无人机航拍之关键参数的学习与应用

01关键参数理论

#航拍#

001分辨率

分辨率是指图像的像素个数,通常由图像水平和垂直方向上的像素数乘积来表示(图3-9)。例如，3840×2160指的是画面中横向和纵向上的有效像素。分辨率的选择需要根据拍摄的需求和后期规格来定。

分辨率是数字电影机选型的重要指标之一，常见的标准分辨率一般是全高清、4K超清(4K UHD)、8K超清（8K UHD)。目前，显示器市场正在经历从K超清的过渡阶段。据说，在2020年东京奥运会前期，日本NHK将率先向全球广播8K代表着8K元年的到来。许多片商对数字电影机的分辨率有刚性需求，如 Netflix录制圣的数字电影机必须支持4K UHD。

002存储格式

数字电影机与传统相机的一个重要区别是配置视频编码器。一般来说，数字电影机内置电影级编码器具备高码率、视觉无损、适合后期处理的特点。通常可以分为RAW编码器和 YUV编码器两种，下表列举了市场上几种常见的电影级视频编码器。

许多对质量和后期有较高需求的商业拍摄常常要求客户提供RAW片，这里需要理解一下RAW片的优势在哪里。RAW片的压缩和存储，早于白平衡单元的计算。这一点说明，RAW片的录制和数字电影机的色彩管理系统是完全解耦的。换句话说，客户在后期调片时，拥有最大的色彩可调性。RAW片存储时，数字电影机仅仅会将拍摄现场推荐的白平衡和色彩作为元数据记录到RAW格式中，但并不会破坏RAW码流。在后期软件中，RAW码流会重做一遍数字电影机内类似的插值和色彩还原流程，产生 YUV 码流用于显示和编辑。而 YUV 码流的可调空间就会小很多，因为电影机内的套色流程一旦做完，就是不可逆的过程，此时再转换到其他色彩，和RAW片直接转换是不等价的，不可避免地会有精度损失。此外，RAW图像的每个像素只记录RGB一种颜色，因此RAW体积比较小，存储效率比较高。

003帧率

视频是一种以人类视觉的暂留现象为基础,通过不断切换静态图像呈现连续影像的表现形式。当我们加快图像切换的频率,并达到一定速度时,静态图像就会在人类视觉系统上形成连贯的画面。其中的静态影像被称为“帧”,图像切换的速率称为“帧率”(frames per second,简称“FPS”)。帧率可以理解为“每秒之中填充图像的帧数（帧/秒)”,理论上说,帧率越高画面看起来就会越流畅。

以下为常见媒体的FPS帧率:

电影24 fps . 23.976 fps;电视(PAL): 25 fps;电视（NTSC):29.97 fps(标准帧速率),30 fps（非标准帧速率)。

升格是拍摄选择更高帧率的摄影手法。例如,使用120帧/秒的帧率拍摄得到视频素材之后,将其在24帧或25帧下进行播放,画面就会出现慢动作的效果。

降格是选择更低的帧率拍摄,我们熟知的延时拍摄就是降格的一种表现形式。例如，使用每秒1帧的帧率拍摄素材,将其在24帧或25帧下进行播放时,可以产生时间压缩的效果,把几分钟、几小时甚至是几天几年的景物移动、变化过程压缩在一个较短的时间内。这通常用来展现天气、车辆、行人等景物的快速移动与变化。

