民用航拍无人机的兴起对摄影发展的影响

2017-04-17吕不

湖南包装 2017年1期

关键词：旋翼航拍飞行器

吕不

（湖南师范大学,湖南长沙 410081）

民用航拍无人机的兴起对摄影发展的影响

吕不

（湖南师范大学,湖南长沙 410081）

随着无人机技术的发展，航拍也应用到了越来越多的领域，对风光摄影、商业摄影、新闻摄影以及电影、纪录片的拍摄都产生了重大的影响。通过对无人机的发展历史、结构特点以及对摄影发展的影响的分析与研究，展望了无人机摄影未来发展趋势。

无人机；航拍；摄影艺术

航拍，是指利用飞机或其他航空飞行器从高空俯瞰大地的一种拍摄形式，从摄影发明之初的法国著名摄影家纳达尔乘坐热气球俯拍巴黎开始，航拍就作为摄影的一种记录形式存在。随着科技的进步，从最初使用载人飞行器进行航拍，到实现无人机装备照相机进行航拍，再到如今一体式的无人机航拍器，航拍技术发展迅速。特别是近几年，无人机领域的制造厂商纷纷崛起，以中国大疆为代表的企业，迅速地开拓和占领市场，为无人机的推广、应用起到非常重要的作用。航拍改变了摄影者的视角，使得摄影者能自由地选择角度进行拍摄，可以轻易地以“上帝视角”看地球。

1 无人机的发展

无人机，是无人驾驶飞机的简称，是一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人飞机[1]。无人机的发明，最初是应用在军事领域，主要用于军事侦查、武器定位和作为靶机进行测试训练等。目前民用市场比较常用的是多旋翼飞行器，特别是四旋翼飞行器，它是在2005年左右，由科学家研制出稳定的多旋翼无人机自动控制器之后，众多研究者才开始研发和使用多旋翼飞行器。早期的无人机航拍是从航模爱好者把相机安装到多轴飞行器上进行盲拍开始，空中影像的应用领域被初次打开。

多旋翼民用无人机的发展历程目前可以概括为4个阶段：

1.1 第一代小型多旋翼航拍无人机

2009-2012年为第一个阶段，一些偏向技术研发的航模爱好者组装四轴机身，并安装无刷电动机和桨，利用无线电遥控器的混控程序设定来控制4个螺旋桨的转动速度，实现手动操控四轴飞行器。之后不久，市面上又推出了不同厂家的多旋翼控制器，可实现具备姿态增稳的飞行控制方式，通过GPS定位系统实现户外定位悬停和自主返航，并可外挂小型运动相机进行拍摄和视频录制[2]。

1.2 第二代远距离高画质航拍无人机

2012年至2014年，在飞控系统为核心技术的基础上，以无刷云台、高清广角相机和WiFi数字图传这三大核心技术，直接驱动消费类航拍无人机[2]。

1.3 第三代全高清航拍无人机

2014至2015年，在第二代航拍无人机核心技术的基础上，发展了全高清图传、4K相机和初级视觉悬停辅助系统三大核心技术，并增加如GPS跟随等辅助功能[2]。

1.4 第四代智能视觉航拍无人机

2016年以来，随着智能硬件和技术的快速发展，以第三代全高清航拍无人机核心技术为基础，具备环境感知、视觉跟随、自主避障和精确视觉悬停辅助系统等核心技术。

无人机

2 无人机的结构与特点

无人机飞行器分为三类：固定翼飞行器、直升机和多旋翼飞行器。固定翼飞行器，顾名思义就是翅膀形状固定，靠流过机翼的风提高升力，动力包括桨和助推发动机，它起飞时需要助跑，降落时需要滑行，但它是续航时间最长、飞行效率最高、载荷量最大的无人机；直升机的特点是靠一个或者两个主旋翼提供升力，动力系统包括发动机、整套复杂的桨调节系统和桨，直升机的优点是可以垂直起降，续航时间和载荷量都比较中庸；多旋翼飞行器是4个或者更多个旋翼组成的直升机，也能垂直起降，它的机械结构相对简单，动力系统也只需要电机直接连桨就行，多旋翼飞行器的特点是机械结构简单，能垂直起降，维护成本低，但续航时间短，载荷量也小[3]。

