遙控多軸航拍系統在影視制作中的運用

王一軒

解放軍南京政治學院信息管理中心，

多軸飛行器是一種配備兩個以上旋翼軸的旋翼航空器，由安裝在軸末端的發動機，通常是電動機驅動，帶動旋翼產生上升動力。與直升機不同，多軸飛行器旋翼的角度固定，通過微調每個發動機的輸出功率改變旋翼的轉速，用不同旋翼之間的速度差所形成的力矩實現飛行器的前進、俯仰、平移、轉向等動作。由于每只旋翼的直徑較小，相鄰槳葉轉向相反，且與飛行器支架剛性連接，活動部件很少。因此，與同為可以懸停的直升機相比，同級別的多軸飛行器本身的固有振動較小。基于這個突出特點，多軸飛行器是天然的航拍平臺，輔之以多功能遙控器、航拍云臺、攝像設備，多軸飛行器即可搖身一變，升級為遙控多軸航拍系統。遙控多軸航拍系統具備審批簡單、成本低廉、體積小巧、操作簡便、場地要求低等特點，已經在航拍領域奠定了一定的地位。

當然，遙控多軸航拍系統也并非完美無缺，基于現有技術條件，抗風能力弱、飛行范圍小、續航時間短、特技動作少、飛行速度慢等缺陷還難以完全克服，在一定程度上制約了該系統應用范圍的拓展，難以從根本上取代載人飛行器和傳統無人航拍器材的主導地位。

1 遙控多軸航拍系統的優勢

1.1 飛行審批手續簡單

目前，我國對民用航空采取的是比較嚴格的管制措施，《中國人民共和國航空法》第七十四條規定：民用航空器在管制空域內進行飛行活動，應當取得空中交通管制單位的許可。這就要求任何單位或個人的飛行都需要向空中交通管制單位申報。不僅報批周期較長，而且對申報主題的資格限制也相當嚴格——一般單位或個人很難得到審批。相對而言，小型無人飛行具備體積小巧、飛行高度低、飛行速度慢等特點，在非特殊區域外飛行時，基本不需要審批。因此，使用小型無人飛行器進行航拍無疑具有得天獨厚的優勢。

1.2 設計制作成本低廉

遙控多軸航拍系統在本質上屬于航空模型，所需要的設計方案、配件、耗材等在市場上隨處可見，購置便利。尤其是近年來迅速普及的遙控多軸飛行器，與傳統的固定翼飛機、直升機相比，具備整體設計簡單、電氣件一體化、機械結構堅固、制作過程簡單等突出特點，對制作者動手能力的要求亦較低，只需經過簡單培訓，初學者也能制作出簡單的遙控多軸飛行器。

1.3 操作簡單不易失控

目前，遙控多軸航拍飛行器必備的飛行控制系統均內置有智能失控保護裝置，通過與GPS 和遙控器交聯，能夠實時感知飛行器的飛行姿態，并做出反饋，精確調整各個發動機的功率，實現飛行器的平穩控制。另外，智能失控保護裝置還能確保飛行器在失去遙控信號的極端情況下，也能自動懸停，并在信號消失且無法恢復的情況下，精確找到起飛點，以事先確定的安全路線和高度自動降落，最大程度上避免飛行器的墜毀。

1.4 飛行環境要求較低

多軸飛行器的體積優勢令其在起飛與降落環節對場地的要求極低。我單位配備的是國產大疆四軸飛行器，最小攜行狀態直徑約0.6m，工作狀態直徑約0.9m。通過測試，其最小安全起降面積不超過9m2，最低安全起飛高度不超過3 米，最近安全遙控距離不超過2 米，對航拍環境的要求極低，非常適合在樓宇、景區等人群聚集的地方使用。同時，由于多軸飛行器的姿態控制是通過改變發動機輸出功率來實現，在數字化飛行控制系統的調節下，能夠實現飛行姿態的精確控制，對復雜環境的適應能力更強。無論是在街道、立交橋等復雜開放環境，還是在車庫、展會等密閉環境中，均能實現有效控制，將一旦發生墜機后造成附帶危險的可能性降至最低。

