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大疆DJI无人机如何选择最佳分辨拍摄 看这里!

DJI-Mavic2 KANZHAJI 1224浏览 0评论  赞 0

一直是大疆无人机的忠实用户,从精灵3P、精灵4P、御Pro、御2Pro一路走来,传感器越来越大,机身却越来越小,很适合旅行携带。
御2Pro折叠机身,1寸传感器,哈苏镜头和算法,10bit D-Log,31分钟续航,多种智能飞行模式,最低2s间隔的移动延时,看似一个完美的机型了。不过总是觉得拍出来的视频有点朦胧感,分辨率甚至不如御1的1/2.3寸的传感器。大疆给出的解决方案是提供一个HQ模式,不进行超采而是1:1直读传感器中间部分的数据,分辨率的确有所提高。
关于这个问题,去年九月Cliff Totten做了个实验,在youtube上有这个视频,https://www.youtube.com/watch?v=EpETzfvbmD0,对比御2Pro和P4P的分辨率,在国外飞友中引起不小的争论,大疆官方为此做了专门回应,但是国内好像没什么声音。
Cliff的做法就是两台机器分别用4K30拍摄分辨率标板,M2Pro分别拍摄FOV和HD模式,定量比较一下它们之间的差异。其结果是M2Pro输得惨不忍睹。
最近闲来无事,重复了一下他的实验,顺带测试一下不同光圈、不同帧率对分辨率的影响。结果很有意思:

对精灵4P2.0、御2Pro和御Pro分别测试,测试结果用线数表示,是整个传感器高度的线数,单位是100线。比如测试数值15就表示整个传感器高度上分辨率是1500线,可以拍到1500条黑白相间的线条(1500条或者750对)。因为不是一个严格的测试,分辨率标板也是打印出来的,因此绝对数值并不是100%准确,我们主要看这个数值相对大小。注意这个分辨率是针对整个传感器高度的,传感器是3:2比例,而视频是16:9,因此得到的线数对应到视频上,应该再乘以0.84375,所以1500线就是1265线,表示整个视频在垂直方向上可以分辨出1265条线。通过对比我得到以下结论:
1. P4P在4K30下拥有三种机型最好的分辨率,达到2400线。
2. M2Pro的HD模式,只能说还过得去,达到2000线。
3. 出人意料的是御Pro在1/2.3寸传感器上,得到2300线的分辨率,这也印证了我的主观感觉。
4. 其他所有视频模式,都只能达到1500线左右的分辨率。
5. 对于M2Pro,4K FOV模式分辨率很低,几乎跟2.7K没区别,因此也不必太介意M2Pro缺少了4K60模式,直接用2.7K60去拍,其实分辨率也跟4差不多,说不定高感还能好一点呢。
6. 光圈对分辨率的影响,基本到f8开始出现,因此可以放心用f2.8-f5.6,应该都很好。
7. 照片分辨率P4P和M2都达到2900线,基本接近二者5472*3648传感器像素,因此二者的镜头应该是不错的,对最终成像基本没有影响。对于喜欢拍延时的来说,千万记得保存raw格式文件,分辨率色彩都比机内直出视频好太多了。而御1传感器分辨率4000*3000,但是照片分辨率只能达到2300线,应该是镜头差一点。
8. M2Pro照片和视频,锐化都有些过了,放大到1:1有点看不下去,不知道这个是不是跟哈苏算法有关,相比之下更喜欢P4P的过度。还是那句话,能用raw格式就尽量用,别去相信什么哈苏大牌。
9. P4P的4K30分辨率达到2400线,乘以0.84375换算成16:9是2000线,基本就是4K视频3840*2160分辨率的极限了,说明P4P视频超采算法不错,没有损失分辨率。但是4K60,分辨率急剧下降到1500线,不知道是芯片计算能力还是存储带宽(100Mbps)影响到了这个指标。因此P4P虽然有4K60,但是对于不需要升格的情况还是谨慎使用。这个4K60的分辨率跟M2Pro的2.7K60也差不多,因此M2Pro用户也不用遗憾没有4K60,直接用2.7K60好了。
10. M2Pro的HOV模式,非常令人失望,分辨率只有1500线,换算成16:9就只有1300线左右,难怪看上去基本上就是2.7K水平,仅比1080P略强。M2Pro照片分辨率达到2900线,说明不是镜头也不是传感器的问题。它的HD模式,实际上是只采集传感器中间部分的数据,用1:1方式读出,按比例计算4K视频水平像素/传感器水平像素,3840/5472=0.7,就是说HD模式用到了传感器中部大概70%宽度的数据,相当于使用了一块0.7寸的传感器,因此视角也从28mm变成40mm等效焦距,也是28/40=0.7的关系。M2Pro照片分辨率2900线,理论上采集中间部分得到2900*0.7=2030线,这个与我的实验得到2000线相吻合。也就是说,M2Pro的问题出在了超采上,Cliff Totten猜测,因为芯片不给力或者散热问题,大疆要么用了跳采技术(line skipping,隔行读取,只采集一半像素)要么用了像素合并技术(pixel binning,多个像素合并到一起读取),造成分辨率下降。
针对这个问题,大疆给出了官方回应:
Mavic 2 Pro uses a different processor than P4P and has two 4K modes, as stated on the product page, which are FOV mode and HQ mode. FOV mode has a wider view but less details than HQ mode. FOV mode’s image processing requires raw subsampling, which scales 5.5K raw into 4K raw before feeding it to the image processing pipeline.
Raw subsampling is different from line skipping; it uses the full area (of the 16:9 portion) of the image sensor so the signal-noise-ratio is much better than line skipping. Raw subsampling is also different from pixel binning. It is an optimized filtering & sampling process which is much more advanced than the simple average mechanism of pixel binning. Raw subsampling causes some loss in the finest details. However, this is not as visible in real scenes (like aerial filming) as it is on charts.
DJI looked into many solutions for implementing FOV and found that the current FOV mode is the best compromise for the Mavic 2 hardware. Please remember the Mavic 2 is an extremely complex and compact piece of hardware. The current solution represents the best possible way to enable filming using the full 1” sensor wide angle area FOV on the Mavic 2 hardware.
概括起来就是:大疆使用的是原始数据二次抽样,并不是大家猜测的跳采或者像素合并。系统将5.5K原始数据用二次抽样的方式得到4K原始数据,然后送到处理管道。大疆认为此方法对于M2Pro硬件来说是最好的解决方案。
其实超采最佳方案的确是二次抽样,P4P肯定也是用的二次抽样,但是同样的算法结果也会不一样,就像同样是jpeg格式,一张4500万像素的照片文件大小可以是20M也可以是200K,当然观感完全不同。大疆用在M2Pro上的芯片应该是太弱鸡了,无法完整处理超采任务,只能降低素质。而HD模式因为不存在超采,因此能够达到其理论分辨率,这说明问题就出在超采上。甚至御1都能够达到2300线的分辨率,对于大疆选择的御2处理芯片的确让人失望。
当然,大疆因为HOV模式不得力,增加了一个HD模式,我们得到了28mm和40mm两个视角,相当于多得了一个变焦,也算是一个补偿吧。不过以HOV的分辨率,能够不用还是不用吧,这样就只剩一个40mm视角,最有用的广角没有了。

