与(yǔ)几年(nián)前(qián)相比,现在玩无人飞行器(qì)的人多了很多。在过去(qù),大多数以航模飞机爱好者(zhě)居多,而随着(zhe)电池和遥控技术的发展、航拍应用的(de)普及,不知不觉中(zhōng),无人机从鲜为人知(zhī)变成了如(rú)今大众所认同的(de)潮流玩物,这与航拍(pāi)云台(tái)技术的(de)发展密不可分。
实际上,云台是摄像中常用到的,安装、固定摄像机的支(zhī)撑设备,它(tā)分为固定和(hé)电动(dòng)云台(tái)两种。它不对图像进行直接(jiē)接(jiē)收,而是控制摄像机或(huò)其它设备的转动方向。云台(tái)是承载摄像机(jī)进行水平和垂直两个方向转动的装置。
目前的云台(tái)大致可分为(wéi)固定式(shì)航拍云台和电动可(kě)调(diào)节云(yún)台(tái)两种。
1、固定式航拍云台(tái)
固定云台(tái)适用于监视范围(wéi)不大的情况, 在固(gù)定云台上安:装好摄像机后可调(diào)整(zhěng)摄像机的(de)水平和俯仰的角度,达(dá)到最(zuì)好的工作(zuò)姿态后只要(yào)锁(suǒ)定调整机(jī)构(gòu)就可以了。
广义(yì)上的航拍,被定义为所(suǒ)有在天空中拍摄的(de)照片和视频,早在二战旗舰就出现了,当时德国(guó)的光(guāng)学厂(chǎng)商(shāng)研制(zhì)高素质的镜头,用于在飞(fēi)机(jī)上拍摄地面(miàn)的地形(xíng)军情等信息,在(zài)2012年以前(qián),一(yī)般会被应(yīng)用在军事领域较(jiào)多,诸如在(zài)阿富汗战争(zhēng)中,美(měi)国的无人战机就是通过无人机监(jiān)视,找到了本拉登的行(háng)踪,并(bìng)且(qiě)将其炸(zhà)毁。
在一般的军事用固定翼无人飞机,所采用的拍摄云台(tái),大多(duō)数是固定式航拍云台,垂直面向地面拍摄,没有运动补偿等稳定画面的装(zhuāng)置,而先进的军事(shì)侦察用的(de)无人机(jī)中(zhōng),加入了球形监视器摄像头,能(néng)够(gòu)360°的调(diào)整角(jiǎo)度,优点是能够保(bǎo)持机身气流的流畅性(xìng)全方位拍摄影相,缺点是画(huà)面清晰度较差以(yǐ)及调整角度(dù)并不太灵面。
在2012年前后,娱乐无人机刚(gāng)面世时,无(wú)人(rén)机所采(cǎi)用(yòng)的航(háng)拍云台普遍都是固定式云台,将相机与飞行器固定在(zài)一起,运用调整飞(fēi)机(jī)的角度,调整航拍时(shí)的视角。固定式的云(yún)台(tái)优(yōu)点(diǎn)是能够减少(shǎo)成本(běn)、减轻重量、省电,从而提高飞行时(shí)间,缺点也(yě)非常明(míng)显(xiǎn),就(jiù)是航拍画质较差、无法改(gǎi)变视角。
2、电动可调节云台
电动可调节云台适用(yòng)于对(duì)大范围(wéi)进行扫描监(jiān)视,它(tā)可以扩大摄(shè)像机的监(jiān)视范围。电动云台(tái)高速姿态(tài)是(shì)由两台执行电动机来实现,电动(dòng)机接(jiē)受来自(zì)控制器的信号精(jīng)确地运行(háng)定(dìng)位。在控制信号的作用下(xià),云台上的摄像机(jī)既可自(zì)动扫描监(jiān)视区(qū)域,也可在(zài)监(jiān)控中(zhōng)心值班人(rén)员的操纵下跟踪(zōng)监视(shì)对象(xiàng)。云台根(gēn)据其回转的(de)特点(diǎn)可分为只能左右旋转的水平旋转云台(tái)和既能左右旋转又(yòu)能上下旋转的全(quán)方位云台。在无人机应用上,电动云台(tái)又可以细分为三轴和两轴的。
三轴稳定(dìng)航(háng)拍云台
三轴稳定(dìng)航拍云(yún)台是对微型陀螺(luó)仪(yí)的技术成熟后才诞生的,在过(guò)去,用来测量是否水(shuǐ)平的陀螺(luó)仪都较为庞大(dà),但随着科技技术的进步,陀螺(luó)仪被(bèi)应用到航拍云台上,使航拍时候无人机(jī)的前进、后退(tuì)时,飞机(jī)姿态(tài)的变化(huà),所产生的影(yǐng)像得以弥补。
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三轴稳定航(háng)拍云台是现在主流航拍无人机所采用的(de)航拍防抖云(yún)台,它优(yōu)点是对(duì)航拍时的画面有全方位的稳定,保证画面清晰稳定;而(ér)缺点是工程造价较贵,由于电机控(kòng)制,所以相对会耗电,降低航拍的续(xù)航时间。
两轴稳(wěn)定航(háng)拍云台(tái)
