無(wú)人機(jī)航拍在體育賽事中的應(yīng)用

周 鑫

（南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211188）

0 引言

在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，科技正以前所未有的速度改變著各行各業(yè)，體育賽事也不例外。其中，無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的崛起，為體育賽事領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)視覺(jué)與創(chuàng)新的革命。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的日益成熟和創(chuàng)新[1]，無(wú)人機(jī)作為一種高效、靈活且多功能的工具，憑借其高空俯瞰的視角、極致穩(wěn)定的飛行能力以及多維角度拍攝等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，正日益成為體育賽事領(lǐng)域的一顆璀璨之星。從大型國(guó)際比賽到地方性賽事，無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)正以其卓越的性能為觀(guān)眾提供更加震撼的視覺(jué)體驗(yàn)，為賽事組織者、運(yùn)動(dòng)員和教練員帶來(lái)了全新的數(shù)據(jù)收集、分析和戰(zhàn)術(shù)優(yōu)化等手段，賦予了體育賽事全新的維度與表現(xiàn)力。本文將深入探討無(wú)人機(jī)在體育賽事中的多重應(yīng)用，展現(xiàn)其在推動(dòng)體育產(chǎn)業(yè)發(fā)展、提升比賽水平以及創(chuàng)造更豐富觀(guān)賽體驗(yàn)方面所發(fā)揮的重要作用。

1 無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)概述

1.1 無(wú)人機(jī)

無(wú)人機(jī)是由自身程序控制裝置或無(wú)線(xiàn)電遙控設(shè)備控制的無(wú)人駕駛飛行器[2]。無(wú)人機(jī)通過(guò)搭載各種傳感器、通信設(shè)備和自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠執(zhí)行多種任務(wù)，從簡(jiǎn)單的空中攝影到復(fù)雜的科研和軍事任務(wù)。根據(jù)不同的用途和設(shè)計(jì)，無(wú)人機(jī)分為多種類(lèi)型，包括多旋翼無(wú)人機(jī)、固定翼無(wú)人機(jī)以及垂直起降無(wú)人機(jī)等。多旋翼無(wú)人機(jī)通過(guò)調(diào)整多個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生不同大小的扭矩，從而精確控制飛行器的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)各種飛行動(dòng)作。并且，其體積相對(duì)較小，輕便靈活，起降方便，有良好的抗風(fēng)能力，能在空中進(jìn)行懸停，可以更加靈活、準(zhǔn)確地拍攝。因此，無(wú)人機(jī)具有安全穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操控簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。現(xiàn)在大部分航拍領(lǐng)域使用的無(wú)人機(jī)設(shè)備多為多旋翼無(wú)人機(jī)，如圖1 所示。

圖1 多旋翼無(wú)人機(jī)

1.2 無(wú)人機(jī)航拍

無(wú)人機(jī)航拍是利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行空中攝影或錄像的過(guò)程。以無(wú)人機(jī)作為空中平臺(tái)，通過(guò)搭載高分辨率的相機(jī)、攝像機(jī)或其他傳感器，無(wú)人機(jī)可以從空中俯瞰地面或其他目標(biāo)，捕捉到獨(dú)特的視角和畫(huà)面。

無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的發(fā)展歷程可以追溯到早期的航空攝影和遙感技術(shù)。隨著科技的進(jìn)步和創(chuàng)新，無(wú)人機(jī)航拍逐漸從軍事應(yīng)用延伸到民用領(lǐng)域。20世紀(jì)80 年代，一些研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)開(kāi)始嘗試將無(wú)人機(jī)航拍應(yīng)用于地理測(cè)繪、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。21 世紀(jì)初期，無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)取得了一系列重大突破，如自動(dòng)化飛行控制、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）導(dǎo)航、穩(wěn)定性控制等，這些技術(shù)使得無(wú)人機(jī)航拍更加穩(wěn)定、精準(zhǔn)，逐漸走向普及。同時(shí)，民用領(lǐng)域?qū)罩袛?shù)據(jù)采集和影像需求增加，推動(dòng)了無(wú)人機(jī)航拍的商業(yè)化應(yīng)用，許多企業(yè)開(kāi)始提供無(wú)人機(jī)航拍服務(wù)。

