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为什么摄像机绑在机头上可以防抖?

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  拍摄出的具体画面如下——

  

  

  

  

  

  虽然鸡的身体被人不停的晃动,但它的脑袋几乎一直保持在一个位置不动。

  01

  那么,为什么鸡头拍视频可以防抖动呢?

  将鸡头和稳定器并排作比较,发现鸡头的稳定性并不输于稳定器,甚至可能还要更胜一筹。

  鸡有一个很有趣的技能:无论怎么上下左右晃动鸡的身体,鸡头始终保持静止。

  

  鸡对空间的变化非常敏感,只要头部发生很小的移动,它们就能立刻感觉出来。

  眼中看到的物体的相对位置发生的微小改变,瞬间就可以把头调整到原来的位置。

  那么只有鸡有这个特点吗?不是的,大部分鸟类都有这种特征。

  在鸟类当中,头部很稳是非常普遍的现象。

  比如鸽子。它们走路时不断地点头,这是为了让自己的头在行进的过程中,大部分时间都保持稳定。

  鸽子在两次点头之间,头的位置是完全不动的。

  仔细观察下面这张图,你会发现蜂鸟在悬停时,头部的位置也是相对固定。

  

  ▲蜂鸟的头部“防抖”

  其实,鸟类保持头部稳定是为了保持视线的稳定。那么保持视线稳定有什么用呢?

  视线稳定就可以没有干扰地看东西,能更容易分辨出移动的猎物或临近的天敌。

  你会不会有个疑问,保持视线稳定可以依靠眼球,为什么整个脑袋都要跟着调整?

  原因很简单,鸟类眼球的转动范围有限,不能转动很大的角度,使得鸟类只好依靠灵活的脖子来调整视线了。

  02

  将摄像机直接绑在机头上并不是什么好主意,但是工程师们却从中找到了提升防抖稳定器的灵感。

  

  ▲机械防抖云台

  机械防抖云台(也称斯坦尼康系统)是最早作为摄像机的稳定器被设计出来。它通过陀螺仪、加速度计等传感器来检测物体在上下、左右、前后三个轴向上的角度和运动变化,处理器得到反馈后进行运动分解计算,为了保证物体的空间坐标不发生变化,三个关节部位的伺服电机会向着物体移动的反方向进行运转,从而进行精确的运动纠正。

  

  ▲托着酒杯飞奔的豹二坦克

  德国豹二主战坦克的主炮口上放了一满杯啤酒,坦克启动行驶在崎岖的道路上,而主炮上的啤酒却稳如泰山,这个系统在坦克中运用的非常广泛,叫做火炮双向稳定器。

  坦克火炮稳定器主要分为三种,分别是单向稳定器、双向稳定器和三向稳定器。其中双向稳定器能同时稳定火炮的射角和射向。主要部件有:陀螺仪、信号放大器、功率放大器、伺服电机或液压马达、动力缸、操纵台及其他自动控制部件。

  

  简单说双向稳定器的原理是,一个控制上下的稳定,一个控制左右的稳定,在坦克行驶过程中由陀螺仪检测火炮与炮塔之间的偏转角度和方向,然后放大信号,传回给动力装置,让其产生偏离方向相反的力来稳定炮身,让火炮在上下左右的方向始终保持不变。

  

  早些年,斯坦福大学的工程师用高速摄影机,拍下了天鹅飞过湖面时头颈部的动作。在扑动双翼时,天鹅身体上下摇摆,通过颈部的调整,头部却能保持平稳。

  

  他们将鸟类飞行中调整头部的过程记录下来,在电脑上建立数学模型进行模拟,这成果后来用在无人侦察机上,拍摄画面变得更加清晰了。

  来源:疯狂机械控、象爸象妈、制造前线

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