无人机航拍技术在体育赛事中的应用

王 真

南京体育学院 江苏省 南京市 210024

1 无人机航拍技术要素

1.1 无人机

无人机（英文缩写UAV），无人驾驶飞机的简称，是利用无线遥控设备或由自身程序控制的不载人飞机。无人机就像是“空中机器人”，虽然无人驾驶，但安装自动驾驶仪、程序控制装置等设备，可以通过地面人员的遥控完成复杂的空中飞行任务和各种负载任务。从应用领域来看，无人机主要分为军用无人机、民用无人机和消费级无人机三大类。消费级无人机一般采用成本较低的多旋翼平台，主要用于航拍领域。目前越来越多的航拍无人机服务于航空摄影、视频拍摄，身边越来越多的普通人购买了消费级航拍无人机。当下，国内主流的消费级航拍无人机品牌主要有“大疆”“零度”和“亿航”。

1.2 航拍

航拍，从拍摄角度来看，是属于俯拍角度的一种特殊形式，俯拍时拍摄点高于被摄对象，当拍摄点升高到空中时，形成航拍，这种拍摄角度所形成的画面可以使远景物在照片中由上而下有层次地平展铺开，最大限度地表现自然的空间感，能够清晰地交代总体环境和地理位置，常用于表现规模和气势，能富有表现力地展示巨大的空间效果。因其主要利用俯视的视角从空中拍摄地形地貌，又称“空中摄影”或“航空摄影”。航拍的摄像机可以由摄影师控制，也可以自动拍摄或远程控制。在影视拍摄领域，航拍主要使用无人机，为了让航拍图像更加稳定，有的时候会使用如Spacecam等高级摄影设备，它利用三轴陀螺仪稳定功能，提供高质量的稳定画面，甚至在长焦距镜头下也非常稳定。航拍角度图，除了作为摄影艺术的一环之外，也被运用于军事、交通建设、水利工程、生态研究、城市规划等方面［1］。

1.3 无人机航拍技术

无人机航拍技术是一种新的摄影技术，是以无人驾驶飞机作为空中平台，以机载遥感设备，如高分辨率CCD数码相机、轻型光学相机、红外扫描仪、激光扫描仪、磁测仪等获取信息，用计算机对图像信息进行处理，并按照一定精度要求制作成图像。全系统在设计和最优化组合方面具有突出的特点，是集成了高空拍摄、遥控、遥测技术、视频影像微波传输和计算机影像信息处理的新型应用技术，在影视领域，常用在河流、公路、海岸线等上空的拍摄，说到底就是无人机航拍技术和摄影技术的完美结合，可以使受众从不同的角度看到世界上的人与物。

2 无人机航拍的镜头语言

无人机航拍在拍摄技术的某些方面与传统拍摄技术相比，有着明显的优越性。从拍摄操作方式来看，无人机航拍主要由拍摄者手持遥控器，通过操控遥控器控制无人机完成拍摄，而不是传统摄影由摄影师手持摄像机完成拍摄；从拍摄的角度来看，无人机航拍拍摄的都是俯视视角的画面。从拍摄距离来看，无人机航拍拍摄的主要是远景和全景。

2.1 拍摄角度——“上帝视角”俯拍

俯拍是相机从高处往低处拍摄的镜头，给人以低头俯视的感觉。无人机航拍因其有着与以往不同的拍摄画面的角度——从高空垂直于地面的角度，所拍摄的画面极具冲击力，因此业内人士称之为“上帝视角”。

俯拍镜头视野开阔，适合表现浩大的场景。从高角度拍摄，画面的水平线升高，周围环境得到充分表现。传统摄影中，摄影师所处的高度有限，多数情况下只能看到全貌的局部，而无人机航拍可以不受山林与房屋的限制，以一种鸟瞰式的角度自上而下地俯瞰地面全貌，当飞行器飞到一定高度时，地面上的视野一览无余。