2 遙控多軸航拍系統的缺陷

2.1 飛行范圍小、續航時間短

就動力源來說，與傳統的油機相比，電機的功率密度較大，達到最大輸出功率的時間較短，且體積和振動均較小，安裝方面，后期維護簡單。因此，絕大多數航空模型選擇使用電機作為動力源，多軸飛行器亦不例外。目前主流的多軸飛行器使用的多為無刷電機。但是，使用電機作為動力源則無法回避電池能量密度低的天生缺陷。

與生物燃料相比，電池的能量密度較低，大約僅相當于汽油的1/30，持續輸出最大功率的時間太短。以目前我部使用的四軸飛行器來說，電池型號是雙天的XP50003GT-S，電壓11.1伏，容量5000 毫安，最長持續飛行時間僅為8 分鐘。出于安全考慮，持續飛行時間通常控制在6 分鐘以內。在執行拍攝任務時，如此短的時間僅能滿足一個鏡頭的拍攝需要，如果需要反復拍攝的話，只能通過多次起降來實現，拍攝效率較低。

2.2 飛行速度慢、特技動作少

就飛行原理來說，多軸飛行器的行進、平移和轉向所依靠的是不同槳葉之間的轉速差所產生的升力差。由于沒有配備專用的推進發動機，多軸飛行器的飛行速度較慢，在100 米以上拍攝移動畫面時會出現速度不足的感覺，畫面出現長時間停滯不動的現象，缺少航拍縱覽全景的流動感，所以在廣袤空曠的地域進行長距離、快速航拍時不宜使用。此外，多軸飛行器的外露連接部件多，亦不適合在林地、灌木間做比較復雜的機動動作。

2.3 飛行載荷小、抗風能力弱

多軸航拍系統的動力來自于電動機，雖然自身重量較小、提速較快，但冗余動力小，在提供正常飛行動力外，難以承載多余重量。就我部配備的多軸航拍系統來說，只能掛載重量不超過200 克的GOPRO 運動攝像機，且只能在4 級風的情況下飛行，如果地形復雜，需要機動，則飛行條件還需要降低，一般不能超過2 級風。

3 如何更好地發揮遙控多軸航拍系統的作用

3.1 做好前期籌劃，細節考慮周全

根據腳本制定周密的拍攝計劃方案，做到謀劃在先。在升空拍攝之前，要對拍攝范圍內的景物進行整體觀察和綜合分析，找出最能突出形象、氣質和品格的景物來，并根據影視拍攝連續性的特點，確定航拍線路、方位、高度和頻次等，形成連貫的攝制方案，爭取做到全局在胸，一次成功。

3.2 統籌工作全局，突出航拍特點

飛行器在空中拍攝時應選擇大氣透明度高的天氣和時間。除非特殊需要，操作時盡量不要迎著陽光方向拍攝，防止鏡頭進光。飛行時注意事先查看拍攝路線上方的電線、樹枝或其他障礙物。在環拍景物時，注意合理設置遙控地面站，或采用地面車輛伴隨控制的方式，避免失控發生。

3.3 靈活把握時機，提升拍攝效率

就現有技術條件，多軸航拍系統存在動力儲備小、飛行載荷低、抗風能力弱等天然缺陷，難以實現長距離、大范圍的拍攝任務，因此，在實施航拍過程中，一定要做好前期籌劃，選好起降點，規劃理想飛行線路，尤其要靈活運用氣象條件。以我部為例，盡管原則上不能在復雜氣候條件下使用遙控多軸航拍系統，但在具體情況的處理上則可靈活對待，例如拍攝部隊訓練時，在做好飛行路線規劃的前提下，提前完成設置起降場地、輸入GPS 信息等工作，即可在雨雪間隙擇機迅速起降，完成復雜條件下航拍任務。