呂 不

（湖南師范大學,湖南 長沙 410081）

民用航拍無人機的興起對攝影發(fā)展的影響

呂 不

（湖南師范大學,湖南 長沙 410081）

隨著無人機技術的發(fā)展，航拍也應用到了越來越多的領域，對風光攝影、商業(yè)攝影、新聞攝影以及電影、紀錄片的拍攝都產(chǎn)生了重大的影響。通過對無人機的發(fā)展歷史、結(jié)構(gòu)特點以及對攝影發(fā)展的影響的分析與研究，展望了無人機攝影未來發(fā)展趨勢。

無人機；航拍；攝影藝術

航拍，是指利用飛機或其他航空飛行器從高空俯瞰大地的一種拍攝形式，從攝影發(fā)明之初的法國著名攝影家納達爾乘坐熱氣球俯拍巴黎開始，航拍就作為攝影的一種記錄形式存在。隨著科技的進步，從最初使用載人飛行器進行航拍，到實現(xiàn)無人機裝備照相機進行航拍，再到如今一體式的無人機航拍器，航拍技術發(fā)展迅速。特別是近幾年，無人機領域的制造廠商紛紛崛起，以中國大疆為代表的企業(yè)，迅速地開拓和占領市場，為無人機的推廣、應用起到非常重要的作用。航拍改變了攝影者的視角，使得攝影者能自由地選擇角度進行拍攝，可以輕易地以“上帝視角”看地球。

1 無人機的發(fā)展

無人機，是無人駕駛飛機的簡稱，是一種以無線電遙控或由自身程序控制為主的不載人飛機[1]。無人機的發(fā)明，最初是應用在軍事領域，主要用于軍事偵查、武器定位和作為靶機進行測試訓練等。目前民用市場比較常用的是多旋翼飛行器，特別是四旋翼飛行器，它是在2005年左右，由科學家研制出穩(wěn)定的多旋翼無人機自動控制器之后，眾多研究者才開始研發(fā)和使用多旋翼飛行器。早期的無人機航拍是從航模愛好者把相機安裝到多軸飛行器上進行盲拍開始，空中影像的應用領域被初次打開。

多旋翼民用無人機的發(fā)展歷程目前可以概括為4個階段：

1.1 第一代小型多旋翼航拍無人機

2009-2012年為第一個階段，一些偏向技術研發(fā)的航模愛好者組裝四軸機身，并安裝無刷電動機和槳，利用無線電遙控器的混控程序設定來控制4個螺旋槳的轉(zhuǎn)動速度，實現(xiàn)手動操控四軸飛行器。之后不久，市面上又推出了不同廠家的多旋翼控制器，可實現(xiàn)具備姿態(tài)增穩(wěn)的飛行控制方式，通過GPS定位系統(tǒng)實現(xiàn)戶外定位懸停和自主返航，并可外掛小型運動相機進行拍攝和視頻錄制[2]。

1.2 第二代遠距離高畫質(zhì)航拍無人機

2012年至2014年，在飛控系統(tǒng)為核心技術的基礎上，以無刷云臺、高清廣角相機和WiFi數(shù)字圖傳這三大核心技術，直接驅(qū)動消費類航拍無人機[2]。

1.3 第三代全高清航拍無人機

2014至2015年，在第二代航拍無人機核心技術的基礎上，發(fā)展了全高清圖傳、4K相機和初級視覺懸停輔助系統(tǒng)三大核心技術，并增加如GPS跟隨等輔助功能[2]。

1.4 第四代智能視覺航拍無人機

2016年以來，隨著智能硬件和技術的快速發(fā)展，以第三代全高清航拍無人機核心技術為基礎，具備環(huán)境感知、視覺跟隨、自主避障和精確視覺懸停輔助系統(tǒng)等核心技術。

無人機

2 無人機的結(jié)構(gòu)與特點

無人機飛行器分為三類：固定翼飛行器、直升機和多旋翼飛行器。固定翼飛行器，顧名思義就是翅膀形狀固定，靠流過機翼的風提高升力，動力包括槳和助推發(fā)動機，它起飛時需要助跑，降落時需要滑行，但它是續(xù)航時間最長、飛行效率最高、載荷量最大的無人機；直升機的特點是靠一個或者兩個主旋翼提供升力，動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、整套復雜的槳調(diào)節(jié)系統(tǒng)和槳，直升機的優(yōu)點是可以垂直起降，續(xù)航時間和載荷量都比較中庸；多旋翼飛行器是4個或者更多個旋翼組成的直升機，也能垂直起降，它的機械結(jié)構(gòu)相對簡單，動力系統(tǒng)也只需要電機直接連槳就行，多旋翼飛行器的特點是機械結(jié)構(gòu)簡單，能垂直起降，維護成本低，但續(xù)航時間短，載荷量也小[3]。

