Если вы читаете эту статью, то наверняка вы уже видели мои сферические панорамы – изображение можно на экране компьютера вращать в разных направлениях, увеличивать, уменьшать – в общем, из заданной точки, откуда производилась съемка, можно выбрать любое направление просмотра по желанию зрителя.
Если вы спросите – зачем вообще нужны сферические панорамы – то ответ прост. Когда мы смотрим на любую фотографию, сколь угодно хорошей бы она не была, часто хочется заглянуть «за края», что же там дальше, что не попало в кадр? Особенно это актуально для пейзажных фотографий, сделанных в изумительно красивых местах. Такие места хочется запечатлеть целиком, как можно полнее и больше.
Вот тут-то и приходит на помощь панорамная многокадровая фотография. Заметьте, я ввожу новый термин – «многокадровая». Дело в том, что чтобы сделать красивый панорамный (широкоэкранный) снимок, можно банально воспользоваться специальной фотоаппаратурой. Например, пленочный фотоаппарат «Горизонт» или его зарубежные аналоги. Можно использовать цифровые вращающиеся комплекты камер. Недостаток таких устройств общий – большие, иногда невероятные (до 25000$) затраты на фототехнику, плюс к этому на фотосессии помимо обычной фототехники придется носить и специальную нелегкую камеру, которая, вообще-то бывает нужной крайне редко. Я уж не буду распространяться об ограничениях специализированных фотоаппаратов – например Горизонт делает панорамы до 120 градусов и очень капризен, цифровые камеры отличаются - либо невысоким разрешением, либо просто бешеной ценой.
Многокадровая фотосъемка обычным фотоаппаратом - хоть пленочным, хоть цифровым - позволяет расширить границы кадра, даваемого Вашим объективом, причем степерь расширения неограничена, все дело в Вашем терпении и аккуратности. Однако, чем необычнее ваш «обычный» фотоаппарат, тем легче будет делать фотосъемку… тут важен выбор экипировки.
Пленка или цифра? На мой взгляд – это даже не вопрос. Цифра однозначно. Уж очень много мороки с пленочными кадрами – надо их проявить не поцарапав, отсканировать, причем ни в коем случае при сканировании негатив не сдвинуть относительно центра кадра ни на долю миллиметра – потом будут ошибки сшивки, и самое главное - а смысл использовать пленку? Довод обычно один – у пленки больше детализация. Не буду доказывать, что цифра по детализации уже давно пленку, даже мелкозернистую переплюнула (см. статью на ixbt.com), просто скажу, что детализации у нас и так будет что говорится «за глаза», тут уж потянул бы компьютер обрабатывать эти сотни мегапикселов. Люди более сведущие скажут про динамический диапазон пленки – пленка легко сохраняет одновременно детали и в тенях и солнце без пересвета, на что я отвечу – с цифрой можно воспользоваться технологией HDRI и тоже сохранить ВСЕ. Подробнее про технологию получения гипердинамического диапазона с обычной камеры смотрите в соседней статье «HDRI-фотография: и волки целы и овцы сыты».
Вывод – пленка способна дать лУчшее качество, это пока бесспорно. Но вот только те мучения, которыми сопровождается этот процесс, на мой взгляд не оправдываются. Уж насколько проще с цифрой, особенно – с хорошей цифрой. Так что вопрос считаем закрытым и переходим к выбору этой ЦИФРЫ.
В первую очередь нужно обратить внимание на ОБЪЕКТИВ. Чем он широкоугольнее, тем меньше потребуется делать кадров для охвата панорамного снимка. Здесь уместно использование специальных сверхширокоугольных объективов, называемых фишаями (fisheye). Я, например, использую сверхирокоугольник-фишай на 10.5мм – у него охват 180 градусов по диагонали, для 360 градусов по линии горизонта хватает 3 кадров. |  |
Во вторую очередь – матрица фотоаппарата. Очевидно, что чем больше мегапикселей, тем легче получить высококачественный результат (по детализации). Я использую фотоаппарат Nikon D70 с матрицей 6Мп. Однако я призываю смотреть не на мегапиксельность, а на шумность и на динамический диапазон матрицы.
Чем ниже шумность, тем чище будут Ваши снимки. Ведь снимок придется еще многократно преобразовывать и все эти шумовые точки и группы шумовых точек будут кочевать из одного преобразования к другому и только усиливаться. Уровень шума обычно сильно растет с ростом чувствительности матрицы. На чувствительности 100 ISO шумы практически незаметны, а на 400-800 становятся уже нетерпимыми. Именно поэтому зеркальные цифровые фотоаппараты с их огромными матрицами и низким уровнем шумов гораздо предпочтительнее любых «мыльниц», особенно в условиях плохого освещения.
Для съемки круговых панорам очень важен динамический диапазон (ДД) матрицы и ее фотоширота (ФШ). Ведь когда в кадр только кусочек сюжета попадает - легко выстроить экспозицию, решив, что важнее – тени или света. А при съемке круговой панорамы никуда не деться ни от ярко освещенных солнцем поверхностей, ни от глубочайших теней от объектов, ни от самого солнца, которое хорошо если будет ярким белым пятнышком, а то ведь белое пятно может разлиться на полнеба. В ночной панорамной фотографии роль солнца будет выполнять каждый светильник и каждая лампочка, что усиливает проблему пересвета. Фотоширота определяет предельную разницу в яркости между самой темной и самой светлой точкой в кадре и чем она больше, тем лучше. Динамический диапазон – разница между самой темной и самой яркой точкой, которую фотоаппарат вообще способен запечатлеть, меняя выдержку, диафрагму и чувствительность. Зачастую эти понятия путают и фотошироту называют динамическим диапазоном.
