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消費(fèi)級(jí)航拍無(wú)人機(jī)技術(shù)迭代小史

2018-03-04 06:00陳忠歡
攝影世界 2018年2期
關(guān)鍵詞:圖傳全高清大疆

陳忠歡

當(dāng)下,無(wú)人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域正日漸擴(kuò)大。它可以是軍隊(duì)偵察的鷹眼,是救援勘察的先鋒;它也可以是攝影師手中的新拍攝工具,翱翔天際,窺探大地奧秘。甚至,它還可以擔(dān)當(dāng)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的重任,成為農(nóng)民的新“農(nóng)具”。相信未來(lái),隨著技術(shù)的迭代,無(wú)人機(jī)還會(huì)被開(kāi)發(fā)出更多用途,突破人們現(xiàn)在的想象。

在本期專題中,我們關(guān)注無(wú)人機(jī)中的民用消費(fèi)級(jí)航拍無(wú)人機(jī),這可能只是眾多無(wú)人機(jī)類型中的一個(gè)類別,但在近十年,相比原來(lái)昂貴的直升機(jī)航拍,消費(fèi)級(jí)航拍無(wú)人機(jī)的出現(xiàn)讓航拍變得更加平易近人, 同時(shí)它也成為攝影領(lǐng)域的一個(gè)器材亮點(diǎn)。

消費(fèi)級(jí)航拍無(wú)人機(jī)的技術(shù)也歷經(jīng)了數(shù)次迭代。在本篇中,我們?yōu)樽x者簡(jiǎn)單梳理消費(fèi)級(jí)航拍無(wú)人機(jī)的發(fā)展史,分享這一攝影新工具的技術(shù)進(jìn)步。

2009~2012:以飛控系統(tǒng)為核心技術(shù)的第一代小型多旋翼航拍無(wú)人機(jī)時(shí)期

2009年左右,市場(chǎng)上還沒(méi)有無(wú)人機(jī)整機(jī)出售,航拍機(jī)大多是由航模愛(ài)好者自行組裝的。方法是組裝四軸機(jī)架并安裝無(wú)刷電機(jī)和槳,通過(guò)無(wú)線電遙控器的混控程序設(shè)定來(lái)控制四個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)速度,實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操控四軸飛行器。

這時(shí)航拍無(wú)人機(jī)也不自帶拍攝功能,主要是搭載市面上一些運(yùn)動(dòng)相機(jī),比如GoPro等來(lái)完成拍攝。航拍器的穩(wěn)定性能主要靠飛行控制器,在2010~2012年市面上主要飛控產(chǎn)品有開(kāi)源的APM,大疆的Wookong-M、Naza-M等??梢哉f(shuō),2009年至2012年是以飛控系統(tǒng)為核心技術(shù)的第一代小型多旋翼航拍無(wú)人機(jī)時(shí)期。

2012~2014:第二代遠(yuǎn)距離高畫(huà)質(zhì)航拍無(wú)人機(jī)時(shí)期

市場(chǎng)需求是廠商科技創(chuàng)新的最主要?jiǎng)右?。組裝的無(wú)人機(jī)搭載運(yùn)動(dòng)相機(jī)拍攝出來(lái)的畫(huà)面并不是很理想。2012年至2014年,在以飛控系統(tǒng)為核心技術(shù)的基礎(chǔ)上,無(wú)刷云臺(tái)、高清廣角相機(jī)和Wi-Fi數(shù)字圖傳這三大核心技術(shù)直接驅(qū)動(dòng)消費(fèi)級(jí)航拍無(wú)人機(jī)進(jìn)入第二代遠(yuǎn)距離高畫(huà)質(zhì)航拍無(wú)人機(jī)。無(wú)人機(jī)廠商自主研發(fā)高清相機(jī)并集成到云臺(tái)成為了這一階段的趨勢(shì),“一體化”的第二代無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)理念逐步得到廣泛認(rèn)同。

2012年,大疆發(fā)布了全球首款三軸無(wú)刷電機(jī)直驅(qū)云臺(tái)禪思Z15-5N。Z15云臺(tái)出廠前已根據(jù)相機(jī)型號(hào)、鏡頭型號(hào)完成調(diào)試,只需要把相機(jī)安裝到飛行器上使用即可。用戶不用自行調(diào)整云臺(tái)或者改變其機(jī)械結(jié)構(gòu),也不用為相機(jī)增加其他外設(shè)如濾鏡、遮光罩。

2013年10月份,大疆推出Phantom 2 Vision,第一款真正意義上到手即飛的航拍無(wú)人機(jī)。Phantom 2 Vision是大疆首款搭載自主研發(fā)相機(jī)的航拍一體機(jī),搭載的相機(jī)型號(hào)為DJI FC20。這款產(chǎn)品是相機(jī)與無(wú)人機(jī)的一體化的開(kāi)端,為消費(fèi)者省去了安裝云臺(tái)相機(jī),設(shè)置圖傳接受信號(hào)等步驟,可以直接飛行。隨后,無(wú)人機(jī)廠家推出的一系列產(chǎn)品都走向“飛機(jī)+相機(jī)一體化”。

