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浅论无人机航拍发展及展望

发布时间:2017-12-07 09:09:00 文章来源:未来智讯    
    关键词:无人机;航拍器;数字图像传输系统;图像质量
    作者第一次接触航空拍摄已经是十年前的事了,作者认识的一位同学就在开展动力三角翼航空拍摄任务,高昂的成本与非常高的技术要求让航拍成为当时极少数人能参与的高端拍摄内容。如今航拍已经普及,我们身边的影视作品中也越来越多的出现了航拍的镜头画面,甚至出现了《鸟瞰中国》此类的专业航拍纪录片。
    1 无人机航拍的起源
    作者最早接触到的无人航拍是来自于航模爱好者,此时的航空模型缺乏自动飞行能力仅能成为航模。最初的航拍是把数码单反等拍摄设备放置在固定翼螺旋桨飞机的机身里,由模型控制者操作飞机从拍摄目标上飞过。这个过程中,相机完全是自动在拍摄,最终的结果是由航模操作者根据经验完成航拍线路的控制,再从相机大量的拍摄结果中筛选。这种拍摄方式缺点非常明显,例如:相机画面无法控制,相机在整个飞行过程中一直处于拍摄状态,无法预知拍摄效果等等。固定翼航模飞机拍摄的平顺性较好却无法悬停,直升机式航模的虽能悬停却缺乏抑制拍摄震动的方案;让人非常纠结,后来出现了四轴飞行器才初步显现了航模航拍的可能性。此时的航模拍摄,无论是固定翼还是直升机式、还是四轴飞行器,都不具备自动返回和定位的功能,拍摄出的画面随意性很大。当初作者就关心过此类拍摄方式,最终因为当时航空模型的高度专业性和较差的可靠性未能涉足航拍,直到后来出现了大疆的精灵。
    2 大疆精灵(DJI phantom)的出现与模拟图像传输时代
    2013年作者见到了大疆的第一款消费级无人机精灵,这是作者印象里第一款一体化到手即飞的无人机,也是消费级无人机的开始,此时的大疆精灵已经搭载了GPS定位系统与飞行控制系统,已经能实现较为精确的空中定位悬停与自动返航功能可以称之为无人机。之前大疆也有类似的产品,命名为火旋风系列,分别为F450(4轴)与F550(6轴),这个系列的无人机已经具备GPS定位能力,与精灵第一代功能类似,该系列的电池和遥控器需要较为资深的航模爱好者自己去组装和搭配,一般消费者难以接受这样的产品,所以在市场上并没有太高的接受度。
    精灵一出现并不是作为航拍器的,只是作为较为高级的航模玩具出现的。早期精灵并不能搭载相机,第一代精灵的拍摄效果不太理想,果冻效应比较明显;不过四轴飞行器能悬停且震动较小的优势立刻就引起了有心航拍者的关注,各种改装件就产生了。这些改装,引起了大疆公司的关注,后期具有运动相机吊篮(固定连接)的大疆精灵就出现了。
    随后的大疆精灵2上市,此时的大疆已经为精灵2搭配了一款两轴的用以支持美国GO PRO系列运动相机的航拍陀螺仪云台了(后续出现三轴陀螺仪云台),并提供了原厂的模拟图像传输系统用以监控无人机的航拍画面,无人机航拍至此进入了一个新的阶段;作者就在这个时期初步接触并购买航拍无人机。同一个时期,大疆还有一些针对专业用户的无人机发布,例如专业级的S1000(8轴)、S900(6轴),S800等与精灵2属于同等技术水准的一代。此时的无人机航拍需要较高的专业性,模拟图像传输系统与非一体化的相机使用起来依旧非常不便。后期的精灵2 Vision+搭载了陀螺仪三轴稳定器与WIFI控制相机,此时的精灵已经显现出较为完善的航拍功能了。
    3 悟(Inspire 1)与精灵(phantom)3的高清数字图传时代
    2014年的11月,大疆发布了第一款使用数字高清图传的航拍无人机-大疆Inspire 1(悟),大疆悟搭载了 LightBridge高清图像传输系统,这套系统作者在使用相关产品的体验中感觉十分强大,民用市场中也鲜有对手。悟的亮点很多,直到现在悟依然是入门级商业拍摄的主力机型。