如今，無(wú)人機(jī)的航空系統(tǒng)越來(lái)越優(yōu)化，由飛控系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)及載荷系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)組成，各個(gè)子系統(tǒng)相互協(xié)作，使無(wú)人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)全自主飛行、任務(wù)執(zhí)行等功能。無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步給航拍領(lǐng)域迎來(lái)質(zhì)的飛躍。高分辨率的相機(jī)、穩(wěn)定的飛行控制系統(tǒng)以及智能化的飛行路徑規(guī)劃等創(chuàng)新不僅使得航拍更加精準(zhǔn)、流暢，也為影像創(chuàng)作者帶來(lái)了更大的創(chuàng)作自由和創(chuàng)意空間。在無(wú)人機(jī)的俯瞰下，美麗的風(fēng)景、壯觀(guān)的建筑和精彩的運(yùn)動(dòng)瞬間，正描繪出一幅引人入勝的精彩圖景，以前所未有的方式展現(xiàn)在人們面前。

2 體育賽事航拍中的無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)要點(diǎn)

2.1 安全和法規(guī)意識(shí)

進(jìn)行無(wú)人機(jī)航拍之前，務(wù)必獲取合法的飛行許可。首先要了解無(wú)人機(jī)相關(guān)的法律法規(guī)，遵守法律法規(guī)的規(guī)定和限制，遵守當(dāng)?shù)孛窈骄趾拖嚓P(guān)機(jī)構(gòu)的規(guī)定，確保了解飛行限制區(qū)域、禁飛區(qū)域以及最大飛行高度等規(guī)定，以免觸犯法律。

國(guó)家于2023 年公布了《無(wú)人駕駛航空器飛行管理暫行條例》。新規(guī)按照分類(lèi)管理的思路，根據(jù)無(wú)人機(jī)重量、飛行速度等性能指標(biāo)，將無(wú)人機(jī)分為微型無(wú)人機(jī)、輕型無(wú)人機(jī)、小型無(wú)人機(jī)、中型無(wú)人機(jī)和大型無(wú)人機(jī)5 個(gè)類(lèi)別。操控小型、中型、大型民用無(wú)人駕駛航空器進(jìn)行飛行活動(dòng)，操作員必須考取操控員執(zhí)照。

不同天氣條件下都可以進(jìn)行體育賽事的航拍，但不同的天氣條件可能會(huì)影響航拍的可行性和畫(huà)面效果。選擇天氣條件進(jìn)行體育賽事航拍時(shí)，需要根據(jù)具體情況權(quán)衡飛行安全、畫(huà)面效果以及對(duì)設(shè)備的保護(hù)。不同的天氣條件可以為航拍作品帶來(lái)不同的氛圍和效果，但也需要注意保證航拍操作的安全性和設(shè)備的穩(wěn)定性。

2.2 航拍操控技巧

航拍操控技巧包括合理規(guī)劃航線(xiàn)和熟練無(wú)人機(jī)操控技術(shù)兩個(gè)方面。

第一，合理規(guī)劃航線(xiàn)。飛行前，必須對(duì)航拍區(qū)域進(jìn)行綜合了解，熟悉區(qū)域的地貌、氣候、植被、人流和建筑等情況，檢查該區(qū)域是否屬于禁飛區(qū)，是否有飛行高度限制，從而謹(jǐn)慎規(guī)劃飛行路線(xiàn)，明確拍攝角度、高度以及所需拍攝方向。體育賽事通常會(huì)在賽場(chǎng)周?chē)O(shè)置觀(guān)眾席，四周的流動(dòng)人口較多。因此，操作員務(wù)必特別注意無(wú)人機(jī)航拍的飛行高度，以確保不會(huì)危及觀(guān)眾的安全，保障飛行與拍攝安全。

第二，熟練無(wú)人機(jī)操控技術(shù)。無(wú)人機(jī)航拍需要具備較高的飛行技巧，操作員需要通過(guò)控制搖桿對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行速度進(jìn)行變速及平穩(wěn)飛行；利用搖桿控制飛行高度，避免高度變化過(guò)大或過(guò)快；適應(yīng)風(fēng)力，調(diào)整搖桿維持穩(wěn)定高度；使用遙控器搖桿和云臺(tái)按鈕同時(shí)平穩(wěn)操作，培養(yǎng)手眼協(xié)調(diào)能力，精確控制飛行姿態(tài)和方向；實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)環(huán)繞、升降、跟蹤、平移、俯仰、低空飛行及運(yùn)動(dòng)跟蹤拍攝。最后，操作員需要具有應(yīng)對(duì)緊急情況的靈活性，遇到問(wèn)題時(shí)，可以將無(wú)人機(jī)緊急剎停或安全返航。