2014年,大疆發(fā)布Phantom 2 Vision+。云臺(tái)相機(jī)同樣采用1/2.3英寸CMOS傳感器,1400萬(wàn)像素,但在外形上發(fā)生了很大變化,更加小巧精致。同時(shí),內(nèi)置云臺(tái)的提升更明顯,系統(tǒng)采用了無(wú)刷電機(jī)代替早前的舵機(jī),增穩(wěn)效果也提升成了三軸增穩(wěn)。

2014~2015:第三代全高清航拍無(wú)人機(jī)時(shí)期

2014年,大疆發(fā)布了Lightbridge全高清數(shù)字圖傳系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)3公里的高清圖像(720P)實(shí)時(shí)傳輸功能。Lightbridge的發(fā)布可以說(shuō)開(kāi)啟了無(wú)人機(jī)高清航拍的時(shí)代,其最先應(yīng)用在大疆產(chǎn)品“悟”Inspire 1上。2014至2015年,全高清圖傳、4K相機(jī)和初級(jí)視覺(jué)懸停輔助系統(tǒng)三大核心技術(shù),加上GPS跟隨等輔助功能,消費(fèi)級(jí)航拍無(wú)人機(jī)進(jìn)入到第三代全高清航拍無(wú)人機(jī)時(shí)代。

2014年,Parrot發(fā)布無(wú)人機(jī) AR.Drone。Parrot是法國(guó)老牌的高科技公司,AR.Drone是首款具備超聲波加光流傳感器實(shí)現(xiàn)無(wú)GPS定位懸停功能的一體機(jī)。

2014年11月,大疆發(fā)布專業(yè)航拍無(wú)人機(jī)“悟”Inspire 1?!拔颉笔侨蚴卓钆鋫?K相機(jī),集成Lightbridge高清圖傳的一體化設(shè)計(jì)航拍四軸飛行器,同時(shí)配備超聲波加光流的視覺(jué)懸停輔助系統(tǒng)。通俗來(lái)說(shuō)就是全高清圖傳+4K相機(jī)+初級(jí)視覺(jué)懸停輔助。

2015年大疆發(fā)布了精靈Phantom 3系列。精靈Phantom3系列,包括Professional、Advanced、Standard三個(gè)版本。外觀上基本相像,拍攝的照片視頻,可以直接在DJI GO中進(jìn)行編輯快速分享到微信、微博和QQ等社交平臺(tái)。不同的是Professional版本支持4K拍攝,其他兩個(gè)版本畫(huà)質(zhì)也達(dá)到了1080P。

同年,大疆在北美最大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手3D Robotics也在同月發(fā)布新款四軸飛行器 SOLO。

2016至今:第四代智能視覺(jué)無(wú)人機(jī)時(shí)期

隨著智能硬件和技術(shù)的快速發(fā)展,以第三代全高清航拍無(wú)人機(jī)核心技術(shù)為基礎(chǔ),具備環(huán)境感知、視覺(jué)跟隨、自主避障和精確視覺(jué)懸停輔助系統(tǒng)等核心技術(shù)的消費(fèi)級(jí)航拍無(wú)人機(jī)進(jìn)入第四代智能視覺(jué)航拍無(wú)人機(jī)時(shí)代。

2016年3月份,大疆發(fā)布精靈系列Phantom 4,這臺(tái)無(wú)人機(jī)具備環(huán)境感知+視覺(jué)避障+視覺(jué)跟隨能力,可以說(shuō)是一臺(tái)智能視覺(jué)無(wú)人機(jī)。

2016年,大疆發(fā)布“御”Mavic pro,是大疆推出的首個(gè)折疊式設(shè)計(jì)的無(wú)人機(jī)。而在2017年,大疆發(fā)布史上最小無(wú)人機(jī)“曉”Spark。雖然 Spark 的體積很小,但相機(jī)具備1200 萬(wàn)像素、25mm F2.6 廣角鏡頭 、1/2.3 英寸 CMOS 傳感器,可拍攝 1080p/30fps 的高清視頻、增強(qiáng)型 Wi-Fi 高清圖傳、兩公里720P 視頻傳輸與控制距離等。

概念機(jī)型+先進(jìn)技術(shù)

概念機(jī)型并不是真實(shí)產(chǎn)品,但承載了人們對(duì)無(wú)人機(jī)的各種設(shè)想。早在2015年大疆就提出了概念機(jī)Phantom X,它“拋出即飛”甚至還可以在空中彩繪,讓你脫離手柄揮灑創(chuàng)意。近兩年Lily和Nixie兩臺(tái)無(wú)人機(jī)在這一方面取得一些進(jìn)展。endprint

Flight Wave航空航天系統(tǒng)公司和英國(guó)智能能源(Intelligent Energy)公司之間合作開(kāi)發(fā)了一款新型無(wú)人機(jī) Jupiter-H2。這款無(wú)人機(jī)最大的亮點(diǎn)是使用了氫燃料電池,據(jù)稱這種電池能大幅度提高無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力,充電數(shù)分鐘內(nèi)就能讓無(wú)人機(jī)持續(xù)飛行兩個(gè)小時(shí)。