目前民用市場比較成熟的主流產(chǎn)品是四旋翼飛行器，它具有成本低、機動靈活、影像實時傳輸?shù)忍攸c。在硬件方面，機身通常采用金屬、碳釬維、玻璃鋼等多種材料制作而成；在軟件方面，一個完善的航拍系統(tǒng)通常包括：動力技術、平臺技術、導航技術、通信技術、交互技術、芯片技術等應用平臺的建設。

3 攝影的發(fā)展歷程

攝影自誕生之日起距今發(fā)展已近180年的歷史，是屬于年輕的藝術表現(xiàn)形式，同時也是科技發(fā)展的產(chǎn)物，每一次攝影技術的重大變革都是依靠科技發(fā)展的力量。攝影術的誕生要具備兩個基本條件：一是需要具有光學成像特性的暗箱；二是需要具有光學記錄特征的材料（或稱感光材料）。攝影的發(fā)展一直著力于這兩個基本條件的改進。

暗箱的發(fā)展，在17世紀中期就有人根據(jù)巴布羅的設想，借助小孔成像和透鏡原理，發(fā)明了用于觀看景物的暗箱，被用來作為藝術家畫畫的輔助工具。在1839年攝影術被認可時，照相機機身由木制暗箱組成，并且根據(jù)感光材料的不同和客戶需求的不同，暗箱尺寸大小也不同，直到1888年美國柯達公司發(fā)明了安裝膠卷的方箱照相機，1914年德國徠卡公司的巴納克研制出第一臺35毫米的小型徠卡原型機，這對攝影的普及有著重要的影響，攝影也從笨拙的大機器時代步入了輕巧的手持相機時代。每一次的感光材料的發(fā)展給攝影都帶來了便利，從攝影發(fā)明之初的“銀版攝影法”、“卡羅式攝影法”、“玻璃濕板攝影法”、“干版與膠片”，再到如今的數(shù)字時代，既有中畫幅的傳感器和也有比指甲蓋還小的傳感器。

而隨著科技的發(fā)展，相機的功能越來越強大，相機越做越精細，相機的形狀也會被顛覆和重新定義，特別是現(xiàn)在“輕”攝影時代，以智能手機為代表的拍攝形式，正在慢慢模糊著“攝影”的界限，并延伸了攝影廣度，全面地普及了攝影。也正因為攝影器材的輕便性，才能把攝影系統(tǒng)應用到無人機上，實行智能遙控拍攝，實時圖傳，為無人機航拍提供了便利。

4 無人機對攝影發(fā)展的影響以及存在的問題

無人機航拍作為攝影記錄的一種形式，利用航拍作為技術手段，除了應用在專業(yè)攝影領域以外，在其他領域也得到比較廣泛的應用，如警務應急、火場指揮、交通管理、搶險救災、環(huán)境評估、管線巡查、房地產(chǎn)管理等等，無人機航拍的功能得到了充分的展現(xiàn)。

4.1 新聞的角度

新聞需要快速、及時、準確地報道現(xiàn)場情況，航拍能夠及時到達人類一時無法到達的現(xiàn)場高度。如天津大爆炸，攝影記者利用無人機航拍，拍攝到震撼的全景照片，及時全面地記錄下了大爆炸的慘狀，并且在世界新聞攝影大賽中獲獎；比如現(xiàn)在的中央新聞聯(lián)播中，也時常出現(xiàn)航拍的鏡頭來介紹某一個地區(qū)或某一個景點的全貌，給人們提供了更加直觀的視覺感受；再比如抗洪搶險、交通擁堵等場景，無人機航拍能及時傳送照片拍攝視頻，為現(xiàn)場調(diào)度指揮決策提供了及時性的參考，為新聞攝影的記錄與傳播提供了便利

4.2 商業(yè)攝影的角度

從最初的航模拍攝動輒幾十萬、上百萬人民幣的成本，需要團隊操作，風險系數(shù)大，到目前1、2萬元的航拍器，甚至有的入門級不到5000元，可單人操控，并且具備了相當強的操控性能和成像效果。無論是攝像還是攝影，民用無人機的發(fā)展大大降低了成本，操作簡單，容易上手，提高了商業(yè)競爭力，對一些城市景觀項目和大型室外項目的拍攝，提高了安全性，降低了運營成本，方便快捷。

