淺論無人機(jī)航拍發(fā)展及展望

周嵐

摘 要：作者從精靈2的盲拍到如今精靈4的智能化飛行，兼顧使用了一部分專業(yè)航拍設(shè)備，感受到的是無人機(jī)航拍技術(shù)的飛速發(fā)展。從昂貴復(fù)雜到廉價(jià)易用，這是所有電子設(shè)備發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，無人機(jī)航拍設(shè)備在消費(fèi)級(jí)這塊也不例外。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；航拍器；數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)；圖像質(zhì)量

作者第一次接觸航空拍攝已經(jīng)是十年前的事了，作者認(rèn)識(shí)的一位同學(xué)就在開展動(dòng)力三角翼航空拍攝任務(wù)，高昂的成本與非常高的技術(shù)要求讓航拍成為當(dāng)時(shí)極少數(shù)人能參與的高端拍攝內(nèi)容。如今航拍已經(jīng)普及，我們身邊的影視作品中也越來越多的出現(xiàn)了航拍的鏡頭畫面，甚至出現(xiàn)了《鳥瞰中國》此類的專業(yè)航拍紀(jì)錄片。

1 無人機(jī)航拍的起源

作者最早接觸到的無人航拍是來自于航模愛好者，此時(shí)的航空模型缺乏自動(dòng)飛行能力僅能成為航模。最初的航拍是把數(shù)碼單反等拍攝設(shè)備放置在固定翼螺旋槳飛機(jī)的機(jī)身里，由模型控制者操作飛機(jī)從拍攝目標(biāo)上飛過。這個(gè)過程中，相機(jī)完全是自動(dòng)在拍攝，最終的結(jié)果是由航模操作者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)完成航拍線路的控制，再從相機(jī)大量的拍攝結(jié)果中篩選。這種拍攝方式缺點(diǎn)非常明顯，例如：相機(jī)畫面無法控制，相機(jī)在整個(gè)飛行過程中一直處于拍攝狀態(tài)，無法預(yù)知拍攝效果等等。固定翼航模飛機(jī)拍攝的平順性較好卻無法懸停，直升機(jī)式航模的雖能懸停卻缺乏抑制拍攝震動(dòng)的方案；讓人非常糾結(jié)，后來出現(xiàn)了四軸飛行器才初步顯現(xiàn)了航模航拍的可能性。此時(shí)的航模拍攝，無論是固定翼還是直升機(jī)式、還是四軸飛行器，都不具備自動(dòng)返回和定位的功能，拍攝出的畫面隨意性很大。當(dāng)初作者就關(guān)心過此類拍攝方式，最終因?yàn)楫?dāng)時(shí)航空模型的高度專業(yè)性和較差的可靠性未能涉足航拍，直到后來出現(xiàn)了大疆的精靈。

2 大疆精靈（DJI phantom）的出現(xiàn)與模擬圖像傳輸時(shí)代

2013年作者見到了大疆的第一款消費(fèi)級(jí)無人機(jī)精靈，這是作者印象里第一款一體化到手即飛的無人機(jī)，也是消費(fèi)級(jí)無人機(jī)的開始，此時(shí)的大疆精靈已經(jīng)搭載了GPS定位系統(tǒng)與飛行控制系統(tǒng)，已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)較為精確的空中定位懸停與自動(dòng)返航功能可以稱之為無人機(jī)。之前大疆也有類似的產(chǎn)品，命名為火旋風(fēng)系列，分別為F450（4軸）與F550（6軸），這個(gè)系列的無人機(jī)已經(jīng)具備GPS定位能力，與精靈第一代功能類似，該系列的電池和遙控器需要較為資深的航模愛好者自己去組裝和搭配，一般消費(fèi)者難以接受這樣的產(chǎn)品，所以在市場(chǎng)上并沒有太高的接受度。

