摄像机向着高于周围灌木一百多米的悬崖俯冲而下。镜头中呈现了一位穿着橙色荧光背心的年轻女性，靠在赭色石英岩的半山岩壁上休息。之后，摄像机飞到离岩石几米远的距离，近到足以顺着这名女子的目光，看到她可以用手支撑的下一个地方。
他们到底是如何获得如此出色的画面的呢？如果这个YouTube视频的标题没有给出答案的话，你可能就会有这样的疑问。这个视频的标题为：“与大疆创新科技有限公司（DJI）幻影II代一起攀岩”。幻影II代是一架微型电动直升机，售价约为700美元。
能够捕捉到这种镜头的能力并不新鲜：多年来，电影业已经利用了无线电控制（RC）直升机携带摄影机，到达摇臂和移动式摄影车不能到达的地方。但是，现在小型多电机直升机或多旋翼直升机在很大程度上取代了过去用于此任务的、在机械上更复杂的单引擎直升机。
这些配备摄像头的电动无人机已经变得越来越便宜，也更容易使用，这在很大程度上是因为智能手机的普及导致了价格低廉的陀螺仪和加速度计的发展，并使大量生产性能优越的廉价自动飞行器成为可能。事实上，对于许多希望将空中拍摄用于各种目的的人们来说，配备摄像机的多旋翼直升机现在的成本是可以承受的，它可用于新闻报道、野生动物观察、搜索和救援行动、房地产拍摄，或者只是简单的娱乐。
但是，在你冲出去为你的兴趣项目购买这样一个系统之前，你应该了解一下目前该项技术的能力和局限性。至少要了解哪些性能对你的应用是重要的。最重要的是，了解哪些事情是安全且合法的。这里我们就提供一个助你起步的指南。
虽然无人机在历史上一直是与军事行动有关的，但小型遥控飞机正越来越多地用于和平目的。在欧洲，环保电力生产者已经利用无人机检查风力涡轮机的叶片，农民用它们来查看农作物，而石油公司利用它们来检查其装置。一家英国公司甚至利用这种无人机近距离检查一座用于燃烧可燃气体的塔——即使火焰就近在咫尺。
多旋翼直升机是一种具有至少3个独立电动机和螺旋桨的无人机；根据负载和冗余的需求，电动机的数量一般在4至8个之间。一个小型机载计算机控制着电力在各个电动机之间的分配，这就是多数多旋翼直升机在空中转向的原理。
如果要向前飞，你就需要向后面的电动机分配更多的电力，这会使飞行器的前端微微向下倾斜，从而推动其向前飞行。反之，向前端的电动机分配更多的电力，会使飞行器在空中俯仰并向后移动；而横向改变电力分配会使无人机向左或向右转向。
你也可以通过为一半的螺旋桨（那些在同一个方向上旋转的螺旋桨）增加电力、为另一半在相反方向旋转的螺旋桨降低电力，使无人机绕一个垂直轴线（偏航）旋转，始终调节电力的分配，使得重新分配不造成无人机不必要的俯仰或翻滚。所得到的横摆运动是对于旋转的螺旋桨整体角动量变化的反应。
在4个或多个电动机之间进行这样的电力转换是无法通过手动完成的，但机载电子设备很容易就能够完成这项任务。事实上，大多数系统中的电子设备都包括一个惯性测量装置（IMU），即使在风向发生改变的情况下，它也能使无人机保持平稳，而风向改变是使传统的无线电控制直升机飞行充满挑战的原因。
为了保持传统的模型直升机盘旋在同一地点，需要一个熟练的无线电控制飞行员不断作出调整。但是，对于多数的多旋翼直升机来说，这种时刻校正是自动化的。而且，在机载GPS接收器、大气压力传感器和飞行控制系统的帮助下，一架多旋翼直升机可以轻松地在同一区域盘旋，这一功能使它可以直接使用安装在机身上的摄像机拍摄视频。
当然，你使用的摄像机和飞行器类型将取决于你的具体目标。对于专业的摄影，你将需要一个可以承载重量可观的专业级摄像机的多旋翼直升机，这可能意味着这个多旋翼直升机需要具有长臂架、多达12个电动机和螺旋桨以及更大的电池。不过，用不那么复杂的摄像机和相应较小的无人机，也可以达到不错的效果。