2.3 航拍攝影手法的藝術(shù)性

航拍攝影手法涉及無(wú)人機(jī)的飛行路徑、角度、高度等操作技巧，這些手法決定了航拍畫(huà)面的藝術(shù)構(gòu)圖。藝術(shù)構(gòu)圖需要考慮畫(huà)面元素的擺放、比例及平衡等。航拍攝影通過(guò)不同的手法，如環(huán)繞拍攝展示出全景的壯觀(guān)，升降拍攝營(yíng)造出高度感，跟蹤拍攝手法展現(xiàn)主體的移動(dòng)軌跡，而選擇俯瞰拍攝手法則需要考慮如何平衡畫(huà)面中的各個(gè)元素。通過(guò)掌握不同的航拍手法，攝影師可以在構(gòu)圖時(shí)更加靈活地運(yùn)用元素，通過(guò)適當(dāng)?shù)臄[放和元素的組合來(lái)強(qiáng)調(diào)或突出主題，創(chuàng)造出更具創(chuàng)意的視覺(jué)效果來(lái)增強(qiáng)藝術(shù)表現(xiàn)。

3 無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)在體育賽事中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 拍攝視角更加多元

早期的體育賽事通常通過(guò)傳統(tǒng)的地面攝影設(shè)備進(jìn)行拍攝，在賽事場(chǎng)地的關(guān)鍵位置設(shè)置固定的攝像機(jī)，以捕捉比賽的主要?jiǎng)討B(tài)。盡管這些攝像機(jī)可以捕捉到特定區(qū)域的畫(huà)面，也可以呈現(xiàn)穩(wěn)定的畫(huà)面，但是由于視角相對(duì)有限，通常只能捕捉到地面上的畫(huà)面。地面攝影設(shè)備受到場(chǎng)地限制，可能難以捕捉到賽場(chǎng)的整體情況，或者無(wú)法捕捉到高空的視角。

無(wú)人機(jī)具有高度的機(jī)動(dòng)性，可以快速在不同位置之間移動(dòng)，改變飛行高度和方向，具有空中鳥(niǎo)瞰視角，從空中俯瞰，捕捉到更廣闊的畫(huà)面。環(huán)繞拍攝可以全局呈現(xiàn)整個(gè)賽場(chǎng)，捕捉到多種角度和視角的畫(huà)面，營(yíng)造出宏大的視覺(jué)效果，帶來(lái)更全面的觀(guān)賞體驗(yàn)。

3.2 拍攝機(jī)位更加靈活

采用地面攝影方式，攝像師使用手持或固定在搖臂上的攝像機(jī)，通過(guò)移動(dòng)攝像機(jī)跟隨比賽的進(jìn)行，捕捉運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)態(tài)。整個(gè)操作過(guò)程需要攝像師手動(dòng)變換攝像機(jī)的角度或位置，關(guān)注比賽的局部情況，一邊跟隨運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)，一邊控制攝像機(jī)的鏡頭切換和局部變焦，難度系數(shù)較大。同時(shí)，地面攝影受到運(yùn)動(dòng)員和攝影設(shè)備的位置限制，可能無(wú)法捕捉到高速運(yùn)動(dòng)的特寫(xiě)鏡頭，限制動(dòng)感。

無(wú)人機(jī)可以在比賽場(chǎng)地內(nèi)自由移動(dòng)，升降飛行，捕捉到不同高度的畫(huà)面，呈現(xiàn)出比賽場(chǎng)地的立體感。無(wú)人機(jī)可以動(dòng)態(tài)跟蹤、實(shí)時(shí)跟蹤運(yùn)動(dòng)員或比賽，捕捉到高速運(yùn)動(dòng)的精彩瞬間，也能捕捉到比賽的緊張氛圍和情感。通過(guò)不同的角度和飛行路徑，無(wú)人機(jī)可以拍攝出多樣化的畫(huà)面，拍攝機(jī)位更加靈活。

3.3 拍攝成本更加節(jié)約

體育賽事應(yīng)用無(wú)人機(jī)拍攝，能夠有效地節(jié)約拍攝成本[3]。傳統(tǒng)的體育賽事拍攝可能需要使用大型、昂貴的專(zhuān)業(yè)攝像設(shè)備和團(tuán)隊(duì)，包括攝像機(jī)、云臺(tái)、穩(wěn)定器、直升機(jī)和操作人員等。相比之下，無(wú)人機(jī)攝影設(shè)備通常更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，操作也更簡(jiǎn)單，不需要大規(guī)模的人力投入，有效地降低了設(shè)備和人力成本。