精靈一出現(xiàn)并不是作為航拍器的，只是作為較為高級(jí)的航模玩具出現(xiàn)的。早期精靈并不能搭載相機(jī)，第一代精靈的拍攝效果不太理想，果凍效應(yīng)比較明顯；不過四軸飛行器能懸停且震動(dòng)較小的優(yōu)勢(shì)立刻就引起了有心航拍者的關(guān)注，各種改裝件就產(chǎn)生了。這些改裝，引起了大疆公司的關(guān)注，后期具有運(yùn)動(dòng)相機(jī)吊籃（固定連接）的大疆精靈就出現(xiàn)了。

隨后的大疆精靈2上市，此時(shí)的大疆已經(jīng)為精靈2搭配了一款兩軸的用以支持美國GO PRO系列運(yùn)動(dòng)相機(jī)的航拍陀螺儀云臺(tái)了（后續(xù)出現(xiàn)三軸陀螺儀云臺(tái)），并提供了原廠的模擬圖像傳輸系統(tǒng)用以監(jiān)控?zé)o人機(jī)的航拍畫面，無人機(jī)航拍至此進(jìn)入了一個(gè)新的階段；作者就在這個(gè)時(shí)期初步接觸并購買航拍無人機(jī)。同一個(gè)時(shí)期，大疆還有一些針對(duì)專業(yè)用戶的無人機(jī)發(fā)布，例如專業(yè)級(jí)的S1000（8軸）、S900（6軸），S800等與精靈2屬于同等技術(shù)水準(zhǔn)的一代。此時(shí)的無人機(jī)航拍需要較高的專業(yè)性，模擬圖像傳輸系統(tǒng)與非一體化的相機(jī)使用起來依舊非常不便。后期的精靈2 Vision+搭載了陀螺儀三軸穩(wěn)定器與WIFI控制相機(jī)，此時(shí)的精靈已經(jīng)顯現(xiàn)出較為完善的航拍功能了。

3 悟（Inspire 1）與精靈（phantom）3的高清數(shù)字圖傳時(shí)代

2014年的11月，大疆發(fā)布了第一款使用數(shù)字高清圖傳的航拍無人機(jī)-大疆Inspire 1（悟），大疆悟搭載了 LightBridge高清圖像傳輸系統(tǒng)，這套系統(tǒng)作者在使用相關(guān)產(chǎn)品的體驗(yàn)中感覺十分強(qiáng)大，民用市場(chǎng)中也鮮有對(duì)手。悟的亮點(diǎn)很多，直到現(xiàn)在悟依然是入門級(jí)商業(yè)拍攝的主力機(jī)型。

2015年3月，大疆發(fā)布了精靈3，至此航拍無人機(jī)各方面已經(jīng)具備了普及的條件。作者就使用過數(shù)臺(tái)大疆精靈3作為拍攝工具拍攝數(shù)量眾多的圖片與視頻，深刻感受到精靈3的易用與功能強(qiáng)大。

悟與精靈3搭載的相機(jī)都僅僅是運(yùn)動(dòng)相機(jī)的規(guī)格，搭載LightBridge系統(tǒng)的改進(jìn)型S1000+系列機(jī)器過于龐大和昂貴，相機(jī)依舊使用第三方設(shè)備，無法遠(yuǎn)程更改相機(jī)設(shè)置，兩種機(jī)器使用皆有不便。大疆在2015年下半年推出了悟的改進(jìn)版悟PRO與悟PRO RAW等航拍無人機(jī)，此系列機(jī)器搭載了使用M43卡口的鏡頭的云臺(tái)相機(jī)，傳感器面積大幅度提升，是目前畫質(zhì)與無人機(jī)控制等最為均衡的選擇。

4 精靈（phantom）4與御（Mavic）的智能避障時(shí)代

2016年3月精靈4發(fā)布，它的出現(xiàn)還是驚艷的，大多數(shù)無人機(jī)使用者沒有經(jīng)過嚴(yán)格的訓(xùn)練；精靈4出現(xiàn)提升了安全可靠性。而具有使用經(jīng)驗(yàn)的作者來講，精靈4的可靠性得到進(jìn)一步提升。

