像の微振動を短時間に小さく抑えられます。

スクリーンショット 2014-07-11 0.31.06
(画面左側の「ACC_X」など緑色のボタンを押すとグレーになってグラフが出なくなります)

事前にGYRO XYZだけをすべてを表示させておきます。
X・Y・ZとYAW・PITCH・ROOLどれが当てはまるかは各軸ごとに動かして観察するとわかります。

スクリーンショット 2014-07-11 0.34.33
(YAW軸を動かした例)

電源OFFのBG(カメラ搭載)をPCとUSB接続します。SimpleBGCを起動して、スタンドに置いた状態でハンドル部分を軽く手でたたきます。
例えばわたしのBGの場合、YAW軸がわずかに揺れて、最後にPITCH軸が揺れます。これが映像では微振動として影響します。(個々のBGによって異なります。)

スクリーンショット 2014-07-11 0.37.20
(PITCHを動かした例)

ここで「PITCH軸が揺れやすい」特徴がわかったので、電源ONの状態にしてPITCH軸のPIDやパワー設定をもっと煮詰めました。PやDを少しずつ変更してはBGを軽くたたいてグラフの波形を観察します。いちばん短時間で収束する値を探します。
このような手順を繰り返して設定した結果、歩行の上下揺れがかなり小さくなりました。

あとはYAW軸の揺れを短時間で正確に収束するPIDを煮詰めていこうと思います。

YAW軸のカーボンパイプ部分を軽く手でたたいて、グラフ波形を観察します。これもPITCH軸と同じように繰り返して、短時間に収束する値を探します。(ROLL軸も同様)

スクリーンショット 2014-07-11 10.29.33
(黄色い丸の部分のスライダーを動かすとグラフを拡大・縮小できます)

この方法で最適なPとDの値を求められると思います。ちなみに「I」の値は3軸とも0.01にしました。これを0.02以上に増やすと、ちょっと早く収束しますが、あとから小さく波形が乱れます。(オーバー・アンダーシュートの繰り返し)

以上 調整信号さんでした。いつもありがとうございます。


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Comment


  1. admin より:

    今頃気が付きました、この白い矢印はいったいなに?^^;

  2. 調整信号。 より:

    JOJIさん、こんにちは。
    解説とグラフの画面ぴったりですね。ありがとうございます。
    このセッティング方法で撮影したら効果ありました。
    GH4にオリンパスのボディキャップレンズ9mmの組み合わせです。
    レンズ手ぶれ補正なしですが、ここまでブレが小さくなるとは思わなかったです。
    後ほど動画をアップしたいと思います。

    もう少し具体的な解説を追加しておきます。
    このグラフ(GYRO X、Y、Z)はどちらかと言えば「D」値による収束を視覚的に確認するような感じです。一方、ERR_YAW、PITCH、ROLLのグラフは「P」値の安定度を確認するような感じで使いました。

    GYRO X、Y、Zは揺れた状態から収束状態へ収まる(グラフが平らになる)までの様子がわかります。ここで仮に「D」値を小さくすると収束までの時間が長くなります。逆に大きくすると収束までの時間が短くなります。では更に大きくすると、勢い余ってオーバーシュートします。

    ERR_YAW、PITCH、ROLLはセンサーのエラー?をグラフ化していると勝手に解釈しています。正解かどうかは断定できませんが、このグラフのラインが滑らかになればブレに少ない映像になるのかと仮定しています。
    「P」の値を小さくするとグラフでは波が尖った頭の形になり、小刻みに沢山発生します。この時は映像がブレブレの状態となっています。逆に大きくしていくとグラフでは波が滑らかな頭の形になり、緩やかに発生します。この時は映像がほぼ一定の状態にキープされています。(鏡の前でBGをグリグリした様子を撮影して確認)

    前置き説明はこのくらいで、さて実際にどうやってグラフを見ながらBGをセッティングしていくか具体的にYAW軸の調整方法を解説します。

    事前にBGの電源をON、USBでPCと接続、SimpleBGC GUIのグラフ画面を表示させておきます。
    表示させるグラフはERR_YAWとGYRO Zの二つをクリックしてください。