同時(shí),特斯拉發(fā)布的概念型無(wú)人機(jī)Tesla Drone,充電20分鐘能飛一個(gè)小時(shí)。并且,這款無(wú)人機(jī)用雙設(shè)計(jì)螺旋槳作為無(wú)人機(jī)攝像機(jī)穩(wěn)定器,取代傳統(tǒng)采用視頻穩(wěn)定的萬(wàn)向節(jié)。

世界首款無(wú)線仿生魚(yú)無(wú)人機(jī)BIKI可以在60米深度潛水航拍。它采用55db超低噪音的橡膠仿生魚(yú)鰭,擺動(dòng)頻率低,可以安全拍攝水下生物。它搭載800萬(wàn)像素、150度超廣角防抖攝像頭,游速為1.12mph(1.8千米/小時(shí))

有一類無(wú)人機(jī)叫穿越機(jī),是一種純粹追求速度的機(jī)型。其中,由無(wú)人機(jī)競(jìng)速聯(lián)賽(DRL)工程團(tuán)隊(duì)打造的穿越機(jī)DRL RacerX是目前世界上最快的穿越機(jī),其時(shí)速可達(dá)289公里/時(shí),就連高性能汽車(chē)也望塵莫及。

航拍相機(jī)的技術(shù)更迭歷程

航拍相機(jī)主要包括兩大核心部件,一是飛行平臺(tái),二是影像系統(tǒng)。飛行器的安全性、穩(wěn)定性、可操作性及智能化程度是航拍飛行的基礎(chǔ);相機(jī)的畫(huà)質(zhì)直接影響航拍的作品,兩者缺一不可。

早期的航拍無(wú)人機(jī)往往攜帶GoPro運(yùn)動(dòng)相機(jī)或松下GH4、索尼A7等無(wú)反相機(jī)進(jìn)行航拍。無(wú)人機(jī)廠商和相機(jī)廠商各司其職。由于四軸航拍器可攜帶物品重量有限,體積小、重量輕、大廣角、功能全的運(yùn)動(dòng)相機(jī)GoPro成了飛行器掛載的第三方相機(jī)的首選。但是使用第三方相機(jī)不便于圖像傳輸,相機(jī)參數(shù)控制也不方便。從Phantom 2 Vision開(kāi)始,大疆開(kāi)始為消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品配備航拍相機(jī)。

禪思X3

2014年大疆發(fā)布專業(yè)航拍無(wú)人機(jī)“悟”Inspire 1的標(biāo)配相機(jī),支持最高4K/30fps的超高清和1080P/60fps的高清視頻錄制,以及最高 1200 萬(wàn)像素靜態(tài)照片拍攝,ISO范圍為100~3200。

禪思 X5&X5R

2015年9月大疆發(fā)布了兩款專業(yè)級(jí)航拍相機(jī)禪思X5 和 X5R。這兩款相機(jī)可搭載至“悟”Inspire 1,作為禪思X3相機(jī)的升級(jí),同時(shí)也支持經(jīng)緯M100和M600。兩款相機(jī)都采用M4/3傳感器,相比之前的1/2.3英寸傳感器有很大的升級(jí)。

禪思XT

時(shí)隔三個(gè)月,大疆和美國(guó)菲力爾公司(FLIR)聯(lián)合推出熱成像相機(jī)禪思XT,可安裝在“悟”Inspire 1、經(jīng)緯 M100和M600上。這款相機(jī)主要定位行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景,提供兩種規(guī)格的分辨率,640 ×512和336 × 256,有6款不同焦距的鏡頭供選擇,提供最多8倍的數(shù)字變焦。

禪思Z3

2016年7月,大疆推出首款變焦云臺(tái)相機(jī)禪思Z3,等效焦距22~77毫米,提供3.5倍光學(xué)變焦加兩倍無(wú)損數(shù)碼變焦。它采用了反作用輪增穩(wěn)技術(shù),讓相機(jī)長(zhǎng)焦端成像更清晰。

禪思X7

2017年,大疆發(fā)布全新的S35相機(jī)禪思 X7。它是為電影拍攝推出的一款自帶云臺(tái)的緊湊型S35相機(jī),目前可搭載在“悟”2上使用。它適配4款定焦鏡頭,焦距覆蓋16~50毫米,最大光圈均為F2.8。它還具有14擋超寬動(dòng)態(tài)范圍,可拍攝30幀/秒的6K CinemaDNG RAW和 5.2K Apple ProRes 視頻。

哈蘇中畫(huà)幅相機(jī)A5D

2017年7月份大疆推出高端空中攝影機(jī)系統(tǒng),這是大疆宣布收購(gòu)哈蘇部分股權(quán)后,雙方聯(lián)合推出的首個(gè)產(chǎn)品。該套裝由哈蘇中畫(huà)幅相機(jī)A5D+大疆的專業(yè)飛行器經(jīng)緯M600+專業(yè)三軸云臺(tái)“如影”Ronin-MX組成的,可用于繪圖與商業(yè)攝影。endprint

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