与几年前相比,现在玩无人飞行(háng)器的(de)人多了很(hěn)多。在过去(qù),大多(duō)数以航模飞机爱好者居多(duō),而随着电池和遥(yáo)控技术的发展、航拍(pāi)应用的普及(jí),不知不觉中,无人机从鲜为人(rén)知(zhī)变成了如今大众所认同的潮(cháo)流玩物,这与航拍云台技术的发(fā)展(zhǎn)密不可(kě)分。
实际上,云台是摄像中常用到的,安装、固定(dìng)摄像机的支撑设备,它分为(wéi)固(gù)定和电动云(yún)台两种。它不对图像进(jìn)行直接接收,而(ér)是控制摄像机或其它设备的转动(dòng)方向(xiàng)。云台是承(chéng)载摄(shè)像机进行水平(píng)和垂直两个方(fāng)向转动的装置。
目前(qián)的云台大致可(kě)分为固定式航拍(pāi)云台和电动(dòng)可调节云(yún)台两种(zhǒng)。
1、固定式航拍云台(tái)
固定云台适用于监视范(fàn)围不大的情况(kuàng), 在固(gù)定云台上安:装好摄像(xiàng)机后可调整摄像机的水平(píng)和俯仰的角度,达到最好的工作(zuò)姿态后只(zhī)要锁定调整机构(gòu)就可以了。
广义上的航拍,被定义为所有(yǒu)在(zài)天(tiān)空中(zhōng)拍摄(shè)的照片(piàn)和视频,早在二战旗舰就出现了(le),当时德国(guó)的光学厂商研制高素质的镜头,用于在飞机上拍(pāi)摄地(dì)面的地形军(jun1)情等信息,在(zài)2012年以前,一般会被应用在军(jun1)事领域较多,诸如在阿富汗(hàn)战争中,美国的无人战机就(jiù)是通过无人(rén)机监视,找到了本拉登的行踪,并且将(jiāng)其炸毁。
在一(yī)般的军(jun1)事用固定(dìng)翼无(wú)人(rén)飞(fēi)机,所采用的拍(pāi)摄云台,大(dà)多数是固(gù)定式航(háng)拍云(yún)台,垂直面向地面拍摄,没有运动补偿等稳(wěn)定画面的装置,而先进的军事(shì)侦察用的无人机中,加入了球形监视器摄像头,能够360°的调(diào)整角度,优点是能够保持(chí)机身气流的流(liú)畅性(xìng)全(quán)方位(wèi)拍摄影相,缺点是画面清晰度较差以及调整角度并不太灵(líng)面(miàn)。
在2012年(nián)前后,娱乐(lè)无人机刚面世时,无人机所(suǒ)采用(yòng)的航拍(pāi)云台(tái)普遍都是固定式(shì)云台,将相(xiàng)机与飞行器(qì)固定在一起,运用调整飞机的角度,调整航拍时的视角。固定式(shì)的云台优点是能(néng)够减少成本、减轻重量、省电,从而提高飞行时间,缺点也非常明显(xiǎn),就是(shì)航拍画质较差、无法改变视(shì)角。
2、电动可调节(jiē)云台
电动可调节云台适(shì)用(yòng)于对大范(fàn)围进行扫描(miáo)监视,它可以扩(kuò)大摄像机的监视范围。电动云台高速姿态是由两台执行(háng)电动机来(lái)实现,电(diàn)动机接(jiē)受(shòu)来自控制器的信号精确地(dì)运行定位。在控制信号的(de)作用下,云台上的摄像机既可自动(dòng)扫描监视区域(yù),也可在监控(kòng)中心值班人(rén)员的操纵(zòng)下跟踪(zōng)监视对象。云台根据其回转的特点可分为只能左右旋转的(de)水(shuǐ)平旋转云台和既能左右旋转又能上下旋转的(de)全方(fāng)位云台。在无(wú)人(rén)机应用上,电动(dòng)云台又可以细分(fèn)为三(sān)轴(zhóu)和两轴(zhóu)的(de)。
三轴稳定航拍云台
三(sān)轴稳定(dìng)航拍云台是对微型(xíng)陀螺仪的技(jì)术成熟后才诞生的,在过去,用来(lái)测量是否水平的陀螺仪都较为庞大,但随着科技技(jì)术(shù)的进步,陀螺仪被应(yīng)用(yòng)到(dào)航拍云台上,使航拍时候(hòu)无人机的前进、后退时,飞(fēi)机姿态(tài)的变化,所产生的影像得以弥补(bǔ)。
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三(sān)轴稳定航(háng)拍云台是现在主(zhǔ)流航拍无人机所采(cǎi)用的航拍防抖云台,它优点是(shì)对航拍时的画(huà)面有全方位的稳定,保证画面(miàn)清晰(xī)稳(wěn)定;而缺(quē)点是工程造价较(jiào)贵,由于(yú)电(diàn)机控制,所以(yǐ)相对会(huì)耗电,降低航(háng)拍的续航时间。
两轴(zhóu)稳(wěn)定航拍云台
