攝像機向著高于周圍灌木一百多米的懸崖俯沖而下。鏡頭中呈現了一位穿著橙色熒光背心的年輕女性，靠在赭色石英巖的半山巖壁上休息。之后，攝像機飛到離巖石幾米遠的距離，近到足以順著這名女子的目光，看到她可以用手支撐的下一個地方。
他們到底是如何獲得如此出色的畫面的呢？如果這個YouTube視頻的標題沒有給出答案的話，你可能就會有這樣的疑問。這個視頻的標題為：“與大疆創新科技有限公司（DJI）幻影II代一起攀巖”。幻影II代是一架微型電動直升機，售價約為700美元。
能夠捕捉到這種鏡頭的能力并不新鮮：多年來，電影業已經利用了無線電控制（RC）直升機攜帶攝影機，到達搖臂和移動式攝影車不能到達的地方。但是，現在小型多電機直升機或多旋翼直升機在很大程度上取代了過去用于此任務的、在機械上更復雜的單引擎直升機。
這些配備攝像頭的電動無人機已經變得越來越便宜，也更容易使用，這在很大程度上是因為智能手機的普及導致了價格低廉的陀螺儀和加速度計的發展，并使大量生產性能優越的廉價自動飛行器成為可能。事實上，對于許多希望將空中拍攝用于各種目的的人們來說，配備攝像機的多旋翼直升機現在的成本是可以承受的，它可用于新聞報道、野生動物觀察、搜索和救援行動、房地產拍攝，或者只是簡單的娛樂。
但是，在你沖出去為你的興趣項目購買這樣一個系統之前，你應該了解一下目前該項技術的能力和局限性。至少要了解哪些性能對你的應用是重要的。最重要的是，了解哪些事情是安全且合法的。這里我們就提供一個助你起步的指南。
雖然無人機在歷史上一直是與軍事行動有關的，但小型遙控飛機正越來越多地用于和平目的。在歐洲，環保電力生產者已經利用無人機檢查風力渦輪機的葉片，農民用它們來查看農作物，而石油公司利用它們來檢查其裝置。一家英國公司甚至利用這種無人機近距離檢查一座用于燃燒可燃氣體的塔——即使火焰就近在咫尺。
多旋翼直升機是一種具有至少3個獨立電動機和螺旋槳的無人機；根據負載和冗余的需求，電動機的數量一般在4至8個之間。一個小型機載計算機控制著電力在各個電動機之間的分配，這就是多數多旋翼直升機在空中轉向的原理。
如果要向前飛，你就需要向后面的電動機分配更多的電力，這會使飛行器的前端微微向下傾斜，從而推動其向前飛行。反之，向前端的電動機分配更多的電力，會使飛行器在空中俯仰并向后移動；而橫向改變電力分配會使無人機向左或向右轉向。
你也可以通過為一半的螺旋槳（那些在同一個方向上旋轉的螺旋槳）增加電力、為另一半在相反方向旋轉的螺旋槳降低電力，使無人機繞一個垂直軸線（偏航）旋轉，始終調節電力的分配，使得重新分配不造成無人機不必要的俯仰或翻滾。所得到的橫擺運動是對于旋轉的螺旋槳整體角動量變化的反應。
在4個或多個電動機之間進行這樣的電力轉換是無法通過手動完成的，但機載電子設備很容易就能夠完成這項任務。事實上，大多數系統中的電子設備都包括一個慣性測量裝置（IMU），即使在風向發生改變的情況下，它也能使無人機保持平穩，而風向改變是使傳統的無線電控制直升機飛行充滿挑戰的原因。
為了保持傳統的模型直升機盤旋在同一地點，需要一個熟練的無線電控制飛行員不斷作出調整。但是，對于多數的多旋翼直升機來說，這種時刻校正是自動化的。而且，在機載GPS接收器、大氣壓力傳感器和飛行控制系統的幫助下，一架多旋翼直升機可以輕松地在同一區域盤旋，這一功能使它可以直接使用安裝在機身上的攝像機拍攝視頻。
當然，你使用的攝像機和飛行器類型將取決于你的具體目標。對于專業的攝影，你將需要一個可以承載重量可觀的專業級攝像機的多旋翼直升機，這可能意味著這個多旋翼直升機需要具有長臂架、多達12個電動機和螺旋槳以及更大的電池。不過，用不那么復雜的攝像機和相應較小的無人機，也可以達到不錯的效果。