一般情况下，携带一部微型三分之四画幅摄像机（如松下Lumix GH4）将需要一架臂展约30厘米长的多旋翼直升机。要携带一部佳能EOS 5D或7D这样的数码单镜头反光（DSLR）摄像机，就需要45厘米长的臂展。如果你打算使用一部真正的影院级摄像机，例如Red Epic、Arri Alexa或是佳能EOS C500，你就 需要一部臂架长为80到110厘米的真正的大型多旋翼直升机。
你还需要考虑如何稳定你的摄像机，这可能会需要一个电子控制的万向支架。市场上有许多此类万向支架，它们大多与一个IMU和无刷电机相结合，可以平稳地旋转摄像机，将它指向拍摄物体，或者对多旋翼直升机的运动进行补偿。留意万向支架这个组件，它通常是系统中最薄弱的环节。不过，如果你操作得当，你就会得到让人刮目相看的稳定视频。
我已经勾勒出了一个大概的轮廓，现在，让我提供一些具体的建议吧。当然，有许多其他的合理选择，但根据我的这些建议，你不会偏离得太远。
尽管好像首先需要确定的是你需要使用的摄像机类型，但我建议从选择万向支架着手。这是因为一些最好的万向支架是专为特定的摄像机型号而设计的。
在选择万向支架时，你首先需要考虑两轴系统是否可以满足你的需求。对于初学者或业余爱好者来说，这可能就足够了。但是，如果你打算进行专业拍摄，三轴无刷万向支架是最起码的配置。这是因为，在飞行过程中，两轴系统无法稳定水平摇动轴线，这样拍摄所得到的视频将出现恼人的“偏航摇摆”。
目前最流行的“专业消费者”系统包括DJI Zenmuse和Freefly MoVi万向支架系统。Zenmuse产品线包括两轴和三轴的产品，它是用于稳定较小的摄像机的最佳选择。关于这些万向支架最棒的一件事是，他们是预先平衡过的，并被调整为适合特定的型号，包括GoPro摄像机和Blackmagic、佳能、松下和索尼等数码单反摄像机。选择合适的摄像机，万向支架就能完美地工作。用于稳定较重的影院级摄像机的MoVi万向支架将需要进行更多设置。
无人机视频爱好者一般使用小型摄像机，如GoPro或索尼RX100。这样他们就能够使用更小、更便宜的万向支架（如Zenmuse H4-3D产品）和飞行器（如DJI超强人气的幻影II代四轴飞行器）。其缺点是，这些摄像机无法完全手动控制光圈、ISO和快门速度。此外，GoPro的固定广角透镜会产生大量的鱼眼失真。因此，更专业的无人机摄像师喜欢使用数码单反摄像机或更大的影院级摄像机。
大多数人使用固定焦距镜头，将对焦设定在无限远处，景深尽可能大。但组成一个让你能够调节缩放甚至远程聚焦的系统是有可能的。当然，你使用的放大倍率越大，你的视频系统就越容易受到振动的影响。
在选择好一个摄像机和万向支架的组合之后，你就可以购买一架多旋翼直升机了。对于GoPro和Zenmuse H4-3D来说，DJI幻影II代是一个必然的选择——比早先设计的幻影I代要好得多。新版本的电池更好，能够提供高达25分钟的飞行时间（几乎相当于幻影I代的两倍），而且也更容易操作。幻影II代螺旋桨更大，与前代相比可提供更大的提升力和效率。飞行控制器也已升级，现在可与Mac相连。幻影II代还预接了一个Zenmuse万向支架。这些在飞行时间、用户友好性和支持Mac等方面的改进都使得购买幻影II代变得非常值得。
另一个能够提供类似性能的无人机是新发布的幻影III代，它也是不错的选择，它配备了一个万向支架和摄像机，鉴于DJI的声誉，它应该会表现出色。
对于那些想要组装能够携带数码单反摄像机系统的人，我推荐另外一款DJI的产品：Spreading Wings S900，它适合高级摄影爱好者或专业人士。这款六轴无人机（高端配置售价3400美元）组装简单，拆开后非常方便携带。