此外，地面高角度拍摄受透视关系的影响，在同一画面中，由于拍摄点与不同被摄物体的角度、距离不同，地面上所观察到的事物的尺寸和比例是不准确的，而无人机可以摆脱因拍摄物体距离不同而造成的近大远小的影响，以垂直于地面的角度、平行于地面的高度，全景式地还原地面事物的总体形貌和位置关系，其所获得的画面效果是地面拍摄所不能获得的，有着完全不同于地面拍摄画面的新维度和新角度，能给受众带来全新的视觉体验。

2.2 镜头运动——多种方式综合运镜

运动镜头是镜头的外部运动，也叫运镜，主要是指镜头自身的运动，与之相对的是固定镜头拍摄。传统视听语言体系中，镜头的运动主要有推镜头、拉镜头、摇镜头、移镜头、跟镜头、升降镜头、旋转镜头、综合性镜头等。

2.2.1无人机的纵向运动与横向运动

在传统的视听语言理论体系中，推镜头、拉镜头、跟镜头等都属于常见的纵向运动镜头。在无人机系统中，无人机遥控杆的“前进”“后退”拍摄产生的效果类似于传统地面摄影中的“推镜头”和“拉镜头”产生的效果。前进飞行是一种由远及近、逐渐靠近目标的拍摄方式，会产生视点前移的画面效果，具有交代环境的功能，使观众跟着无人机的视角，犹如在空中翱翔；后退飞行则是逐渐远离目标的拍摄方式，将被摄目标优先于环境交代给观众，随着飞行路线的不断后移，会产生视点向后移动的画面效果，观众逐渐看到被摄目标所处的更大范围的环境特点［2］。

传统镜头的横向运动常见的有摇镜头、移镜头。在无人机系统中，无人机遥控杆的“左移”“右移”拍摄产生的效果类似于传统地面摄影中的“移镜头”产生的效果。无人机俯视视角的“移镜头”，可以使景物从画面中依次划过，带来巡视或展示的视觉感受，能较好地展示环境。

2.2.2无人机的垂直运动

无人机航拍中垂直方向的运动类似于传统摄影中升降镜头或摇臂产生的效果，常用以展现规模、气势或表现处于上升或下降运动中人物的主观视像，与“前进”“后退”“左移”“右移”结合使用，能带来变化多端的视觉效果。由于无人机机载摄像系统角度可变的特点，根据摄像头的方向不同，又可以分为两种情况，当摄像镜头本身角度垂直向下进行拍摄时，此时无人机进行向上或向下的垂直运动时，镜头对准的是地面上的画面。当无人机从较高的高度向较低的高度运动时，所拍摄画面的范围逐渐变小，呈现内容由整体到局部，画面景别也逐渐变小。这种效果可以视为“垂直视角下的推镜头”。反之，当无人机从较低的高度向较高的高度运动时，所拍摄画面的范围逐渐变大，呈现内容由局部到整体，画面景别也越来越大，这种效果可以视为“垂直视角下的拉镜头”。此外，无人机运行速度的快慢也决定了景别变化，当无人机垂直方向运动速度较快时，画面景别变化速度快，能在短时间内带来较强的视觉冲击力和画面动感；当无人机垂直方向运动速度较慢时，景别变化节奏较慢，可以营造出缓慢靠近或撤离的意境。当摄像镜头本身采用平行角度进行拍摄时，此时无人机进行向上或向下的垂直运动时，所拍摄到的画面景别几乎保持不变，但随拍摄画面的高度发生变化，可以从高处到低处或从低处到高处较为全面地对被摄主体进行全方位展示，使观众有身临其境的感觉，产生极强的参与感［3］。