一般情況下，攜帶一部微型三分之四畫幅攝像機（如松下Lumix GH4）將需要一架臂展約30厘米長的多旋翼直升機。要攜帶一部佳能EOS 5D或7D這樣的數碼單鏡頭反光（DSLR）攝像機，就需要45厘米長的臂展。如果你打算使用一部真正的影院級攝像機，例如Red Epic、Arri Alexa或是佳能EOS C500，你就 需要一部臂架長為80到110厘米的真正的大型多旋翼直升機。
你還需要考慮如何穩定你的攝像機，這可能會需要一個電子控制的萬向支架。市場上有許多此類萬向支架，它們大多與一個IMU和無刷電機相結合，可以平穩地旋轉攝像機，將它指向拍攝物體，或者對多旋翼直升機的運動進行補償。留意萬向支架這個組件，它通常是系統中最薄弱的環節。不過，如果你操作得當，你就會得到讓人刮目相看的穩定視頻。
我已經勾勒出了一個大概的輪廓，現在，讓我提供一些具體的建議吧。當然，有許多其他的合理選擇，但根據我的這些建議，你不會偏離得太遠。
盡管好像首先需要確定的是你需要使用的攝像機類型，但我建議從選擇萬向支架著手。這是因為一些最好的萬向支架是專為特定的攝像機型號而設計的。
在選擇萬向支架時，你首先需要考慮兩軸系統是否可以滿足你的需求。對于初學者或業余愛好者來說，這可能就足夠了。但是，如果你打算進行專業拍攝，三軸無刷萬向支架是最起碼的配置。這是因為，在飛行過程中，兩軸系統無法穩定水平搖動軸線，這樣拍攝所得到的視頻將出現惱人的“偏航搖擺”。
目前最流行的“專業消費者”系統包括DJI Zenmuse和Freefly MoVi萬向支架系統。Zenmuse產品線包括兩軸和三軸的產品，它是用于穩定較小的攝像機的最佳選擇。關于這些萬向支架最棒的一件事是，他們是預先平衡過的，并被調整為適合特定的型號，包括GoPro攝像機和Blackmagic、佳能、松下和索尼等數碼單反攝像機。選擇合適的攝像機，萬向支架就能完美地工作。用于穩定較重的影院級攝像機的MoVi萬向支架將需要進行更多設置。
無人機視頻愛好者一般使用小型攝像機，如GoPro或索尼RX100。這樣他們就能夠使用更小、更便宜的萬向支架（如Zenmuse H4-3D產品）和飛行器（如DJI超強人氣的幻影II代四軸飛行器）。其缺點是，這些攝像機無法完全手動控制光圈、ISO和快門速度。此外，GoPro的固定廣角透鏡會產生大量的魚眼失真。因此，更專業的無人機攝像師喜歡使用數碼單反攝像機或更大的影院級攝像機。
大多數人使用固定焦距鏡頭，將對焦設定在無限遠處，景深盡可能大。但組成一個讓你能夠調節縮放甚至遠程聚焦的系統是有可能的。當然，你使用的放大倍率越大，你的視頻系統就越容易受到振動的影響。
在選擇好一個攝像機和萬向支架的組合之后，你就可以購買一架多旋翼直升機了。對于GoPro和Zenmuse H4-3D來說，DJI幻影II代是一個必然的選擇——比早先設計的幻影I代要好得多。新版本的電池更好，能夠提供高達25分鐘的飛行時間（幾乎相當于幻影I代的兩倍），而且也更容易操作。幻影II代螺旋槳更大，與前代相比可提供更大的提升力和效率。飛行控制器也已升級，現在可與Mac相連。幻影II代還預接了一個Zenmuse萬向支架。這些在飛行時間、用戶友好性和支持Mac等方面的改進都使得購買幻影II代變得非常值得。
另一個能夠提供類似性能的無人機是新發布的幻影III代，它也是不錯的選擇，它配備了一個萬向支架和攝像機，鑒于DJI的聲譽，它應該會表現出色。
對于那些想要組裝能夠攜帶數碼單反攝像機系統的人，我推薦另外一款DJI的產品：Spreading Wings S900，它適合高級攝影愛好者或專業人士。這款六軸無人機（高端配置售價3400美元）組裝簡單，拆開后非常方便攜帶。
