當(dāng)攝像機(jī)遇到無人機(jī)

大疆創(chuàng)新（DJI）在短短幾年內(nèi)成為民用無人機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊，憑借的是其技術(shù)過硬的載有航拍（飛行影像）系統(tǒng)的無人機(jī)產(chǎn)品，以至于直到現(xiàn)在，很多人一聽到“無人機(jī)”，第一反應(yīng)就是“航拍”。對航拍來說，攝像機(jī)成為無人機(jī)不可或缺的配置。

靈眸 Osmo 口袋云臺相機(jī)，一款被譽(yù)為“口袋神器”的拍攝設(shè)備，不但輕便易用，更能拍出穩(wěn)定的視頻，改變了一般消費(fèi)者拍攝方式，大幅調(diào)低了視頻制作的門檻。

大疆創(chuàng)新作為一家專業(yè)的無人機(jī)公司，為什么能推出改變地面影像拍攝的設(shè)備？如果你了解無人機(jī)與手持影像穩(wěn)定器，兩者之間千絲萬縷的關(guān)系，就能知道大疆為什么能推出地面的影像拍攝設(shè)備。

無人機(jī)與云臺

無人機(jī)飛行時(shí)需要傾側(cè)機(jī)身，所以機(jī)身晃動(dòng)明顯，更需要影像穩(wěn)定系統(tǒng)協(xié)助。影像增穩(wěn)，向來都是拍攝視頻的一個(gè)重要課題。

以往，攝影師都使用路軌或飛貓等重型設(shè)備，在拍攝視頻時(shí)進(jìn)行增穩(wěn)，雖然增穩(wěn)效果不錯(cuò)，但使用起來不太方便。后來，相機(jī)加入光學(xué)防抖和電子防抖技術(shù)進(jìn)行增穩(wěn)，使用起來雖然方便，但增穩(wěn)效果一般。

同樣的，影像增穩(wěn)在航拍上也是一個(gè)特大難題。無人機(jī)飛行時(shí)，機(jī)身姿態(tài)會(huì)不斷改變，所以航拍相機(jī)遇上晃動(dòng)的情況，比地面拍攝更為嚴(yán)重。直至大疆推出了禪思Z15無刷直驅(qū)云臺，才根本解決了航拍視頻晃動(dòng)的問題；也因?yàn)槿绱?，以后推出航拍無人機(jī)，大部份均標(biāo)配云臺相機(jī)，帶來更穩(wěn)定的航拍影像。

后來大眾通過無人機(jī)，認(rèn)識到云臺能有效解決了航拍影像晃動(dòng)的難題，并把云臺技術(shù)引入地面端，改良成手持穩(wěn)定器，大眾才有一個(gè)方便使用、效果又好的影像增穩(wěn)設(shè)備。例如大疆推出的禪思 Z15云臺，解決了航拍視頻晃動(dòng)的問題。

但是，為什么原屬于空中的無人機(jī)，居然會(huì)改變了地面視頻拍攝的方式？這是因?yàn)闊o人機(jī)、云臺或是我們在地面上用的手持穩(wěn)定器，都采用了類似的增穩(wěn)技術(shù)，讓機(jī)器懂得“穩(wěn)住”自己。

穩(wěn)定技術(shù)和增穩(wěn)算法

無人機(jī)的增穩(wěn)技術(shù)是讓攝像機(jī)穩(wěn)定拍攝的基礎(chǔ)。有過操作無人機(jī)經(jīng)驗(yàn)的飛手們，有可能遇上過大風(fēng)吧？為什么無人機(jī)在疾風(fēng)下，也不會(huì)被吹到東歪西倒？

▲無人機(jī)會(huì)感知自己的位置，調(diào)整電機(jī)輸出，然后回到合適位置

▲通過 PID 控制算法，無人機(jī)能在回調(diào)的同時(shí)，又能保持穩(wěn)定

這是因?yàn)闊o人機(jī)傳感器（例如 GPS 或視覺系統(tǒng)）能感知無人機(jī)偏離了正確位置，然后無人機(jī)就會(huì)按著偏離位置和正確位置的距離，調(diào)整動(dòng)力輸出，把無人機(jī)回調(diào)到合適位置。

以這樣的方式，無人機(jī)的云臺相機(jī)、或是地面上的手持穩(wěn)定也能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)相機(jī)抖動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定器里的陀螺儀會(huì)感測相機(jī)角度與正確角度的差距，然后通過改變電機(jī)動(dòng)力，糾正相機(jī)指向；這樣，相機(jī)拍攝角度才不會(huì)出現(xiàn)太大變化，讓畫面變得更穩(wěn)。

把無人機(jī)或相機(jī)合理回調(diào)，看起來很簡單，但要讓無人機(jī)或手持穩(wěn)定器適應(yīng)多變的環(huán)境，卻不是易事。

無人機(jī)在飛行時(shí)遇上疾風(fēng)，其風(fēng)力和風(fēng)向都會(huì)不斷的變化；而用戶手持相機(jī)步行，起伏不定的地面也使相機(jī)向不同方向不斷晃動(dòng)。當(dāng)客觀環(huán)境不斷變化，系統(tǒng)就需要不斷頻繁調(diào)整，無人機(jī)或相機(jī)難免頻繁地晃來晃去，談不上穩(wěn)定。

這時(shí)候，無人機(jī)云臺相機(jī)就更需要使用 PID 控制器 (Proportional-Integral-Derivative Controller)來增強(qiáng)穩(wěn)定性。PID 控器是目前主流的機(jī)器人控制算法，大疆舉辦的RoboMaster機(jī)甲大師比賽、近年十分流行的自動(dòng)駕駛汽車，也有用到以 PID 控制器為基礎(chǔ)的算法。

首先，傳感器會(huì)先感知無人機(jī)或云臺的位置變化，然后 PID 算出每次調(diào)整時(shí)出現(xiàn)的誤差數(shù)據(jù)，然后按客觀環(huán)境增加或減少調(diào)整的力度，避免系統(tǒng)頻繁大幅調(diào)整。無人機(jī)傳感器與 PID 控制算法配合，不但能讓無人機(jī)的回調(diào)位置更精準(zhǔn)，也能避免機(jī)體頻繁晃動(dòng)，增加飛行的穩(wěn)定性。

同樣地，無人機(jī)云臺相機(jī)或手持穩(wěn)定器，也是通過這種方式穩(wěn)定鏡頭角度。所以要穩(wěn)住影像，并不是隨便買幾個(gè)傳感器就能解決，更需要通過深厚的算法積累，才能拍出來的畫面不會(huì)晃來晃去。

無人機(jī)與手持穩(wěn)定器，兩者有不少技術(shù)是互通的，所以無人機(jī)公司推出手持穩(wěn)定器，不但不是跨界；相反，就是有了深厚的無人機(jī)技術(shù)積累，才能生產(chǎn)出如此小巧可靠的手持穩(wěn)定器。