    「GYRO Z」グラフを観察しながらテストします。
    BGの電源をONにした状態でトップハンドルを手で持ちます。
    手首を使ってYAW軸を小刻みに右、左と回転させてください。
    グラフを見るとGYRO Zのラインが一定の波の形になります。
    小刻みに往復回転していると同時にトップハンドルを持った手の手首を反対の手でトントンと叩いてください。すると波がギザギザに変わります。これが外乱を起こした状態です。
    で、次にパッと叩く動作と小刻み回転を止めてください。
    グラフが収束状態になります。
    この外乱テスト方法を使って「D」値をいろいろと変えると変化が見られます。素早くきれいに収束する値を探してください。

    「ERR_YAW」グラフを観察しながらテストします。
    先ほどの方法と同じくYAW軸を小刻みに回転させます。すると「GYRO Z」グラフよりも小さくて表示される波のグラフがあります。これが「ERR_YAW」グラフです。このグラフが滑らかになるように「P」の値を調整します。理想はYAW軸を小刻みに回転させても「ERR_YAW」グラフはなだらかな波の形になればOKです。

    今までは走り撮りをした際に、足からの振動の影響で映像が大幅にぶれてしまうことがありました。今回のセッティング方法を改めたことで、ブレは完全に無くなりませんが、かなり小さくなりブレてもすぐに収束するようになりました。

    • admin より:

      詳しい解説ありがとうございます。
      文字ばっかりじゃアレなんで余計かと思いましたが画像を加えました。すいません。
      今回の内容は特にタイムリーで参考になります。感謝!

      • 調整信号。 より:

        JOJIさん、こんにちは。
        オリンパスのフィッシュアイボディーキャップレンズ BCL-0980を使った4K動画をアップしました。
        https://www.youtube.com/watch?v=RAYYi2lnaTM

        レンズのレビューと手ぶれ補正レンズとの比較について・・・

        1万円以下のレンズにしては4Kでも問題なく使えるレベルの映像が撮れました。
        GH4の4K動画の撮影時は画角が約2.6倍(換算約24mm)になるので、レンズの使用範囲が狭くなります。そのおかげでレンズ周辺部の流れるような現象の影響はほとんどありません。4Kは約830万画素あれば十分なので、レンズの解像度不足は無いです。

        太陽などの逆光を入れた構図では若干フレアが発生しますが、画面全体のコントラストを低下させるような影響はありませんでした。1万円以下のレンズにしてはよく撮れるなぁ~という印象でした。

        このレンズは魚眼風の広角レンズ的な存在で、水平や垂直がわかるような場所(被写体)でチルトやパンをしなければ、広角レンズ的に動画が撮れます。逆にあえてチルト・パンをすれば魚眼レンズらしい動画が撮れます。1つのレンズで2種類のレンズ効果が楽しめますね。

        今回の動画では手ぶれ補正がないレンズでブラシレスジンバル撮影をやってみたのですが、かなりセッティングで苦戦しました。

        普通に歩いてもBGがブルブルと震えてしまう現象で原因を探していたら、やっぱりPIDの設定があってないことがわかりました。そこでこのページで書かれているグラフを観察しながらテストをした結果、歩行時のブレは収まりました。(逆にBGではカバーできない垂直水平のブレが目立ちます。これは軸回転制御とは異なる動き)

        ボディキャップレンズを使い始めたころ、走り撮りの時の横ブレが激しく揺れてまともな映像が撮れませんでした。(一旦揺れだすと1秒間くらい続く感じ)
        足からの振動がBGへ伝わり、YAW軸やPITCH軸を小刻みに揺らす現象です。これもグラフを観察しながらテストを行い、PITCH軸のPIDを直しました。とりあえずこの段階で今回の動画を撮影しました。まだ若干の横ブレが出るので、YAW軸の方はこれから更にPIDを見直ししようと思います。(もしかするともう限界かも?走り方を練習しないとダメかな)

        今まで手ぶれ補正レンズを使っていたため、楽をしていたと思います。しかし今回は手ぶれ補正がないレンズで苦労しました。でもそのおかげで今回の「グラフを観察しながらチューニング」という方法を得られたので無駄ではなかったと感じています。

        常用している手ぶれ補正レンズはパナソニックのLUMIX G X VARIO PZ 14-42mm/F3.5-5.6 ASPH./ POWER O.I.S.です。過去のブラシレスジンバル動画を改めて見ると、換算約36mmの画角なのに細かい振動が皆無に近いです。また重量がたった「95g」と超軽量なのでブラシレスジンバル向きなレンズと思います。

        本音を言うと超広角の手ぶれ補正レンズが欲しい!!!!(^^)!