如果你需要所有可能的拍攝功能，并希望得到一款頂級的產品，你可以從我的公司——總部位于丹佛的Xfly Systems公司購買xFold系列產品。這款高端多旋翼直升機是拍攝高清視頻甚至紀錄電影鏡頭的絕佳選擇。不過，它的售價超過1萬美元。而且，一旦你配置了無線電控制發射器、萬向支架、視頻和數據遙測器以及電池充電器之后，你的帳單將會翻倍。不過，相比你要為其裝配的影院級攝像機來說，它的價格還是便宜的。
擁有必要的設備只是一個開始，你還需要掌握必要的技能。就像任何攝像師那樣，利用多旋翼直升機獲得高質量的視頻，需要關注照明條件、取景、構圖，以及使用正確的攝像機設置。但在利用無人機拍攝畫面的時候，有一些特別需要考慮的因素。
首先，飛行器本身需要穩定并正確設置。特別是，進行調整直升機飛行控制系統的反饋增益設置，使飛行器的反應迅速到足以對抗風和其他外部影響，而不至于變得太顛簸。同樣重要的是，直升機對操作者的控制輸入指令的響應速度不能太快。反應稍稍滯后可使飛行更為平滑，從而獲得更流暢的畫面。
設置適當增益的最佳方式是，利用用于控制直升機的無線電上的一個備用信道，使它們能夠遠程調節。這樣，在每一次飛行時，你就可以對增益進行調節，與環境條件相匹配。如果你更換了攝像機，或者改變了螺旋槳的尺寸，你可能還需要重新調整飛行控制器的增益設置。不要偷懶。如果無法正確設置增益，無論你的萬向支架效果有多好，你獲得的畫面都會是搖晃的。
獲得理想拍攝效果的另一個要求是，仔細平衡螺旋槳，否則會導致視頻抖動。無人機攝像師將這種非常常見的現象稱為“果凍現象”。
當然，能否獲得完美的畫面，也將取決于你作為一名無人機飛行員的技術，取決于你能否平穩、準確、安全地馭你的飛行器。理想的情況下，另一名操作者將利用攝像機發出的視頻遙測對飛行器進行適當控制，通過遙控器使其按需平移或傾斜，而你就可以專注于飛行。
兩個人一起操作的模式是目前為止最好的策略。事實上，許多有經驗的無人機攝像師相信，一個獨立的攝像機操作者對于安全飛行非常重要，也是始終獲得優質畫面的唯一途徑。不過，有人還是通過獨自操作獲得了令人印象深刻的畫面。他們通常將攝像機朝向飛行器的前端，通過轉動整個直升機來平移視角。
作者選擇的拍攝出色畫面的無人機
這里有3種作者所知的出色型號。這幾款無人機的價格不同，對使用者的技能要求也不同。
在閱讀了本指南并做了一些在線研究之后，你可能會急于購買一架多旋翼直升機及其相關配件。但是，如果你住在美國，先別急于亮出你無人機攝像師的招牌。與那些業余愛好者不同，除了在有限的情況下以外，在美國，商業無人機還未獲得許可。不過，美國聯邦航空管理局（FAA）最近為重量不超過25千克（55磅）的商業無人機制定了規則。最好的猜測是，這些規則或類似的條款將在未來兩三年內生效。在此期間，你可以繼續將練習多旋翼直升機的基本飛行技巧作為一種業余愛好。現在，許多有遠見的航拍攝像師正在學習這樣做。你可以自己練習，也可以尋求更正式的輔導。菲尼克斯的無人機大學（Unmanned Vehicle University）就提供了專業的指導，我在那里擔任高級教師。紐約阿默斯特的Stampede Presentation Products公司和我供職的XflySystems公司也提供類似的服務。由我協助建立的無人機傳媒集團（Drone Media Group）還會舉辦研討會，并培訓新進的多旋翼直升機攝像師。無論你在哪里接受無人機飛行員的培訓，課程無疑都會包含安全操作多旋翼直升機的各種指令的相關內容。如果你是自學，你要特別注意，讓重達數公斤、帶有鋒利刀片的飛行器在空中盤旋是有風險的。這點常識還是要具備的。
無論你是否最終會購買并駕馭這些新型的攝像機平臺，隨著專業攝像師掌握越來越多的多旋翼直升機的功能，我們都會在電影和電視中看到越來越多的令人驚嘆的空中畫面。■
作者：T.J. Diaz