Технология изготовления 360-градусных панорам


Зачастую я слышу вопрос от интересующихся людей - "а как это сделано, что для этого нужно иметь и что знать"? Долго я сопротивлялся, не хотел писать эту статью, в сети и так предостаточно информации и собственно я сам получил всю информацию из сети и с форумов. Но потом понял, что наверное будет не честно отсылать интетесующихся на широкие просторы интернета в свободный поиск по ключевым словам, давать список ссылок, он стал очень обширным за короткое время поиска. Была мысль просто собрать кучу информации, скомбинировать или скопипастить кусками, но так будет не честно по отношению к тем людям, которые не зная того, помогли мне освоить технологию.

Так что же необходимо, чтобы снять панораму? Прежде всего желание. Желание раздвинуть рамки видимого пространства, пейзаж может быть очень красив фрагментами, но целиком он намного прекраснее, да и ощущение свободы наблюдателя, никогда не возникало желание заглянуть за край фотографии, увидеть то, что не поместилось в кадр? Да и наше восприятие устроено так, что мы видим мир и бессознательно анализируем увиденное на идентичность гармонии, даже если взять золотое сечение и построить ряд соотношений сторон изображения - все это будут уже панорамные снимки. Даже вертикальные панорамы порой дают не просто возможность увидеть, но и прочувствовать глубину или высоту. Когда я впервые увидел сферическую панораму, я испытал просто чувство восторга, теперь мы имеем все, 100% покрытия пространства, мы освободились от рамок и форматов, ограничивающих видимое пространство, получили невероятные эффекты, когда можно видеть все пространство, вывернуть его, сжать, деформировать по желанию.

С тех пор, как у меня появилась первая цифровая камера, стало ясно, что ключевую роль играет разрешение. Повысить его я мог только складывая панорамы, снятые с рук. Многочасовые рукопашные схватки с параллаксом и куча переработанного материала дали бесценный опыт, как в приемах съемки, так и обработке полученного материала.

Панорамное изображение можно получить двумя способами, кадрировать изображение, отрезав лишнее, или сложив несколько изображений в одно. Понятно, что первый способ снижает разрешение, но порой посредственный снимок обычного формата превращается в репрезентабельную панорамную фотографию. И при сложении снимков нет какого-то оптимального числа кадров, порой бывает достаточно пары снимков, чтобы получить прекрасную панораму.

Ниже речь пойдет о технологии получения сферических или кубических 3D-панорам.

Выбор оборудования

Камера.

Панораму можно снять и мыльницей, но предпочтительнее зеркальная камера с возможностью замены объективов - это даст возможность выбора и предпочтений в съемке. Качество тоже играет немаловажную роль, как правило профессиональные и полу-профессиональные цифровые зеркальные камеры позволяют получить значительно менее зашумленный кадр в одинаковых условиях, да и имеют значительно больший диапазон настроек, необходимых фотографу. Сейчас существует широкий выбор камер на рынке, но предпочтением, как правило, пользуются два известных производителя - Canon и Nikon. Споры о предпочтениях и функциональных преимуществах современных производителей зеркальных камер - это игрища продавцов, и отдельная тема выживания и успеха в мире, где маркетологи победили инженеров. Конечный результат не так уж и сильно зависит от сумасшедшего ценника или наличия полутора десятков якобы уникальных функций, можно добиваться прекрасных результатов и с бюджетными камерами начального уровня. Любой фотограф с солидным стажем имеет свои предпочтения и знает что он хочет от камеры, если же вы новичек, то никто не мешает почитать форумы, собрать информацию или обратиться к тем, для кого не цвет корпуса фотоаппарата делает этот фотоаппарат привлекательным!

Наиболее распространенные производители фотокамер: Canon; Nikon; Fujifilm; Sony; Sigma; Pentax; Olympus.

Один из авторитетных среди фотографов сайт, где можно получить сравнительную информацию: www.dpreview.com

Не будем сейчас рассматривать класс автоматических панорамных камер или специализированных комплексов для панорамной съемки, такое оборудование чрезвычайно дорого и предназначенно для решения специальных задач. Если есть интерес вот несколько производителей таких комплексов: Panoscan, Roundshot

Объектив.

Основной критерий при выборе объектива - это его угол обзора, как правило панорамы снимаются широкоугольными объективами. Чем шире угол обзора, тем меньше кадров, необходимых для сшивания панорамы. Широкоугольными считаются объективы с фокусным расстоянием, меньше 28мм*, сверхширокоугольным менее 16мм. Объективы бывают как с фиксированным фокусным расстоянием, так и зумами, с возможностью менять фокусное расстояние в определенных пределах, что дает возможность одной и той же линзой снимать панорамы с разным разрешением.

По формируемому результирующему рисунку объективы можно разделить на асферические и сферические. Наш глаз устроен таким образом, что мы видим предметы не такими, какими они формируются на сетчатке глаза, исправление изображения происходит уже на стадии обработки его мозгом, но есть возможность и оптического выравнивания сферических искажений. Асферические объективы могут быть универсальнее, они дают очень интересный эффект перспективы, что позволяет их применять не только в повседневной, но архитектурной и художественной съемке.

