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造无人机的大疆,如何生产出口袋神器?

2019-03-14 08:56 性质:转载 来源:天空之城
  灵眸 Osmo 口袋云台相机,不但轻便易用,更能拍出稳定的视频,改变了一般消费者拍摄方式,大幅调低了视频制作的门槛。  但大疆作...

  灵眸 Osmo 口袋云台相机,不但轻便易用,更能拍出稳定的视频,改变了一般消费者拍摄方式,大幅调低了视频制作的门槛。

  但大疆作为一家专业的无人机公司,为什么能推出改变地面影像拍摄的设备?今天就等疆哥为大家讲解一下,无人机与手持影像稳定器,两者之间千丝万缕的关系,就能知道大疆为什么能推出地面的影像拍摄设备。

  无人机与云台

  影像增稳,向来都是拍摄视频的一个重要课题。

  以往,摄影师都使用路轨或飞猫等重型设备,在拍摄视频时进行增稳,虽然增稳效果不错,但使用起来不太方便。后来,相机加入光学防抖和电子防抖技术进行增稳,使用起来虽然方便,但增稳效果一般。

  无人机飞行时需要倾侧机身,所以机身晃动明显,更需要影像稳定系统协助。

  同样地,影像增稳在航拍上也是一个特大难题。无人机飞行时,机身姿态会不断改变,所以航拍相机遇上晃动的情况,比地面拍摄更为严重。直至大疆推出了禅思 Z15 无刷直驱云台,才根本解决了航拍视频晃动的问题;也因为如此,以后推出航拍无人机,大部份均标配云台相机,带来更稳定的航拍影像。

  大疆推出禅思 Z15 云台,解决了航拍视频晃动的问题。

  后来大众通过无人机,认识到云台能有效解决了航拍影像晃动的难题,并把云台技术引入地面端,改良成手持稳定器,大众才有一个方便使用、效果又好的影像增稳设备。

  但是,为什么原属于空中的无人机,居然会改变了地面视频拍摄的方式?这是因为无人机、 云台或是我们在地面上用的手持稳定器,都采用了类似的增稳技术,让机器懂得“稳住”自己。

  如何才能稳定住?

  让疆哥先为大家分析一下无人机的增稳技术:大家都试过在玩无人机的时候遇上大风吧?为什么无人机在疾风下,也不会被吹到东歪西倒?

  无人机会感知自己的位置,调整电机输出,然后回到合适位置。

  *专业操作,请勿模仿

  这是因为无人机传感器(例如 GPS 或视觉系统)能感知无人机偏离了正确位置,然后无人机就会按着偏离位置和正确位置的距离,调整动力输出,把无人机回调到合适位置。

  手持稳定器也会感知相机的角度,调整电机输出,然后把相机回到合适角度。

  同样地,无人机的云台相机、或是地面上的手持稳定也是一样。当相机抖动时,稳定器里的陀螺仪会感测相机角度与正确角度的差距,然后通过改变电机动力,纠正相机指向;这样,相机拍摄角度才不会出现太大变化,让画面变得更稳。

  把无人机或相机合理回调,看起来很简单,但要让无人机或手持稳定器适应多变的环境,却不是易事。

  无人机增稳算法

  要知道无人机在飞行时遇上疾风,其风力和风向都会不断的变化;而用户手持相机步行,起伏不定的地面也使相机向不同方向不断晃动。当客观环境不断变化,系统就需要不断频繁调整,无人机或相机难免频繁地晃来晃去,谈不上稳定。

  这时候,无人机云台相机就更需要使用 PID 控制器 (Proportional–Integral–Derivative Controller) 来增强稳定性。PID 控器是目前主流的机器人控制算法,大疆举办的 RoboMaster 机甲大师比赛、近年十分流行的自动驾驶汽车,也有用到以 PID 控制器为基础的算法。

  通过 PID 控制算法,无人机能在回调的同时,又能保持稳定。

  首先,传感器会先感知无人机或云台的位置变化,然后 PID 算出每次调整时出现的误差数据,然后按客观环境增加或减少调整的力度,避免系统频繁大幅调整。无人机传感器与 PID 控制算法配合,不但能让无人机的回调位置更精准,也能避免机体频繁晃动,增加飞行的稳定性。

  手持稳定器也在类的 PID 控制算法下保持稳定。

  同样地,无人机云台相机或手持稳定器,也是通过这种方式稳定镜头角度。所以要稳住影像,并不是随便买几个传感器就能解决,更需要通过深厚的算法积累,才能拍出来的画面不会晃来晃去。

  无人机稳定技术

  无人机与手持稳定器,两者有不少技术是互通的,所以无人机公司推出手持稳定器,不但不是跨界;相反,就是有了深厚的无人机技术积累,才能生产出如此小巧可靠的手持稳定器呢。

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