陀螺稳定平台在影视拍摄中的应用

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    近年来，大型活动的电视直播，电影中宏大场景的拍摄，“马拉松赛”、“公路自行车赛”、“帆船比赛”等长距离、大范围的体育赛事，都需要借助移动载体对目标进行全方位多角度的跟踪拍摄，随着高清电视、3D 电影电视的出现，更需要获得清晰度高、视觉冲击感强的画面[1]。但是传统的移动拍摄不可避免地将载体本身的颠簸和振动传到摄像机上，带来画面抖动、模糊不清等问题，影响了拍摄画面质量。这就需要一种特殊的设备将摄像机与移动载体的颠簸和振动隔离，使拍摄视轴稳定在空间坐标系中给定的方向。

    陀螺稳定平台可以隔离移动载体的颠簸、振动对摄像机的影响，使视轴稳定在惯性空间，确保图像画面的清晰。在影视拍摄领域将该类平台称为陀螺摄像稳定平台或“陀螺仪”[2]。

    上世纪 70 年代开始，国外公司就开始使用陀螺稳定平台解决拍摄画面抖动的问题，现在陀螺稳定平台已成为国外影视行业不可或缺的重要设备。而国内上世纪 90 年代才开始引进和使用陀螺稳定平台，由于国外的技术封锁，国内外研究和应用方面的差距很大。目前国内从事陀螺稳定技术研究的单位不少，但有关其在影视拍摄中应用研究的报道却很少。国内几乎没有相关的产品投入市场，因此国外厂商通过各种方式垄断了国内陀螺摄像稳定平台市场。

    1 陀螺稳定平台分类及系统组成

    1.1 种类划分

    陀螺稳定平台是利用陀螺特性将平台台体姿态稳定在参考坐标系的精密机电装置[3]，依照组成和功能的差异有不同的划分方式。

    按照陀螺的种类划分，常见的有机械式陀螺稳定平台、光纤陀螺稳定平台、微机电陀螺稳定平台等。早期的稳定平台多采用挠性陀螺（机械式陀螺的一种），目前主流的、精度较高的是光纤陀螺稳定平台，精度相对较低的平台则采用微机电陀螺。

    按照陀螺稳定平台被稳定轴数，可分为单轴、双轴、三轴、全姿态（四轴）稳定平台。按照陀螺稳定平台结构形式可分为开放式和封闭式稳定平台。开放式稳定平台几何尺寸较大，摄像机的尺寸和重量限制较小，适合在摇臂、车载、船载、轨道、悬索等速度较慢，风阻较小的场合。为了减少风阻对平台稳定效果的影响，封闭式稳定平台的框架和摄像机包裹在一个类似球体的密闭壳体中（又称为“吊舱”），摄像机的尺寸和重量受到一定限制，有的甚至只能安装指定型号的摄像机，适合直升机、固定翼飞机等速度较快，风阻较大的场合。