Объективы типа «рыбий глаз» (fisheye), одни из самых популярных в панорамной фотографии. За счет того, что такими объективами покрывается угол в 180°, количество кадров для панорамы сильно сокращается, что позволяет получать "быстрые сферы". Существует два основных вида объективов fisheye: циркулярный фишай - полученный кадр содержит круг с углом обзора ~180° в любом направлении (фокусное расстояние - 6-8мм, для кроп матриц - 4,5мм); диагональный фишай - 180° угол зрения соответствует диагоналям кадра, и изображение заполняет весь кадр (фокусное расстояние - 14-16мм, для кроп матриц - 8-10,5мм).

База объективов для панорамной фотографии: www.vrwave.com

* Матрицы различных камер имеют не одинаковые физические размеры, за отсчет берется размер, Crop 1 - Full frame 24x36mm, матрицы меньших размеров: Crop 1.3 - APS-H (Canon); Crop 1.5 - APS-C (Nikon DX, Pentax, Sony); Crop 1.6 - APS-C (Canon). Это означает, что фокусное расстояние объектива 24мм, для камеры Nikon оснащенной DX-матрицей, будет соответствовать 16мм.

Панорамная головка

Важный элемент оборудования для получения сферических панорам. Зачем же нужна панорамная головка и чем она отличается от просто штативной головки? Все дело в том, что если вы попробуете сделать последовательность кадров поворачивая камеру вокруг, допустим, оси, совпадающей с местом крепления или произвольной оси, то видите, что одни и те же объекты, которые находятся ближе к камере, смещаются при повороте относительно более удаленных объектов. Это явление называется параллакс (греч. παραλλάξ, от παραλλαγή, «смена, чередование») изменение видимого положения объекта относительно удалённого фона в зависимости от положения наблюдателя. На явлении параллакса основано бинокулярное зрение. Но если в геодезии и астрономии - это явление используется для измерения расстояния до удалённых объектов, то в панорамной фотографии нон является помехой.

Обходить эффект параллакса можно вращая камеру с объективом вокруг "точки отсутствия параллакса" (no-parallax point, NPP). NPP - это, как правило, точка схождения оптических осей объектива и находится она в центре входного зрачка объектива, воображаемого отверстия внутри него. Входной зрачок объектива - это изображение апертурной диафрагмы, видимое через переднюю линзу объектива. Это видимое изображение может быть искажено линзами, находящимися перед ним, кроме того оно смещено от того места, где на самом деле находится диафрагма. Как раз центр этого видимого изображения и является точкой, вокруг которой нужно вращать камеру, чтобы избежать параллакса. Интересно, что входной зрачок важен еще и подругому: число f объектива, на самом деле, - это отношение фокусного расстояния к диаметру входного зрачка, а не к физическому диаметру диарагмы внутри объектива. Часто, даже в кругу профессионалов, "точку отсутствия параллакса" называют "нодальной точкой" - это неверно, но на самом деле NPP никак не связана с настоящими нодальными точками линзы. Настоящие нодальные точки - это другие точки на оптической оси объектива. Можно назвать NPP "центром перспективы", но этот термин не является общепринятым и не отражает важности значения NPP. Некоторые объективы, в том числе часто используемые в панорамной съемке объективы Fisheye, не имеют единственной точки отсутствия параллакса. У таких объективов есть ряд так называемых "точек наименьшего параллакса", положение которых зависит от угла к оптической оси объектива. Такие объективы легко распознаются по характерному ходу зрачка вперед и назад по мере отклонения угла зрения от оптической оси если смотреть на линзу спереди. С такими объективами можно выбрать оптимальный угол поворота, при котором сшивание панорамы дает наименьшее расхождение (RMS) и вращать камеру вокруг точки, которая не дает параллакса на этом угловом значении.

База данных точек отсутствия параллакса
Теория точек отсутствия параллакса в панорамной фотографии (English)

Итак, для чего нужна панорамная головка мы выяснили, теперь посмотрим что они из себя представляют. Как правило - это набор рейлингов, которые соединены ротаторами или фиксируемыми под углом сопряжениями, для обеспечения вращения всей конструкции вокруг "точки отсутствия параллакса". Головки бывают для съемки однорядных, более простая конструкция, или многорядных панорам. Однорядные головки состоят из горизрнтального рейлинга, на который размещено крепление для камеры, которым можно отрегулировать местоположение камеры (совместить ось горизонтального вращения с NPP). Для съемки многорядных панорам в конструкцию добавляются дополнительные вертикальный и продольный рейлинги, и ангулярный ротатор, который позволяет изменять вертикальный угол вращения камеры (обеспечивается вращение вокруг NPP нее только по горизонтали, но и по вертикали). Не смотря на простой принцип конструкции существует достаточно много требований к параметрам головки, точность, жесткость, весовая нагрузка, собственный вес, возможность использования с нестандартными камерами и приспособлениями, удобство ротаторов и фиксаторов, долговечность и так далее.

// To be continued.....

Сферические 3D панорамы и виртуальные туры
© 2011 Lark Design® Panoramic Studio

rus eng

Виртуальные 3D-панорамы просматривают с помощью Flash, сейчас - это наиболее распространенная технология. Однако тенденция повсеместного отказа от Flash способствует развитию JavaScript+HTML5 и WebGL технологий, которые сейчас уже почти сравнялись с Flash функциональностью, и обгонали его в производительности. Все это позволяет комфортно просматривать панорамный контент на устройствах, не использующих Flash.