經(jīng)過作者的使用，作者發(fā)現(xiàn)精靈4提升較大，首先是鏡頭的清晰度，與上一代產(chǎn)品比較成像傳感器面積幾乎一致，成像鏡頭的升級(jí)較為明顯，同時(shí)電子部分得到提升，夜景效果改善非常明顯。其次是作者較為關(guān)心的電池續(xù)航時(shí)間，精靈4的電池續(xù)航能力在理想的情況下為28分鐘，實(shí)際可用飛行時(shí)間在20分鐘左右。最后精靈4相對(duì)于精靈3的提升是多方面的，例如機(jī)身強(qiáng)度、云臺(tái)穩(wěn)定的方式、新材料的螺旋槳堅(jiān)韌可靠、視覺避障功能下的追蹤拍攝效果等等。

精靈系列的體積一直比較尷尬， 直到2016年9月，大疆推出了御（Mavic）。作者以為御的出現(xiàn)大大改善了攝影者攜帶無人機(jī)外出拍攝的門檻，僅一個(gè)普通單肩攝影包就能輕松裝下的航拍無人機(jī)，真是令人驚嘆！根據(jù)國外媒體的測(cè)試，御的拍攝畫面質(zhì)量在精靈4之下，機(jī)體穩(wěn)定性與可靠度仍具有一定的差距；除卻體積優(yōu)勢(shì)，御的性能僅圖像傳輸系統(tǒng)部分超過了精靈4，從中也能看出精靈4的定位。

5 無人機(jī)航拍器的未來與展望

作者從精靈2的盲拍到如今精靈4的智能化飛行，兼顧使用了部分專業(yè)航拍設(shè)備，感受到的是無人機(jī)航拍技術(shù)的飛速發(fā)展。從設(shè)備發(fā)展來看，作者認(rèn)為小型化與高畫質(zhì)是趨勢(shì)。根據(jù)作者使用無人機(jī)拍攝的情況來看，精靈系列性能最為均衡。首先悟的體積無法單人攜帶登山，精靈作者就帶著多次登山拍攝；其次搭載X3云臺(tái)相機(jī)的悟拍攝效果與大疆精靈3專業(yè)版沒有明顯的差異，其具有多人控制拍攝交叉鏡頭的優(yōu)勢(shì)，在精靈4的跟蹤能力下，優(yōu)勢(shì)也大減；最后搭載X5云臺(tái)相機(jī)的悟雖然畫質(zhì)優(yōu)勢(shì)明顯，卻僅能飛行12分鐘左右，外出必須攜帶大量電池。作者以為就目前精靈系列的體積，搭載1英寸對(duì)角線大小的傳感器是作者認(rèn)為較為理想的配置了；如果在這個(gè)基礎(chǔ)上大疆能加入超解像多圖合成功能，大疆的精靈系列就離完美更近了一步。

四軸航拍器最令人詬病的電池續(xù)航時(shí)間，作者以為。今后電池的技術(shù)必然會(huì)產(chǎn)生飛躍到那時(shí)例如：燃料電池、石墨烯電池等等，廠方可提供選配件可以供消費(fèi)者選擇。

關(guān)于目前的精靈4系列的避障功能，作者以為效果非常顯著，距離完全放心使用還需要時(shí)間，從作者使用精靈4的情況看，精靈4無法躲避電線與較細(xì)樹枝等，是受到避障攝像頭的分辨率已經(jīng)內(nèi)部處理芯片的處理能力的限制；競(jìng)爭對(duì)手們有提出激光雷達(dá)避障方案的，由于造價(jià)太高而未能面世。作者以為隨著自動(dòng)駕駛等高端技術(shù)逐漸的進(jìn)入生活，此類設(shè)備今后在大規(guī)模需求后會(huì)規(guī)?；a(chǎn)，那時(shí)一個(gè)能夠全自動(dòng)化駕駛且聽從操作者意愿的無人機(jī)航拍設(shè)備會(huì)更加安全可靠。

參考文獻(xiàn)

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