杂志汇航空知识

孙：航拍和拍飞机是两件截然不同的事，前者是利用航空器平台的高度优势进行拍摄，后者则是拍摄航空器，因为拍摄物多为飞机，所以又叫做飞机摄影。在摄影门类里，常有人将两者的关系搞错，将飞机摄影称为航空摄影。但这两者之间也有相通的地方，例如当摄影师搭乘飞机在空中拍摄另外一架飞机，这既是航空摄影，又是飞机摄影。这两者一个强调的是所处的位置（空中）或状态（飞行状态），另一个强调的是拍摄对象。我们今天讨论的无人机与航空摄影，其实就是将相机架设到无人机上，在空中进行拍摄工作，简称航拍，属于航空摄影。

记：为什么要进行航拍？有人机与无人机航拍的区别是什么？孙：航拍与在地面拍摄所能获得的信息是完全不同的。从航拍的历史说起，1858年，纳达尔成为有记载以来世界首位进行航拍的摄影师，当年，他驾驶气球在法国巴黎上空进行了拍摄，而航拍的军事用途则是在第一次世界大战期间由飞行员们进一步发展，其中，在法国北部城镇新沙佩勒进行的战役就充分利用了航拍技术获得的情报，成为航拍史上的经典。

而现代航拍则主要应用于科学研究、现场勘查、警用侦查与追捕、电视直播以及娱乐活动等。在无人机兴起之前，这些航拍工作大多由直升机为载具进行，现如今只不过将直升机换成了多旋翼无人机而已。这样做的好处显而易见，首先，拍摄成本大幅降低，罗宾逊R-22直升机每小时的飞行成本将近万元，一架欧直EC135的小时成本超过2万元，而小型多旋翼无人机的小时成本与直升机相比则可以忽略不计；其次，与直升机相比，无人机飞行受限制更少、安全性佳，它可以轻易穿梭于楼宇之间，即便出现故障，对环境的伤害也比直升机小很多；此外，无人机飞行也更加灵活，在小空间内可以轻松快捷的捕捉影像，这些都是直升机难以做到的。

但就航拍而言，无人机与有人机相比也有很大的局限性。首先，由于体量小，无人机的载重与续航能力大不如有人机，如现在市面上常见的某品牌航拍无人机，最大载重量不到500克，续航能力为18分钟，当拍摄一段长镜头或组照时，每18分钟左右就需要操控无人机降落更换电池，这样的续航时间对个人娱乐形式的拍摄基本足够，但对拍摄电影、大型活动或者执行勘测、巡逻、侦察等任务，18分钟就显得捉襟见肘了。在搭载设备上，除摄影机镜头外，高清直播还需要搭载大型云台以及用于数据传输的微波设备，这些就不是普通的航拍无人机所能比拟的。也许随着无人机的载重续航能力越来越强大，以后会有适合执行高清直播用的无人机，但那样的无人机可能仍然需要自己背一台发电机。

要获得稳定的航拍影像，图像稳定系统不可或缺。以SpaceCam航拍影像稳定系统为例，这是一款安装在直升机上的球型吊舱，内置3轴陀螺仪稳定器。这本是武装直升机机腹火炮的标准控制技术，但将其用在摄影上，却发挥了难以想象的作用——可以在使用长达1 000毫米焦距镜头的情况下航拍目标特写。小型3轴陀螺仪稳定器技术目前已广泛应用到航拍无人机上，性能较好甚至可以在定点悬停时进行超过3秒的慢曝光，这足以满足大多数航拍用户的需求。

但是要实现商业甚至工业级航拍工作，无人机的抗干扰能力依然太弱，速度大于5米/秒的4级和风就足以让无人机难以稳定，但体型、质量均很大的直升机则可轻松应对这样的风力。2015年6月，我曾在英国英吉利海峡比奇角的多佛白崖进行航拍，那是一片由细颗粒石灰石沉积形成的长达5公里的白色悬崖，崖壁垂直与蓝色的海面，加上陆地绿色的草坪，画面相当震撼，这样的自然景观只有通过航拍才能展现。景观美丽的地方自然条件往往十分恶劣，那天阵风频繁，最大瞬时风力达10米/秒，执行航拍任务的一台4轴无人机在拍摄一个由近到远、悬浮于海平面以上10米的长镜头时，突遇一个小小的下洗气流，坠落在海中。诚然，飞机也会遇到风切变，但它能抵抗的风力强度一定会比航拍无人机大得多。

当然这里的“简单”是相对租一架飞机进行拍摄。真正使用无人机航拍，尤其是商业拍摄还是比较讲究的。从硬件角度来讲，为保证画面质量，无论是视频还是照片，都不能使用那些随无人机原厂搭配的镜头拍摄。以现在市面上普及率最高的大疆Phantom3为例，其高配版所搭载的相机，感光器为1/2.3英寸CMOS（互补金属氧化物半导体），面积仅为6.16毫米×4.62毫米，标识的感光度为100-1 600（拍摄照片时），而由比例关系可以算出，一台全画幅单反相机1 600感光度的效果就相当于这台小相机的100感光度（感光度数值越低，画面噪点越低，画质越清晰），由此可见，真正要出商业作品，在相机这块就需做较大的调整，而搭载大型单反相机升空航拍则需要载重能力更强的飞行器。

