當攝像機遇到無人機

大疆創新（DJI）在短短幾年內成為民用無人機領域的領頭羊，憑借的是其技術過硬的載有航拍（飛行影像）系統的無人機產品，以至于直到現在，很多人一聽到“無人機”，第一反應就是“航拍”。對航拍來說，攝像機成為無人機不可或缺的配置。

靈眸 Osmo 口袋云臺相機，一款被譽為“口袋神器”的拍攝設備，不但輕便易用，更能拍出穩定的視頻，改變了一般消費者拍攝方式，大幅調低了視頻制作的門檻。

大疆創新作為一家專業的無人機公司，為什么能推出改變地面影像拍攝的設備？如果你了解無人機與手持影像穩定器，兩者之間千絲萬縷的關系，就能知道大疆為什么能推出地面的影像拍攝設備。

無人機與云臺

無人機飛行時需要傾側機身，所以機身晃動明顯，更需要影像穩定系統協助。影像增穩，向來都是拍攝視頻的一個重要課題。

以往，攝影師都使用路軌或飛貓等重型設備，在拍攝視頻時進行增穩，雖然增穩效果不錯，但使用起來不太方便。后來，相機加入光學防抖和電子防抖技術進行增穩，使用起來雖然方便，但增穩效果一般。

同樣的，影像增穩在航拍上也是一個特大難題。無人機飛行時，機身姿態會不斷改變，所以航拍相機遇上晃動的情況，比地面拍攝更為嚴重。直至大疆推出了禪思Z15無刷直驅云臺，才根本解決了航拍視頻晃動的問題；也因為如此，以后推出航拍無人機，大部份均標配云臺相機，帶來更穩定的航拍影像。

后來大眾通過無人機，認識到云臺能有效解決了航拍影像晃動的難題，并把云臺技術引入地面端，改良成手持穩定器，大眾才有一個方便使用、效果又好的影像增穩設備。例如大疆推出的禪思 Z15云臺，解決了航拍視頻晃動的問題。

但是，為什么原屬于空中的無人機，居然會改變了地面視頻拍攝的方式？這是因為無人機、云臺或是我們在地面上用的手持穩定器，都采用了類似的增穩技術，讓機器懂得“穩住”自己。

穩定技術和增穩算法

無人機的增穩技術是讓攝像機穩定拍攝的基礎。有過操作無人機經驗的飛手們，有可能遇上過大風吧？為什么無人機在疾風下，也不會被吹到東歪西倒？

▲無人機會感知自己的位置，調整電機輸出，然后回到合適位置

▲通過 PID 控制算法，無人機能在回調的同時，又能保持穩定

這是因為無人機傳感器（例如 GPS 或視覺系統）能感知無人機偏離了正確位置，然后無人機就會按著偏離位置和正確位置的距離，調整動力輸出，把無人機回調到合適位置。

以這樣的方式，無人機的云臺相機、或是地面上的手持穩定也能實現。當相機抖動時，穩定器里的陀螺儀會感測相機角度與正確角度的差距，然后通過改變電機動力，糾正相機指向；這樣，相機拍攝角度才不會出現太大變化，讓畫面變得更穩。

把無人機或相機合理回調，看起來很簡單，但要讓無人機或手持穩定器適應多變的環境，卻不是易事。

無人機在飛行時遇上疾風，其風力和風向都會不斷的變化；而用戶手持相機步行，起伏不定的地面也使相機向不同方向不斷晃動。當客觀環境不斷變化，系統就需要不斷頻繁調整，無人機或相機難免頻繁地晃來晃去，談不上穩定。

這時候，無人機云臺相機就更需要使用 PID 控制器 (Proportional-Integral-Derivative Controller)來增強穩定性。PID 控器是目前主流的機器人控制算法，大疆舉辦的RoboMaster機甲大師比賽、近年十分流行的自動駕駛汽車，也有用到以 PID 控制器為基礎的算法。

首先，傳感器會先感知無人機或云臺的位置變化，然后 PID 算出每次調整時出現的誤差數據，然后按客觀環境增加或減少調整的力度，避免系統頻繁大幅調整。無人機傳感器與 PID 控制算法配合，不但能讓無人機的回調位置更精準，也能避免機體頻繁晃動，增加飛行的穩定性。

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

無人機與手持穩定器，兩者有不少技術是互通的，所以無人機公司推出手持穩定器，不但不是跨界；相反，就是有了深厚的無人機技術積累，才能生產出如此小巧可靠的手持穩定器。