目前民用市场比较成熟的主流产品是四旋翼飞行器，它具有成本低、机动灵活、影像实时传输等特点。在硬件方面，机身通常采用金属、碳钎维、玻璃钢等多种材料制作而成；在软件方面，一个完善的航拍系统通常包括：动力技术、平台技术、导航技术、通信技术、交互技术、芯片技术等应用平台的建设。

3 摄影的发展历程

摄影自诞生之日起距今发展已近180年的历史，是属于年轻的艺术表现形式，同时也是科技发展的产物，每一次摄影技术的重大变革都是依靠科技发展的力量。摄影术的诞生要具备两个基本条件：一是需要具有光学成像特性的暗箱；二是需要具有光学记录特征的材料（或称感光材料）。摄影的发展一直着力于这两个基本条件的改进。

暗箱的发展，在17世纪中期就有人根据巴布罗的设想，借助小孔成像和透镜原理，发明了用于观看景物的暗箱，被用来作为艺术家画画的辅助工具。在1839年摄影术被认可时，照相机机身由木制暗箱组成，并且根据感光材料的不同和客户需求的不同，暗箱尺寸大小也不同，直到1888年美国柯达公司发明了安装胶卷的方箱照相机，1914年德国徕卡公司的巴纳克研制出第一台35毫米的小型徕卡原型机，这对摄影的普及有着重要的影响，摄影也从笨拙的大机器时代步入了轻巧的手持相机时代。每一次的感光材料的发展给摄影都带来了便利，从摄影发明之初的“银版摄影法”、“卡罗式摄影法”、“玻璃湿板摄影法”、“干版与胶片”，再到如今的数字时代，既有中画幅的传感器和也有比指甲盖还小的传感器。

而随着科技的发展，相机的功能越来越强大，相机越做越精细，相机的形状也会被颠覆和重新定义，特别是现在“轻”摄影时代，以智能手机为代表的拍摄形式，正在慢慢模糊着“摄影”的界限，并延伸了摄影广度，全面地普及了摄影。也正因为摄影器材的轻便性，才能把摄影系统应用到无人机上，实行智能遥控拍摄，实时图传，为无人机航拍提供了便利。

4 无人机对摄影发展的影响以及存在的问题

无人机航拍作为摄影记录的一种形式，利用航拍作为技术手段，除了应用在专业摄影领域以外，在其他领域也得到比较广泛的应用，如警务应急、火场指挥、交通管理、抢险救灾、环境评估、管线巡查、房地产管理等等，无人机航拍的功能得到了充分的展现。

4.1 新闻的角度

新闻需要快速、及时、准确地报道现场情况，航拍能够及时到达人类一时无法到达的现场高度。如天津大爆炸，摄影记者利用无人机航拍，拍摄到震撼的全景照片，及时全面地记录下了大爆炸的惨状，并且在世界新闻摄影大赛中获奖；比如现在的中央新闻联播中，也时常出现航拍的镜头来介绍某一个地区或某一个景点的全貌，给人们提供了更加直观的视觉感受；再比如抗洪抢险、交通拥堵等场景，无人机航拍能及时传送照片拍摄视频，为现场调度指挥决策提供了及时性的参考，为新闻摄影的记录与传播提供了便利

4.2 商业摄影的角度

从最初的航模拍摄动辄几十万、上百万人民币的成本，需要团队操作，风险系数大，到目前1、2万元的航拍器，甚至有的入门级不到5000元，可单人操控，并且具备了相当强的操控性能和成像效果。无论是摄像还是摄影，民用无人机的发展大大降低了成本，操作简单，容易上手，提高了商业竞争力，对一些城市景观项目和大型室外项目的拍摄，提高了安全性，降低了运营成本，方便快捷。