4.3 影視節(jié)目和電影制作的角度

綜藝節(jié)目《爸爸去哪兒》的成功，讓人們對節(jié)目中的航拍鏡頭印象深刻，而此類戶外真人秀綜藝節(jié)目的攝制播出，也讓航拍無人機充分展示了它的技術優(yōu)勢，成為戶外真人秀綜藝節(jié)目必備的重要拍攝裝備。如《爸爸去哪兒》攝影組是采用了六軸旋翼無人機，其特點是飛行穩(wěn)定、續(xù)航能力強，前期大量的航拍鏡頭為后期節(jié)目的制作提供了豐富、精彩的素材。此后，在其他戶外綜藝節(jié)目中也相繼模仿使用。如《舌尖上的中國》“心傳”篇中給人印象深刻的一段關于掛面的故事中，其中利用無人機拍攝了一段長達17秒的長鏡頭，鏡頭從掛面爺爺?shù)膬鹤佣酥伦龅膾烀孀叱鲩T開始，掃過一排排掛在院子里的掛面，隨后緩慢拉升，掠過正在吃飯的一家人，到達小院二樓的高度并繼續(xù)攀升后退，直到整個小院、村落、高原全景都在畫面中[4]。整個鏡頭經(jīng)過精心策劃，利用六旋翼飛行器拍攝而成，這種六旋翼飛行器的穩(wěn)定性較高，是電影、電視劇和紀錄片拍攝的主流飛行器。2015年4月24日，全球首部用無人機拍攝的微電影《“無人”救援》在河南南陽無人機文化小鎮(zhèn)正式開機，此影片由多家影視機構(gòu)聯(lián)合拍攝制作，時長15分鐘，片中包含故事情節(jié)與對白，而這部短片的最大亮點在于全部鏡頭都用無人機進行拍攝，這在業(yè)界尚屬首次。在商業(yè)電影的拍攝中，無人機航拍鏡頭的應用也越來越多。

4.4 攝影愛好者角度

無人機航拍的低門檻、低價格和易操作性，使得越來越多的攝影業(yè)余愛好者加入了無人機航拍隊伍的行列，提升了無人機市場的熱度。

4.5 當前無人機的發(fā)展中存在的問題

4.5.1 一體式無人機成像質(zhì)量的改進 目前無人機公司所發(fā)布的攝像頭像素為1600萬-2000萬，視頻為4K左右，但真正需要解決的是傳感器與鏡頭分辨率的問題，目前大疆“悟-RAW”型號推出禪思X5S相機在成像上有所提升，希望廠家能研發(fā)出更高分辨率、成像效果更好的機載相機。

4.5.2 拍攝模式的復雜程度與飛行技術的難度之間的平衡。這在專業(yè)級飛行器中是通過雙控來實現(xiàn)，一人負責飛行，一人負責拍攝。但在單控板中還需要單人操作飛行器與實時拍攝。

4.5.3 電池的穩(wěn)定性與圖傳信號的抗干擾性問題 這是航拍飛行器的核心問題之一，目前最新型的飛行器如大疆精靈P4P以及大疆悟2，續(xù)航能力都已經(jīng)到了30分鐘，圖傳范圍已經(jīng)到了7000米，但電池技術仍需鞏固和穩(wěn)定。

4.5.4 安全問題 無人機的飛行高度可以達到1000米甚至可以更高，安全問題主要來自兩個方面，一方面是自身飛行安全問題，防止墜機，特別是在人群密集區(qū)域，十分危險；二是無人機的飛行范圍和高度是否會引起民航客機、戰(zhàn)斗機等飛行器的公共安全問題。

5 結(jié)語

目前無人機航拍器的制造雖然還處于初級上升階段，但通過近幾年的發(fā)展，從各大無人機品牌的銷售情況我們能看出，大家對無人機充滿熱情，并且這種熱情還會持續(xù)下去。在技術方面，隨著一代代無人機技術的創(chuàng)新改進，廣大使用者所要求的安全、穩(wěn)定、高像素、續(xù)航時間長等一系列問題，會逐步得到解決，功能會更加強大。在攝影方面，當無人機飛行的安全與穩(wěn)定等因素得到提升后，航拍攝影技術的提升，對使用者來說是最重要的事。正如前人所說：“一部好的打印機，自己打不出一篇好的文章?！睙o人機航拍的攝影技術問題，是拍攝者對時機的把握、對光影的把握和對美學的把握，最終都會回到攝影的基本原則上來，而無人機航拍能提供的，只是我們觀看視角的改變，可以利用無人機自由地在各種高度，利用各種角度進行拍攝，這種改變正是一部分攝影者們所熱衷的，這也為攝影拍攝提供了更多的可能。

[1]王樹源.國外軍用無人機發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].硅谷.中國科學技術協(xié)會，2014（18）：5-7.

[2]宇辰網(wǎng).零度、Yuneec、大疆、Parrot逐鹿江湖，無人機發(fā)展史讓你懂更多_宇辰網(wǎng)_讓世界讀懂無人機_全球?qū)I(yè)無人資訊 電商 大數(shù)據(jù)服務平臺[EB/OL].(2016.5.4).http://www.yuchen360.com/ news/7362-0-0.html

[3]鄒桐.淺談PID控制算法對四軸飛行器的重要性[J].電腦知識與技術，2015（24）：177-178

[4]和訊網(wǎng).“舌尖2”導演曾被“放鴿子”拍倆小時只用幾個鏡頭[EB/OL].(2014.6.4).http://news.hexun.com/2014-06-04/165386011.html

湖南省教育廳教改項目（編號：2016400117）

呂不（1983-），男，湖南師范大學文學院，講師。E-mail:43443568@qq.com

2017-02-10