2.3 拍摄方法——场面调度长镜头

长镜头，不是指镜头实际的物理长短，也不是指镜头与被摄物体距离的长短，而是一种拍摄手法。长镜头是相对于蒙太奇镜头而言的，蒙太奇镜头意指按照构想，把原来零散的镜头组合到一起，形成完整的统一体。而长镜头通常指用相对比较长的时间，不间断且完整地对一个场景、一场戏拍摄连续的镜头，从而形成时间和空间上的连贯性，因而有时也叫“一镜到底”。一般情况下，时长超过10s的镜头可以称之为“长镜头”。

场面调度，原指舞台剧中导演对演员在舞台上表演活动的位置变化所做的处理，是导演将剧本的思想内容、故事情节、人物性格、环境气氛，以及节奏等，运用场面调度方法，传达给观众的一种独特的语言，后被应用到银幕创作上，成为导演在银幕上创造电影形象的一种特殊表现手段，指导演为演员安排位置、为摄影机调度安排场景，以利于拍摄。可见影视创作中，摄影机调度是场面调度的一个重要环节。

传统摄像机拍摄，多数是由摄影师手持拍摄，且摄像机运动范围有限，拍摄高度也有一定的限制，在实际拍摄时，“一镜到底”的情况很少，通常是现场拍摄大量的片段素材，后期挑选满意的片段，运用蒙太奇思维和蒙太奇技巧进行组装拼接，将各个片段拼接到一起，形成完整的视频。剪辑可以不按拍摄时间顺序、空间顺序进行，且每个镜头的时长较短。

无人机航拍可以实现有调度的“一镜到底”。由于无人机续航时间有限，普遍在30min左右，因而无人机空中拍摄的时间很宝贵，所以，使用无人机航拍时通常提前精心设计和规划飞行路线及“分镜头”。无人机依靠手柄控制拍摄方位和拍摄角度，可以实现前、后、上、下、左、右的移动，以及水平与垂直的角度切换，场景衔接效果顺畅。因此，虽然使用无人机拍摄了“长镜头”，但是在这段长镜头内，却进行了镜头的调度和变换，是存在场面调度的长镜头［4］。

3 无人机航拍技术在体育赛事中的应用场景

3.1 体育赛事宣传

体育赛事宣传是专门为了服务特定赛事的信息表现手法，赛事宣传片是宣传专业赛事的最好手段之一，它能有效地把赛事概况和赛事的宗旨理念传递给大众，因此，赛事宣传片已经成为大型专业体育赛事必不可少的宣传工具之一。

对于一部体育赛事宣传片而言，观赏性极为重要。由于无人机特殊的拍摄角度可以达到许多传统摄影无法企及的高度和角度，专业体育赛事宣传中加入无人机摄影，可以直观反映主办地地理位置的交通环境和周边环境，可以大大提高宣传片的观赏性，给人以强烈的视觉冲击，引人入胜，如北京冬奥会前期宣传时，对承办雪车、雪橇及高山滑雪等项目的北京赛区、延庆赛区以及张家口赛区的崇礼区的拍摄都使用了无人机航拍技术，使大众对大型赛事的消费体验大大提升，对赛事从一无所知到期待不已，达到了推广赛事的目的。

3.2 体育比赛直播

无人机可以突破传统的空间限制，在高空飞行，适合表现地面整体风貌和大型场景，让画面更有气势，更有视觉冲击力。且无人机拍摄操作相对于传统的摄像设备来说，更便携，操作也方便，在一些中大型赛事尤其是户外赛事（如马术赛事、马拉松赛事、帆船赛事）的直播中引入无人机航拍，可以丰富比赛的观看视角，为赛事直播记录下更多的精彩瞬间，实现“体育+科技”的完美结合。

2020年高山滑雪世界杯就采用了无人机拍摄，实现了高山速降运动超高清直播。这种比赛节奏快，也具有一定观赏性，无人机拍摄也能更好地为比赛本身增色。

3.3 体育训练记录

运动员训练录像是运动队研究分析运动员身体状态和训练情况的重要依据，队伍通过训练录像分析运动员的动作和失误，可以帮助队伍完善细节、减少失误。对运动范围较大、运动速度较快的运动项目尤其是户外项目，用传统摄像机很难完整拍摄所有运动员，或很难在短时间内移动摄像机以跟随训练的移动速度，这时可以使用无人机进行航拍。