使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行賽事拍攝，可以提供多個(gè)視角，減少了需要多次攝制和編輯的次數(shù)。這樣可以減少后期制作成本。并且，無(wú)人機(jī)可以輕松地捕捉到多個(gè)角度的畫(huà)面，到達(dá)地面攝影方式難以到達(dá)的區(qū)域，如高空或障礙物附近，減少必須搬動(dòng)攝像設(shè)備的次數(shù)，從而提高了效率。

3.4 數(shù)據(jù)采集更加快速

在體育比賽中，數(shù)據(jù)的收集和分析起著至關(guān)重要的作用。這些數(shù)據(jù)可以提供有關(guān)運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)、比賽策略、戰(zhàn)術(shù)決策和賽事管理的關(guān)鍵見(jiàn)解，有助于改善運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練、提高競(jìng)技水平，并且提供更好的觀(guān)賞體驗(yàn)和賽事規(guī)劃。利用圖像識(shí)別和傳感器等技術(shù)，無(wú)人機(jī)可以高度精確地采集有關(guān)運(yùn)動(dòng)員和賽場(chǎng)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)傳送給裁判員和發(fā)布員，以實(shí)現(xiàn)更有效的比賽管理和統(tǒng)計(jì)。這種數(shù)據(jù)采集方式的準(zhǔn)確性非常高，有助于提高比賽的公平性和準(zhǔn)確性。

4 無(wú)人機(jī)航拍在體育賽事中的應(yīng)用

4.1 體育賽事宣傳

為了提高體育賽事的知名度，吸引觀(guān)眾和支持者，吸引贊助商和合作伙伴，賽事組織者一般會(huì)在賽前進(jìn)行一系列宣傳和推廣活動(dòng)，通過(guò)電視、廣播、印刷媒體、互聯(lián)網(wǎng)及社交媒體等各種媒體渠道發(fā)布廣告和宣傳材料，吸引觀(guān)眾的關(guān)注。無(wú)人機(jī)在體育賽事宣傳片中的應(yīng)用已經(jīng)成為提高宣傳片視覺(jué)吸引力的重要因素。2018 年，俄羅斯世界杯宣傳片使用無(wú)人機(jī)捕捉世界杯足球賽的精彩瞬間，包括球場(chǎng)、球員、球迷和賽事氛圍的壯觀(guān)空中畫(huà)面，使觀(guān)眾能夠欣賞到比賽場(chǎng)地的壯觀(guān)，增加了觀(guān)眾的興趣和賽事的吸引力。2022 年北京冬奧會(huì)宣傳片中，無(wú)人機(jī)捕捉了滑雪、冰壺、雪車(chē)等冰雪項(xiàng)目的畫(huà)面，為冬奧會(huì)提供了極寒氣候下的特殊視角，突出了冰雪運(yùn)動(dòng)的美麗和挑戰(zhàn)性。

4.2 體育運(yùn)動(dòng)攝影

傳播學(xué)家麥克盧漢曾提出一個(gè)觀(guān)點(diǎn)——媒介是人的延伸[4]。無(wú)人機(jī)可被視為擴(kuò)展的人類(lèi)視覺(jué)能力，通過(guò)提供多個(gè)視角為體育運(yùn)動(dòng)攝影帶來(lái)了更多可能性，從而豐富了體育運(yùn)動(dòng)攝影的表現(xiàn)方式，拓寬了其視野。2022 年3 月，Daniel Koszela 拍攝的《下降的滑雪者》展示了在斯克拉斯卡波倫巴舉行的年度滑雪活動(dòng)的參賽者。攝影師Maxseigal拍攝的《莫阿布攀巖》展示了攀登探險(xiǎn)運(yùn)動(dòng)之美及攀巖的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，獲得第三屆國(guó)際無(wú)人機(jī)攝影大賽體育組一等獎(jiǎng)。

4.3 體育賽事訓(xùn)練

搭載傳感器的無(wú)人機(jī)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)員的生理參數(shù)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，包括心率、呼吸頻率和步頻等。教練員可以更全面地了解運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練狀況，及時(shí)調(diào)整和改進(jìn)訓(xùn)練計(jì)劃，以提高訓(xùn)練的效果和科學(xué)性。這種方式使得訓(xùn)練過(guò)程更加精細(xì)化和個(gè)性化。