其次是图传设备的选择。无人机在天上飞，你不仅得观察它的飞行姿态和轨迹，还得注意以它的视角看到的景象是怎样的，即FPV，第一人称视角，这就需要除遥控频段之外的另一个频段——图像传输频段的选择。目前主要有两类，一种是大家十分熟悉且免费的蓝牙频段，工作频率在2.4G赫兹，另一种是WiFi图传，它的传输距离比蓝牙频段的远，带宽也大，还可以通过加装高增益天线获得更大的传输距离。当然具体选择哪款还要根据自己的需求来定，目前市面上的几家公司的图传设备基本能满足各类航拍监视任务。

那么除了以上两个硬件设备外，最重要的就是航拍时的飞行线路、拍摄角度设计了。先说说无人机照片拍摄，个人在拍摄航空照片时，会避免与在地面上可能看到的相似构图，举例而言，让无人机在300米高度悬停，镜头冲下垂直于地面，就会拍出日常难以见到的图像，这是使用无人机航拍的朋友基本都会尝试的构图方法；另一种构图则是利用高度优势，使用广角镜头侧向俯拍宏观的自然景观，这也不难理解，我们平时在电影电视中见到的美军“捕食者”无人机拍摄的战区地面影像类似。需要注意的是拍摄此类照片时应注意观察光线的变化，顺光拍摄可以得到清晰锐利的景象，而逆光则可以利用地面建筑或植被的剪影以及可能存在的雾气，营造一种安静、空灵的气氛。

因为摄影本身其实是一个很主观的事情，所以在构图、技法上没有太多共性的内容。但航拍的共性在于，拍摄前需要了解当地当时大气的光学特征，如大气对光的折射、吸收和散射水平，大气红外光谱特征可从国家气象网查询，相对湿度、雾霾信息则更容易获得，这些自然因素会影响照片的色差、反差、清晰度等。此外，无论无人机的多轴稳定云台多好，也不能完全保证快门释放时画面一定是清晰的，尤其是当无人机飞行时，因此这就要留意相机的快门时间，一般情况下快门时间为1/125秒到1/250秒，而在距离拍摄物较近的时候，就需要适当加快快门速度，而为保证正确曝光，此时相机感光度就必须提高，高感光却会带来噪点，这是两个相悖的参数。

关于偏光镜与滤镜，我个人在拍摄时不常使用任何偏光镜与滤镜，但使用偏光镜的确可以减少大气烟雾的影响，从高空拍摄城市建筑、农村田野、牧区草原等黑白照片，适合选用黄色滤色镜或橙色滤色镜来减少烟雾的影响。如果是拍摄彩色照片，则偏光镜用处最多。航拍时，视角内远景和近景的光线路程相差很大，烟雾高度会引起像面照度不均的现象，此时选用渐变镜，既可减小不同程度的烟雾影响，又能补偿像面照度不均的现象。

无人机视频拍摄，则需要重视飞行路线设计，尤其是长镜头拍摄。此处的“长镜头”不是指镜头的外观尺寸或焦距的长短，也不是指镜头距离拍摄物的远近，而是指从开机拍摄到结束时的时间。长镜头多久算长没有绝对的标准，一般只要相对而言是时间较长的单一且不中断的镜头画面，均可这样称呼。无人机长镜头拍摄分为由操纵手操控和预先设定航路飞行两种，前者是通过操控手根据导演的需求，配合摄像师的要求驾驶无人机飞行，这种镜头的拍摄往往需要两个人默契配合，操控手关注飞行路线，摄像师关注镜头取景。而后者则是人为的为无人机注入飞行坐标 （通常由GPS差分获得），之后无人机便可按照指定路线飞，由于已经预先设定好了飞行线路和姿态，因此拍摄时可以不进行人工控制。

记：你认为无人机航拍在未来还有哪些价值？

孙：无人机航空摄影的价值十分巨大，因为它给了我们“上帝之眼”。工业用途上，除了我们熟知的电力巡线、环境研究、生态普查、大型活动直播与电影拍摄外，还有如地图绘制、航空考古。说到航空考古，一个典型的例子是在1995～1996年，考古学家利用航拍技术对柬埔寨吴哥窟进行了拍摄绘制，识别了在地面无法辨别的吴哥博瑞建筑群内的人工泳池与天然水池。如果将可见光成像设备更换为红/紫外设备，就可以通过对大面积土地成像后细微的色谱区别，辨识出哪里曾被使用过，这要比利用卫星拍摄的光谱图进行考古研究成本低很多。

当然，无人机航拍的应用远比以上所说的丰富，这需要每一个使用者去探索尝试，也需要无人机研制的技术团队从飞行控制、结构强度、电池效率等多个角度不断完善其性能。

此外，无人机航拍还有其极大的艺术价值。正如之前说到的“上帝之眼”，无人机的确给了人们一个重新看世界的角度，随着航拍无人机普及度越来越高，会有越来越多的人操控无人机飞上天空，自此打开艺术领域的新空间。我看到现在有各式各样的无人机航拍比赛，其中以2015国际无人机摄影大赛最为著名，这项比赛共有来自世界各地的5 000多幅作品参加。

值得一提的是，知名摄影师安德里亚斯·古斯基的许多作品也采用了“上帝视角”进行拍摄，虽然他的航拍是乘坐飞机航拍中国万里长城，使用大画幅相机创作。虽然古斯基的摄影境界一般人不能比拟，且他更多的是通过照片表达着一种“上帝视角”的思想，无人机航拍的确给了人们第三只眼，使视界从二维平面变为三维立体，这也许真的能改变人们认识世界的方式，而这也是我认为其最大的价值所在。

责任编辑：陈肖