高空飞行的无人机可以从空中各个角度进行拍摄，所有队员的运动情况都可以尽收眼底，教练可以获得更完整的训练数据，可以帮助队伍更全面、更准确地分析训练情况，帮助优化训练。如拍摄足球训练录像时，有了无人机的高空全景视野，体育运动员能够真正看到那些优秀运动员在整个球队中如何跑位。

3.4 体育赛事表演

随着科技的进步，无人机编队表演越来越受到欢迎与喜爱，也正在代替传统的烟花成为新型的多元化的一种传媒手段。无人机可以通过编队飞行，形成不同的图案、文字、logo，带来令人震撼的视觉体验，同时对赛事起到很好的宣传效果。

2022年北京冬奥会开幕式当天，深圳采用了2022架无人机进行飞行表演，以精彩绝伦的开幕式展现了中华民族的想象力，以“冬奥+时尚+科技”的创新互动展现了人们的创造力。

4 无人机航拍技术在体育赛事应用中的拍摄技巧

4.1 拍摄高度

航拍的拍摄高度要根据被摄主体的特点和表现重点合理控制，并非飞得越高技术越强。如航拍地面高大建筑时，低空飞行适合表现建筑物的侧面；适中高度表现力较丰富，既能呈现建筑物的顶部，又能展现建筑物侧面，画面具有立体感；高空飞行更适合表现建筑物的地形布局和平面形状。当然，也并非某种拍摄高度最好，拍摄时要根据画面所需的层次感，以及被摄主体富有表现力的角度，选择最为合适的高度去呈现。

4.2 飞行速度

相对于传统摄影而言，航拍在运动摄影（视频）拍摄中的应用占据了很大比重。运动摄影（视频）相对于静态摄影（图片）而言，不仅要考虑摄影的构图、拍摄角度等技术要素，还要考虑视频拍摄的运动速度。出于对后期剪辑时画面衔接流畅以及与音乐配合自然的考虑，在飞行时，飞行速度可以尽可能地保持缓慢。慢速飞行可以提升画面质感，使受众有身临其境之感，也可以使后期剪辑事半功倍。稳定的缓慢飞行，需要拍摄者能熟练地操纵遥控器，加、减速都要缓慢进行，渐进式运动，否则容易导致画面变形或变色。当然，平稳流畅的拍摄是建立在大量前期准备基础上的，拍摄时要事先规划好线路，也可以提前去拍摄实地踩点，这样可以对拍摄更有把握。

4.3 拍摄角度

航拍由于具有特殊的拍摄角度，可以给受众带来不同于地面拍摄的视角与视觉体验，恰当的拍摄角度可以获得更具表现力的画面。在实际拍摄时，可以根据拍摄场景，使用一些经典的拍摄角度，以充分凸显航拍技术在视觉呈现上的优势。如在拍摄高山滑雪等具有较大高度差的运动项目时，可以根据场地的个性化特点，遇较高陡坡时，采用斜45度向上爬升的角度，这样跨过陡坡，就有一马平川的视角；在拍摄赛车等运动项目时，可以选择自动追随的拍摄角度，通过视频画面中主体的移动速度，凸显比赛时赛车的运动速度，且无人机中大部分都带有自动追随功能，切换相应的功能档位以后，选择自动跟随功能，就可以简单完成操作。

结 语

无人机航拍技术由于其特殊的拍摄视角，可以获得不同于传统拍摄的画面效果，给受众带来全新的视角体验，尤其是在体育领域，无人机航拍技术的应用可以大大增加比赛的观赏性和现场感。当然，由于无人机航拍是一项技术活动，在进行拍摄的过程中要按照一定的程序和规范进行，这样才能既保证减少航拍事故的发生，又能间接增加人们对航拍深入了解的兴趣。