004曝光

摄影，其实就是通过记录光线来得到照片画面，而曝光，就是指记录通过镜头的光量这一动作。

当曝光值越大，进入镜头的光线越多，照片就越亮，反之则越暗。但当画面过亮时，就产生了过曝现象，导致画面发白、亮部细节丢失;欠曝时则情况相反。

画面过曝/欠曝导致的异常,即使依靠后期也不能够进行完全的补正。因此，合适的曝光值能够保证良好的画质，记录更多的细节。

照片的曝光量,主要是通过调节快门、ISO和光圈来控制的，它们又称为“曝光铁三角”。

1、光圈：数值越大，光圈越小，进光量越小，画面越暗；尽量不要用最大或最小光圈，会影响画质，不信你试试。

2、快门：快门时间越短，进光量越小，画面越暗，至于视频中提到的频闪什么的是针对视频拍摄而言的，跟拍照无关。

3、ISO：高ISO会使画面噪点明显增加，尽量使用原生ISO。

005P、S、A和M

相机的曝光模式有P、S、A和M，这些又是啥意思呢？下面一个个来说。

1、P：程序曝光模式，选择这个模式时，光圈、快门和ISO的设置都是由相机内置的程序自动完成的，不需要手动设置就能大概率的拍出不错的照片。

2、S：快门优先曝光模式，快门由你自己设置，然后相机根据测光的结果自动设置光圈和ISO。

3、A：光圈优先曝光模式，对，你懂的。

4、M：全手动曝光模式，光圈、快门和ISO全由你自己定，想咋调就咋调。

02什么算不好

想拍好航片，咱们先说说什么叫不好，导致的原因是什么。

1、照片太暗：拍摄时的天气不好，或者光圈太小、快门时间太短，导致的进光量少。

2、影像模糊：飞行速度较快，快门时间相对较长，造成曝光一瞬间向前位移的距离较大，造成影像拖影，看起来就很模糊。所以专业的航摄仪中都有像移补偿装置，能够消除或减弱曝光瞬间的位移引起的成像模糊问题。

3、噪点太多：大概率是因为拍摄时的天气不好，光圈和快门已经调整到极致还满足不了亮度的要求，只能提高ISO，从而导致噪点明显增加

03如何优化

如何控制曝光：自动曝光模式下，调整EV值；手动曝光模式下，改变快门、ISO和光圈。手动曝光技巧：降低ISO，减少噪点、提高画质。提高快门，运动物体更清晰；延长快门，拍摄运动轨迹。扩大光圈，虚化背景，还能拍出不同光效。辅助曝光判断：直方图看左右两侧，过曝警告看条纹提示。

04实际操作

理论铺垫完了，下面开始实操。为了使航片的成像质量更优化，我们就要尽量做到以下几点：

1、尽量选好天气

首先当然是尽量选择天气比较好的时间实施航摄飞行，阴天下雨刮大风的时候就别出去飞了，拍好拍不好先不说，别再把飞机给飞丢了，那就得不偿失了。

2、首选快门优先曝光模式

（敲黑板了，这是重点！）建议使用大疆官方推荐的曝光模式。

快门设置成多大呢？这就得用咱们小学的四则运算基本功好好算一算了。选择快门优先曝光模式是为了让曝光那一瞬间位移的距离足够小，小到位移引起的模糊在数据处理时不受影响。

大疆技术支持建议曝光瞬间位移不超过设计地面分辨率的二分之一，测绘行业建议得更严格一些，不超过三分之一。下面就该拿起纸笔算一算了。举个栗子，还是拿精灵4RTK举例，假如我测1：500地形图，设置相对航高是180米，那么设计地面分辨率就是180÷3666≈0.049米，那么曝光一瞬间的位移就不能超过0.049÷3≈0.0163米，假如我设置飞行速度是13米/秒，那么飞机飞0.0163米需要多长时间呢？那就是0.0163÷13≈1/798，所以快门时间就得小于1/798，也就是这个分母值要大于798。设置快门时间时，尽量接近这个值就好，也不是快门时间越小越好，因为相机程序还要根据你设置的快门时间去调整光圈和ISO，假如你设置的快门时间特别特别短，导致光圈调到了最大，甚至ISO都开始变大了，那快门优先就没有意义了。

3、降低飞行速度

实际作业时我们也难免碰到光照不好但又不得不飞的情况，那我们只能在飞行速度上做文章了。光照不好的时候如果还用最快速度飞行必然会导致光圈自动调到最大，ISO增加到200、400甚至更高，拍出的航片必然会有很多噪点，那么立体采集时高程就会切不准，导致整个成果高程精度不稳定。所以如果碰到这种风不大、只是阴天导致光照条件不好的情况还不得不飞时，那就只能把飞行速度降下来，降到6米/秒甚至更低，从而给调整光圈和ISO留有充足的余地。

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