两轴稳定航拍云台其实是三轴稳定航(háng)拍云台(tái)的缩减版,在(zài)市场(chǎng)上(shàng)一些定位在低端产(chǎn)品的(de)无人机所大量采(cǎi)用,原因是两(liǎng)轴稳定(dìng)器能够降(jiàng)低成本,省去了垂直方向上(shàng)的稳定补偿,对耗电也会有所帮助。大多航拍用的无人机都是轴(zhóu)对称(chēng)的结(jié)构,而轴对称结(jié)构(gòu)在垂直方向上的晃动都不是太厉害。
有(yǒu)些(xiē)无(wú)人机的脚架是作(zuò)为天(tiān)线的作(zuò)用,在飞行中,不能够收起脚(jiǎo)架,而航(háng)拍相机(jī)的水平(píng)转动,会在航拍过程中碰到脚架,在实际使用中并不方便。此类型航拍云台相比三轴(zhóu)航(háng)拍(pāi)稳定器,两轴航拍稳(wěn)定云台的,其(qí)优点是价格便宜(yí)、拍摄效果还可以接受(shòu),而缺点也是耗电影响续(xù)航时(shí)间,同(tóng)时在无人机剧(jù)烈运动(dòng)的时(shí)候,视频拍摄不能平滑过渡。
手持云(yún)台
其实手持云台的核心是(shì)三轴陀螺(luó)仪和三(sān)轴(zhóu)加速(sù)度(dù)传感器,实质上和无人机(jī)上搭载(zǎi)的三(sān)轴稳定航拍云台一(yī)样。手持云台把(bǎ)原(yuán)本只有专(zhuān)业(yè)人士才能(néng)办到的(de)事情(qíng),透(tòu)过(guò)简单(dān)的(de)电子稳定系(xì)统,让(ràng)所有人都(dōu)可以简单的拍出(chū)非常(cháng)细致且(qiě)完美的镜头。手持(chí)云台能够实时获取(qǔ)数据计算(suàn)出倾(qīng)斜角,然后把数据通(tōng)过PID算法(fǎ)得出应该给(gěi)电机(jī)什么控制量。说直白点,你人往左倾了,就让电机往右校(xiào)正,往右倾了,让(ràng)电机往左校正,往前(qián)倾了,让电机往后校正,往后倾了,让电机往前校正。通(tōng)过这种相互抵(dǐ)消来实现拍摄画面的稳定,别说是坐在汽车上拍摄,哪怕是坐在马车上,都一样稳稳的。
在手持云台出现(xiàn)前,已(yǐ)经(jīng)有专门用(yòng)于稳定摄像机的设备--斯坦尼康了(le),那(nà)么斯(sī)坦尼康和手(shǒu)持云台(tái)的不同到底在(zài)哪呢?
手持三轴云台和(hé)斯坦尼康最大区别是适(shì)应性和使用方式(shì)上(shàng)。手持三轴云台承重有限,充其量也就是架(jià)设单反之类的拍摄设(shè)备,可(kě)单(dān)手(shǒu)也可双手握持,三分钟(zhōng)就能学(xué)会(huì)。采用了从无人机航拍云台上移植(zhí)下(xià)来的(de)电控系统,精度更(gèng)高,稳定(dìng)效果更好(hǎo),相对于(yú)大型斯坦尼康要轻便的多,且方便携带,单人就能玩转。斯坦尼康现在有很(hěn)多(duō)类型,从单手握持到专业领域使用的带承重背心的大型斯坦尼(ní)康,对使用者的要求很(hěn)高。作为一(yī)种高度人机结合(hé)的机械装置,其发挥空间(jiān)更多的(de)还是(shì)在人的表现(xiàn),不像手持(chí)三轴云台那样(yàng),只需关注画面和(hé)焦点就可以了。想要自如运用需要很多练习,上手有难度。
3、未来(lái)的发展
在现在无(wú)人机航拍云台上的耗(hào)电是影响无人机飞(fēi)行(háng)的一大因素,虽然可以提升(shēng)电(diàn)能(néng)使用方面上(shàng)所努力(lì),让是减少耗电量(liàng)是重要的一个方面,而在稳定云台(tái)的电机耗电(diàn)上,有网友实际测试,在其他因(yīn)素相(xiàng)同的(de)情(qíng)况下,在不安装航拍云台下,飞行时间能够长达26分钟,而安装航拍云台后,飞(fēi)行时间下(xià)降(jiàng)至(zhì)18分(fèn)钟,安(ān)装了(le)云(yún)台后下(xià)降(jiàng)了30%的续(xù)航时间。因此改进云台的耗电,尽量减少云(yún)台对电池的(de)消耗,将省下来的电优(yōu)先供(gòng)给无人机续航。
在未来,航拍(pāi)无人机与VR技(jì)术结合(hé)是发展的(de)潮流,但(dàn)同时,高清晰度的全景视频和(hé)照片都会带(dài)来大量数据需要处理,仅仅1080P清晰度的视频(pín),短短几秒中的视频(pín)估(gū)计也会几百MB以上,4K将会是天文数字。不过在数(shù)据的处(chù)理(lǐ)问题上,技术上的革新相信会在不久中出现,较为成(chéng)熟的产品也会有所诞生(shēng)。(转自宇辰(chén)网)

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