4.3 影视节目和电影制作的角度

综艺节目《爸爸去哪儿》的成功，让人们对节目中的航拍镜头印象深刻，而此类户外真人秀综艺节目的摄制播出，也让航拍无人机充分展示了它的技术优势，成为户外真人秀综艺节目必备的重要拍摄装备。如《爸爸去哪儿》摄影组是采用了六轴旋翼无人机，其特点是飞行稳定、续航能力强，前期大量的航拍镜头为后期节目的制作提供了丰富、精彩的素材。此后，在其他户外综艺节目中也相继模仿使用。如《舌尖上的中国》“心传”篇中给人印象深刻的一段关于挂面的故事中，其中利用无人机拍摄了一段长达17秒的长镜头，镜头从挂面爷爷的儿子端着新做的挂面走出门开始，扫过一排排挂在院子里的挂面，随后缓慢拉升，掠过正在吃饭的一家人，到达小院二楼的高度并继续攀升后退，直到整个小院、村落、高原全景都在画面中[4]。整个镜头经过精心策划，利用六旋翼飞行器拍摄而成，这种六旋翼飞行器的稳定性较高，是电影、电视剧和纪录片拍摄的主流飞行器。2015年4月24日，全球首部用无人机拍摄的微电影《“无人”救援》在河南南阳无人机文化小镇正式开机，此影片由多家影视机构联合拍摄制作，时长15分钟，片中包含故事情节与对白，而这部短片的最大亮点在于全部镜头都用无人机进行拍摄，这在业界尚属首次。在商业电影的拍摄中，无人机航拍镜头的应用也越来越多。

4.4 摄影爱好者角度

无人机航拍的低门槛、低价格和易操作性，使得越来越多的摄影业余爱好者加入了无人机航拍队伍的行列，提升了无人机市场的热度。

4.5 当前无人机的发展中存在的问题

4.5.1 一体式无人机成像质量的改进目前无人机公司所发布的摄像头像素为1600万-2000万，视频为4K左右，但真正需要解决的是传感器与镜头分辨率的问题，目前大疆“悟-RAW”型号推出禅思X5S相机在成像上有所提升，希望厂家能研发出更高分辨率、成像效果更好的机载相机。

4.5.2 拍摄模式的复杂程度与飞行技术的难度之间的平衡。这在专业级飞行器中是通过双控来实现，一人负责飞行，一人负责拍摄。但在单控板中还需要单人操作飞行器与实时拍摄。

4.5.3 电池的稳定性与图传信号的抗干扰性问题这是航拍飞行器的核心问题之一，目前最新型的飞行器如大疆精灵P4P以及大疆悟2，续航能力都已经到了30分钟，图传范围已经到了7000米，但电池技术仍需巩固和稳定。

4.5.4 安全问题无人机的飞行高度可以达到1000米甚至可以更高，安全问题主要来自两个方面，一方面是自身飞行安全问题，防止坠机，特别是在人群密集区域，十分危险；二是无人机的飞行范围和高度是否会引起民航客机、战斗机等飞行器的公共安全问题。

5 结语

目前无人机航拍器的制造虽然还处于初级上升阶段，但通过近几年的发展，从各大无人机品牌的销售情况我们能看出，大家对无人机充满热情，并且这种热情还会持续下去。在技术方面，随着一代代无人机技术的创新改进，广大使用者所要求的安全、稳定、高像素、续航时间长等一系列问题，会逐步得到解决，功能会更加强大。在摄影方面，当无人机飞行的安全与稳定等因素得到提升后，航拍摄影技术的提升，对使用者来说是最重要的事。正如前人所说：“一部好的打印机，自己打不出一篇好的文章。”无人机航拍的摄影技术问题，是拍摄者对时机的把握、对光影的把握和对美学的把握，最终都会回到摄影的基本原则上来，而无人机航拍能提供的，只是我们观看视角的改变，可以利用无人机自由地在各种高度，利用各种角度进行拍摄，这种改变正是一部分摄影者们所热衷的，这也为摄影拍摄提供了更多的可能。

[1]王树源.国外军用无人机发展现状与趋势[J].硅谷.中国科学技术协会，2014（18）：5-7.

[2]宇辰网.零度、Yuneec、大疆、Parrot逐鹿江湖，无人机发展史让你懂更多_宇辰网_让世界读懂无人机_全球专业无人资讯电商大数据服务平台[EB/OL].(2016.5.4).http://www.yuchen360.com/ news/7362-0-0.html

[3]邹桐.浅谈PID控制算法对四轴飞行器的重要性[J].电脑知识与技术，2015（24）：177-178

[4]和讯网.“舌尖2”导演曾被“放鸽子”拍俩小时只用几个镜头[EB/OL].(2014.6.4).http://news.hexun.com/2014-06-04/165386011.html