搭載高清攝像頭的無(wú)人機(jī)更可以從不同高度多角度地全程捕捉運(yùn)動(dòng)員的體育動(dòng)作。教練員和運(yùn)動(dòng)員可以通過(guò)無(wú)人機(jī)記錄下的影像資料，查看運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)狀態(tài)及動(dòng)作的精細(xì)細(xì)節(jié)，比較和分析訓(xùn)練與比賽中的長(zhǎng)處和短處，根據(jù)這些分析及時(shí)調(diào)整、改進(jìn)訓(xùn)練方式和戰(zhàn)術(shù)策略，有效地提升了訓(xùn)練課程的安全性和合理性。

4.4 體育賽事直播

無(wú)人機(jī)在體育賽事直播中具有極大的視角多樣性。無(wú)人機(jī)突破傳統(tǒng)體育賽事依靠固定攝像機(jī)的空間限制，可以在比賽場(chǎng)地實(shí)現(xiàn)高空、低空、快速、多角度等特殊拍攝效果，可以在體育比賽進(jìn)行中通過(guò)空中的俯瞰鏡頭或是變焦追蹤鏡頭，將運(yùn)動(dòng)員和比賽場(chǎng)地的動(dòng)態(tài)一覽無(wú)余地展現(xiàn)給觀(guān)眾。尤其是一些中大型戶(hù)外體育賽事（如馬拉松賽事、滑雪賽事、賽艇賽事、自行車(chē)賽事等）的直播，許多戶(hù)外賽事在自然場(chǎng)地上進(jìn)行，場(chǎng)地的地形和環(huán)境多種多樣，開(kāi)放空間較大，觀(guān)眾可能無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間或近距離觀(guān)看運(yùn)動(dòng)員的比賽狀況[5]，引入無(wú)人機(jī)航拍，可以更廣泛地覆蓋比賽場(chǎng)地，記錄比賽進(jìn)程、運(yùn)動(dòng)員們的比賽場(chǎng)景，更好地展現(xiàn)戶(hù)外場(chǎng)地的自然景觀(guān)。無(wú)人機(jī)航拍從各個(gè)角度、全方位地為觀(guān)眾提供觀(guān)賽體驗(yàn)，增強(qiáng)觀(guān)眾的沉浸感，使他們更好地融入比賽并親身體驗(yàn)其中。無(wú)人機(jī)航拍的2023 年蘇州太湖馬拉松比賽如圖2 所示。

圖2 2023 年蘇州太湖馬拉松

4.5 體育賽事表演

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步與發(fā)展，無(wú)人機(jī)編隊(duì)表演作為一種新的藝術(shù)表現(xiàn)形式，其壯觀(guān)的科技視覺(jué)效果給人留下深刻的印象，越來(lái)越受到市場(chǎng)的青睞。

無(wú)人機(jī)表演為體育賽事注入了獨(dú)特的視覺(jué)魅力，吸引了更多觀(guān)眾和粉絲。在成都大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)期間，千架無(wú)人機(jī)閃爍著燈光，以天空為布、機(jī)身為筆，在天空中組合成“大運(yùn)會(huì)徽”“大運(yùn)會(huì)火炬”“大運(yùn)會(huì)吉祥物”“大運(yùn)會(huì)比賽項(xiàng)目”等各種造型，在夜空中展現(xiàn)出一副精妙絕倫、別具一格、充滿(mǎn)科技韻味的壯麗景觀(guān)。無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行可以創(chuàng)作出各種圖案、文字和標(biāo)志，呈現(xiàn)令人震撼的視覺(jué)效果，為賽事提供了強(qiáng)大的宣傳工具。

5 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)航拍在體育賽事中的應(yīng)用展示了現(xiàn)代技術(shù)在體育領(lǐng)域的巨大潛力。通過(guò)提供多角度、高清晰度的視圖，無(wú)人機(jī)航拍提升了體育賽事的觀(guān)賞性，為觀(guān)眾提供了前所未有的身臨其境感受，使觀(guān)眾更加深入地了解運(yùn)動(dòng)的精彩和運(yùn)動(dòng)員的精湛技藝；為教練員和運(yùn)動(dòng)員提供了寶貴的工具，以便更好地分析和改進(jìn)訓(xùn)練方法。無(wú)人機(jī)還在體育賽事的宣傳推廣中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，為賽事吸引更多觀(guān)眾和贊助商，促進(jìn)了體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。未來(lái)，期待無(wú)人機(jī)在體育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用為體育產(chǎn)業(yè)帶來(lái)更多創(chuàng)新和機(jī)會(huì)。