    • admin より:

      動画みました〜これ8bitですよね? 驚きの安定度。この調子で32bit行った日にはどうなるんでしょ?(笑)4Kも、動きが無い場面では、特に解像度の高さが感じられますね。うらやまし。
      私も7-14mmがフィルターつくなら欲しいんですけど。オリの9-18mmはビヨーんって伸びるみたいです。7-12mmとか出たら即買いしそうです^^;

      • 調整信号。 より:

        ありがとうございます。(^^♪
        >>動画みました〜これ8bitですよね? 驚きの安定度。
        まだレガシーな8bitで楽しんでいます。
        今回のBG撮影で歩行時はほぼ期待通りの仕上がり、走行時は期待外れで1勝1敗です(笑)
        ちなみにPIDのチューニングしたときGyro trustは120で設定しています。撮影時に50に変更したカットはPIDの「D」が効きすぎる感じでした。PIDのチューニングはGyro trustの影響も受けるので、必ずセットで使うことをお勧めします。

        >>私も7-14mmがフィルターつくなら欲しいんですけど。オリの9-18mmはビヨーんって伸びるみたいです。7-12mmとか出たら即買いしそうです^^;
        こうなると7-14mmの超広角を購入してブレを小さく見せてごまかすか、それとも32bitへ移行かな~と考えたのですが、他の方の動画をじっくり観察すると32bitでも振動(垂直水平方向)の揺れはきっちり入るので、今まで通り手ぶれ補正レンズを使います。
        7-12mmでフィルターが使えて手ぶれ補正搭載とか出たら大歓迎です!パナソニックさん、お願いします。私のなかではブラシレスジンバル用カメラ=GHシリーズが定番なんで(^^;

        • admin より:

          7-14mmって手ぶれ補正無いんですね^^;気が付きませんでした^^;^^;

          振動が目立つケースってあるんでしょうか?
          ある程度、ここをフォーマット化できると検証に便利だと思いまして^^;
          やっぱり走るのが一番なんでしょうかね?
          まあ、自分で撮影してみて気がつかないレベルなら良し!って思いますが、自分の見る目がないってだけだと怖いような気もしますし^^;

          • 調整信号。 より:

            >振動が目立つケースってあるんでしょうか?
            一番振動が目立つのが走る時ですね。もうひとつは風が強い時です。どちらも条件としては厳しいと思います。
            もし検証する場合はランニングマシンでブラシレスジンバルを持って走りながら、グラフで観察する方法はどうでしょうか?
            走る場所がアスファルト、コンクリート、砂利道、芝生で振動の出方も異なります。また履いているシューズの靴底の材質やインソールの違いも差が出ます。
            前に100円ショップで耐震ジェルを買って、インソールの裏側に敷き詰めてテストしたことがあります。予想どうり走り撮りで微振動が激減しました。歩き撮りでも普通にかかとから着地した歩き方でも微振動が無くなりました。
            アマゾンでジェルタイプのインソールが売っていますので試す価値はあるかと思います。
            もうひとつ強風のテストは扇風機で強めの風を当てて、どれだけ姿勢を保持できるかテストする方法です。風は強さに強弱がありますので、ランダムに設定できる扇風機なら尚いいと思います。

            将来はブラシレスジンバルのUSBを無線にして、ノートパソコンでグラフをキャプチャし、ビデオカメラでBGを使っている様子を同時記録すれば、振動の原因と対策を見つけられそうです。
            アイディアは色々出てきても資金力が無いので空想で終わってしまいます(^_^)

            数日前からパソコンのHDDが調子悪くなり、32BIT コントローラの購入資金はSSD256GB に変更になりました。ちょっと残念です(>_<)

          • admin より:

            なるほど。やっぱり手軽なのは撮影して見るってことでしょうかね^^;?
            ってアドバイスを聞いて、撮影してきてアップしてみました。
            やっぱり…

            Bluetoothが使えるようになれば、現場で誰かに持たせて歩いてもらって、グラフを見ながら確認って技が使えそうですね。そうなるとやっぱりグラフをログとして残してくれればいいなぁ〜って。家に帰ってきて動画と連動させてムービー作れば面白そうじゃないですかね?

            頑張って欲しい!! ロシア語でメールするか(笑)

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