两轴稳定航拍云台其实是(shì)三轴(zhóu)稳定航拍(pāi)云台(tái)的缩减(jiǎn)版,在市场上一些定位在(zài)低端(duān)产品的(de)无人机所大量采用(yòng),原因(yīn)是两轴稳定器能够(gòu)降低成本,省去了垂直(zhí)方向上的稳定补偿,对耗电也会有所(suǒ)帮助(zhù)。大多航拍用的无人机都是轴对称(chēng)的结构(gòu),而轴对称结构在垂直方(fāng)向上的晃(huǎng)动(dòng)都不(bú)是太厉害。
有些无人(rén)机的脚架是(shì)作为天线的作用,在飞行中,不能够收起脚架,而航(háng)拍相(xiàng)机(jī)的水平转动,会在航拍过程中(zhōng)碰到(dào)脚(jiǎo)架,在(zài)实(shí)际使用(yòng)中并不方便。此类型航拍(pāi)云台相比三(sān)轴航拍稳定(dìng)器,两轴航拍稳定(dìng)云(yún)台的(de),其(qí)优(yōu)点(diǎn)是价(jià)格(gé)便宜、拍摄效果还可以(yǐ)接受,而缺点也是耗电影响(xiǎng)续航时间,同时在无人(rén)机剧烈运动的时候,视(shì)频拍摄不能平滑过(guò)渡。
手持云台
其实手持云(yún)台的核心是三轴(zhóu)陀螺仪和三(sān)轴加速度传感器,实质上(shàng)和无人机上搭载的三轴稳定航拍云台一样。手持云台把原(yuán)本只有专业人士才能(néng)办到的事情(qíng),透过简单的电子稳定系统,让所有人(rén)都(dōu)可(kě)以简单(dān)的(de)拍出非常细致且完(wán)美(měi)的(de)镜头(tóu)。手持云台能够实时获(huò)取数(shù)据计算出倾斜角,然后把数据(jù)通(tōng)过PID算法得(dé)出应(yīng)该给电(diàn)机什么(me)控制量(liàng)。说直白点,你人往左(zuǒ)倾了,就让电机往右校正,往右(yòu)倾了,让电机往左校正,往前倾了,让(ràng)电机往后校正,往后倾了,让电机往前校正。通过这种相互(hù)抵消来实现(xiàn)拍(pāi)摄(shè)画面的稳定(dìng),别说是坐在(zài)汽车(chē)上拍(pāi)摄,哪怕是(shì)坐在马车上,都一样稳稳的。
在手持云台出现前,已(yǐ)经有专门用于稳定摄像机的设备--斯坦尼康了,那么斯坦(tǎn)尼康和手持云(yún)台(tái)的不同(tóng)到底在哪(nǎ)呢?
手持三轴云台和斯坦尼康最大(dà)区别是适应性和使用方式上。手持三轴云台(tái)承重有限,充其量也就是架设单反之类的拍(pāi)摄设备,可(kě)单手(shǒu)也可双手握(wò)持,三分钟就能学会。采用(yòng)了从无人机(jī)航拍云台上(shàng)移植(zhí)下来的电控系统(tǒng),精(jīng)度(dù)更高,稳定效果更好,相(xiàng)对于大(dà)型斯坦尼康要轻便(biàn)的(de)多,且方便(biàn)携(xié)带,单人就能玩转(zhuǎn)。斯(sī)坦尼康现在有很多类型,从(cóng)单手(shǒu)握持到(dào)专业领域使用的带承重背心的大型斯坦尼康,对使用者的要求很高。作(zuò)为一种高(gāo)度(dù)人机结合(hé)的机械装置,其发挥空间更多的还(hái)是在人的表现,不像手(shǒu)持三(sān)轴云台(tái)那样,只需(xū)关注画面和焦点就可以了。想要自如运用需要很多练(liàn)习(xí),上手有难度。
3、未来的发(fā)展
在现在无人机航(háng)拍云台上(shàng)的(de)耗电是影响无人机飞行的一大因素,虽然可以(yǐ)提升(shēng)电能使用方面(miàn)上所(suǒ)努力,让(ràng)是减少(shǎo)耗电量是重要的一个(gè)方面(miàn),而(ér)在稳(wěn)定云台的电(diàn)机耗电上,有网友实际(jì)测试,在其(qí)他因素相同(tóng)的情况下,在不安(ān)装航拍(pāi)云台下,飞行时(shí)间能够长达26分(fèn)钟,而安装航拍云台后,飞行(háng)时间下(xià)降至(zhì)18分钟,安装(zhuāng)了云台后(hòu)下降了(le)30%的续航时(shí)间。因此改进云台的耗电,尽量减少(shǎo)云台对电池的消耗,将省(shěng)下来的电(diàn)优先供给无人(rén)机(jī)续航。
在未来,航拍无人机与VR技(jì)术结合是发展的潮(cháo)流(liú),但同时,高清晰度的(de)全景视频(pín)和照片都会带(dài)来大量(liàng)数(shù)据需要处理,仅(jǐn)仅1080P清晰度的(de)视频,短短几秒中(zhōng)的视频估计也会(huì)几百MB以(yǐ)上,4K将会(huì)是天文数字(zì)。不过在数据的处理问题上,技术上的革新(xīn)相信会(huì)在不久中出现(xiàn),较为成熟的产品(pǐn)也(yě)会有所诞生(shēng)。(转(zhuǎn)自宇辰网)

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