如果你需要所有可能的拍摄功能，并希望得到一款顶级的产品，你可以从我的公司——总部位于丹佛的Xfly Systems公司购买xFold系列产品。这款高端多旋翼直升机是拍摄高清视频甚至纪录电影镜头的绝佳选择。不过，它的售价超过1万美元。而且，一旦你配置了无线电控制发射器、万向支架、视频和数据遥测器以及电池充电器之后，你的帐单将会翻倍。不过，相比你要为其装配的影院级摄像机来说，它的价格还是便宜的。
拥有必要的设备只是一个开始，你还需要掌握必要的技能。就像任何摄像师那样，利用多旋翼直升机获得高质量的视频，需要关注照明条件、取景、构图，以及使用正确的摄像机设置。但在利用无人机拍摄画面的时候，有一些特别需要考虑的因素。
首先，飞行器本身需要稳定并正确设置。特别是，进行调整直升机飞行控制系统的反馈增益设置，使飞行器的反应迅速到足以对抗风和其他外部影响，而不至于变得太颠簸。同样重要的是，直升机对操作者的控制输入指令的响应速度不能太快。反应稍稍滞后可使飞行更为平滑，从而获得更流畅的画面。
设置适当增益的最佳方式是，利用用于控制直升机的无线电上的一个备用信道，使它们能够远程调节。这样，在每一次飞行时，你就可以对增益进行调节，与环境条件相匹配。如果你更换了摄像机，或者改变了螺旋桨的尺寸，你可能还需要重新调整飞行控制器的增益设置。不要偷懒。如果无法正确设置增益，无论你的万向支架效果有多好，你获得的画面都会是摇晃的。
获得理想拍摄效果的另一个要求是，仔细平衡螺旋桨，否则会导致视频抖动。无人机摄像师将这种非常常见的现象称为“果冻现象”。
当然，能否获得完美的画面，也将取决于你作为一名无人机飞行员的技术，取决于你能否平稳、准确、安全地驭你的飞行器。理想的情况下，另一名操作者将利用摄像机发出的视频遥测对飞行器进行适当控制，通过遥控器使其按需平移或倾斜，而你就可以专注于飞行。
两个人一起操作的模式是目前为止最好的策略。事实上，许多有经验的无人机摄像师相信，一个独立的摄像机操作者对于安全飞行非常重要，也是始终获得优质画面的唯一途径。不过，有人还是通过独自操作获得了令人印象深刻的画面。他们通常将摄像机朝向飞行器的前端，通过转动整个直升机来平移视角。
作者选择的拍摄出色画面的无人机
这里有3种作者所知的出色型号。这几款无人机的价格不同，对使用者的技能要求也不同。
在阅读了本指南并做了一些在线研究之后，你可能会急于购买一架多旋翼直升机及其相关配件。但是，如果你住在美国，先别急于亮出你无人机摄像师的招牌。与那些业余爱好者不同，除了在有限的情况下以外，在美国，商业无人机还未获得许可。不过，美国联邦航空管理局（FAA）最近为重量不超过25千克（55磅）的商业无人机制定了规则。最好的猜测是，这些规则或类似的条款将在未来两三年内生效。在此期间，你可以继续将练习多旋翼直升机的基本飞行技巧作为一种业余爱好。现在，许多有远见的航拍摄像师正在学习这样做。你可以自己练习，也可以寻求更正式的辅导。菲尼克斯的无人机大学（Unmanned Vehicle University）就提供了专业的指导，我在那里担任高级教师。纽约阿默斯特的Stampede Presentation Products公司和我供职的XflySystems公司也提供类似的服务。由我协助建立的无人机传媒集团（Drone Media Group）还会举办研讨会，并培训新进的多旋翼直升机摄像师。无论你在哪里接受无人机飞行员的培训，课程无疑都会包含安全操作多旋翼直升机的各种指令的相关内容。如果你是自学，你要特别注意，让重达数公斤、带有锋利刀片的飞行器在空中盘旋是有风险的。这点常识还是要具备的。
无论你是否最终会购买并驾驭这些新型的摄像机平台，随着专业摄像师掌握越来越多的多旋翼直升机的功能，我们都会在电影和电视中看到越来越多的令人惊叹的空中画面。■
作者：T.J. Diaz