附:分辨率测试过程:
1.采用以下分辨率测试标板,上面有一个标尺显示Picture height / 6,表示将照片高度覆盖到这个标尺的6倍处拍摄,得到的结果就是以照片高度计算的分辨率线数。

分辨率标板
2.因为视频分辨率是16:9,照片和传感器是3:2,要对比二者,采用长边来测试分辨率更加有意义。我拍摄宽度为标尺9倍的照片/视频进行测试(6倍高度,换算成宽度就是9倍)。将分辨率标板贴到墙上,两侧贴上不干胶纸作为参考点,距离是标尺的9倍。每次拍摄都调整无人机位置,让取景器刚刚能看到两侧参考点。
M2Pro拍摄照片
P4P拍摄照片
3. 将无人机稳定放在平台上进行拍摄,所有照片、视频设置为默认,白平衡日光,曝光模式A,分别测试不同视频模式和不同光圈的照片和视频,因为数据量庞大就不上传了。不过从上面两张jpeg图就可以看出M2Pro锐化很严重。
4. 读取测试标板最上面一行水平线得到垂直分辨率,对于视频来说垂直分辨率是最重要的。以不能分辨线条为标准读取线数,如下图箭头所示。
P4P照片放大

5. 将所有测试数据汇总到表1中,得到前面结论。

以上测试还有不完善之处,但是目的是为了验证M2Pro分辨率问题,欢迎朋友们一起探讨,也期待四美给出一个更为详尽的官方解释。希望御今后的版本能够提供更好的解决方案,否则真的可惜了这么好的一个平台,败在一个小小的视频处理芯片上。

螃蟹河蟹

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