    2015年3月,大疆发布了精灵3,至此航拍无人机各方面已经具备了普及的条件。作者就使用过数台大疆精灵3作为拍摄工具拍摄数量众多的图片与视频,深刻感受到精灵3的易用与功能强大。
    悟与精灵3搭载的相机都仅仅是运动相机的规格,搭载LightBridge系统的改进型S1000+系列机器过于庞大和昂贵,相机依旧使用第三方设备,无法远程更改相机设置,两种机器使用皆有不便。大疆在2015年下半年推出了悟的改进版悟PRO与悟PRO RAW等航拍无人机,此系列机器搭载了使用M43卡口的镜头的云台相机,传感器面积大幅度提升,是目前画质与无人机控制等最为均衡的选择。
    4 精灵(phantom)4与御(Mavic)的智能避障时代
    2016年3月精灵4发布,它的出现还是惊艳的,大多数无人机使用者没有经过严格的训练;精灵4出现提升了安全可靠性。而具有使用经验的作者来讲,精灵4的可靠性得到进一步提升。
    经过作者的使用,作者发现精灵4提升较大,首先是镜头的清晰度,与上一代产品比较成像传感器面积几乎一致,成像镜头的升级较为明显,同时电子部分得到提升,夜景效果改善非常明显。其次是作者较为关心的电池续航时间,精灵4的电池续航能力在理想的情况下为28分钟,实际可用飞行时间在20分钟左右。最后精灵4相对于精灵3的提升是多方面的,例如机身强度、云台稳定的方式、新材料的螺旋桨坚韧可靠、视觉避障功能下的追踪拍摄效果等等。
    精灵系列的体积一直比较尴尬, 直到2016年9月,大疆推出了御(Mavic)。作者以为御的出现大大改善了摄影者携带无人机外出拍摄的门槛,仅一个普通单肩摄影包就能轻松装下的航拍无人机,真是令人惊叹!根据国外媒体的测试,御的拍摄画面质量在精灵4之下,机体稳定性与可靠度仍具有一定的差距;除却体积优势,御的性能仅图像传输系统部分超过了精灵4,从中也能看出精灵4的定位。
    5 无人机航拍器的未来与展望
    作者从精灵2的盲拍到如今精灵4的智能化飞行,兼顾使用了部分专业航拍设备,感受到的是无人机航拍技术的飞速发展。从设备发展来看,作者认为小型化与高画质是趋势。根据作者使用无人机拍摄的情况来看,精灵系列性能最为均衡。首先悟的体积无法单人携带登山,精灵作者就带着多次登山拍摄;其次搭载X3云台相机的悟拍摄效果与大疆精灵3专业版没有明显的差异,其具有多人控制拍摄交叉镜头的优势,在精灵4的跟踪能力下,优势也大减;最后搭载X5云台相机的悟虽然画质优势明显,却仅能飞行12分钟左右,外出必须携带大量电池。作者以为就目前精灵系列的体积,搭载1英寸对角线大小的传感器是作者认为较为理想的配置了;如果在这个基础上大疆能加入超解像多图合成功能,大疆的精灵系列就离完美更近了一步。
    四轴航拍器最令人诟病的电池续航时间,作者以为。今后电池的技术必然会产生飞跃到那时例如:燃料电池、石墨烯电池等等,厂方可提供选配件可以供消费者选择。
    关于目前的精灵4系列的避障功能,作者以为效果非常显著,距离完全放心使用还需要时间,从作者使用精灵4的情况看,精灵4无法躲避电线与较细树枝等,是受到避障摄像头的分辨率已经内部处理芯片的处理能力的限制;竞争对手们有提出激光雷达避障方案的,由于造价太高而未能面世。作者以为随着自动驾驶等高端技术逐渐的进入生活,此类设备今后在大规模需求后会规模化生产,那时一个能够全自动化驾驶且听从操作者意愿的无人机航拍设备会更加安全可靠。
    参考文献
    [1]刘洁.航拍记录放眼看见的意味[J].现代传媒,2015(11).
    [2]胡睿,张小 ,李建.小型无人机航拍研究之镜头运用浅析[J].现代电视技术,2016(03).
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