Если есть штатив, то проблему нехватки динамического диапазона можно решить путем многократной съемки каждого фрагмента панорамы с разной экспозицией. Далее фрагменты сшиваются в HDRI-файлы и только потом из них сшивается уже панорама. Это утомительно, но результат действительно впечатляет! Если штатива нет, то помогут только ухищрения производителей матриц. Например матрицы производства Fujifilm 4-го поколения имеют режим Wide Dynamic Range, который позволяет сохранить детали и в светах и в тенях в обычных однокадровых снимках. Правда для этого придется выбирать фотоаппарат тоже производства Fujifilm, поскольку свои матрицы они не экспортируют. Здесь я могу порекомендовать фотоаппарат Fuji S3 Pro с байонетом Nikon или следующую версию, S5 Pro, которая еще лучше!
Сам я использую цифровую фотокамеру Nikon D70 (по соотношению цены к возможностям - лучшую) и специальный объектив-фишай Nikkor 10,5mm с полем зрения 180° по горизонтали. Это значит, для получения круговой панорамы с учетом перекрытия достаточно всего лишь 3 горизонтальных кадра! Однако практика показывает, что даже с таким чудесным объективом для получения сферической панорамы желательно делать от 8 до 13 вертикальных кадров.
Вкратце алгоритм прост: делаем кадр, поворачиваем камеру вправо так, чтобы слева оставалась полоска изображения из предыдущего кадра. То есть между кадрами должно быть 10-30% перекрытия. Это означает, что ни в коем случае не следует снимать стык-в-стык, все равно с рук абсолютно точно не получится, да и сшивать будет ощутимо сложнее.
Правило простое – чем больше процентов перекрытия, тем легче сшивать, качественнее сшивка, но тем больше кадров придется делать.
Например, для съемки сферической панорамы «с рук» рядом с церковью пришлось сделать 12 кадров, хотя достаточно было бы 8-9, если снимать более аккуратно, например, со штатива.
Если при съемке Вы немного наклонили камеру или повернули набок – ничего страшного, на следующем этапе – сшивке – все огрехи Вам будут прощены. Гораздо хуже другое. В физике оптики известно такое явление, как параллакс. Понять его суть легко – протяните руку вперед с поднятым вверх пальцем и посмотрите сквозь него на ближайшее дерево сначала левым, а потом правым глазом. Вначале дерево будет слева от пальца, потом – справа. Для человека это хорошо – это создает объемность изображения, а для сшивки панорам - беда. Между левым и правым глазом всего 7 сантиметров, а получаем такое большое смещение ближнего и дальнего плана «в кадре». Поэтому, если при съемке вращать фотоаппарат, поворачиваясь туловищем, то сам фотоаппарат, поднесенный к глазам, описывает большую дугу относительно центра вращения – позвоночника и параллакс гораздо сильнее тех 7 сантиметров. А поворачивать фотоаппарат все равно надо – на этом основан принцип многокадровой панорамной съемки. Что же делать?
Чтобы при вращении не нарушать относительное местоположение ближнего и дальнего планов, необходимо вращать фотоаппарат относительно его Нодальной Точки (НТ). Это точка преломления лучей в объективе и обычно она находится примерно посреди объектива. Вращать фотоаппарат нужно только относительно этой точки. Но легко сказать! Попробуй-ка покрутиться относительно какой-то точки в воздухе, держа камеру в руках… К счастью, умелые люди нашли выход.
Гениальный в своей простоте реализации и удивительном качестве результатов метод – использование отвеса. К объективу в районе нодальной точки привязывается нитка длиной примерно с рост человека (чтобы удобнее было держать камеру), к другому концу привязывается груз (я использую обычную гайку от КАМАЗА, хотя конечно же лучше специальный грузик).
Фотоаппарат держим в руках так, чтобы гайка висела над определенной точкой на высоте 1-2 см. от земли. Я обычно выбираю какой-нибудь заметный камушек, травинку или сам кладу на землю что-нибудь, например крышку от объектива, хотя не рекомендую крышку – ее легко и позабыть на земле ;)
Натянутая нитка и висящий в сантиметре от земли грузик гарантирует стабильность вертикального расположения фотоаппарата. Действительно – сместим вверх – становится заметным болтание грузика, сместим вниз – грузик вообще лежит и нитка не натянута. Так что теперь верхний и нижний ряд легко сошьются.
При вращении фотоаппарата следует следить за тем, чтобы грузик был точно над выбранным центром (вышеупомянутый камушек или крышка объектива) и не смещался по сторонам. Таким образом мы гарантируем отсутствие горизонтального сдвига камеры ни на сантиметр - хотя тут все зависит от Вашей аккуратности.
Фотоаппарат при этом желательно держать вертикально (повернутым набок) – так придется делать больше кадров, зато меньше рядов, а это удобно потом, на этапе сшивки.
Сделав круговые кадры, вращая фотоаппарат относительно центра и глядя на грузик, приступаем к съемке неба и земли. С небом все просто – поворачиваем объектив к верху, не забываем про грузик и его центрирование, делаем несколько кадров неба, тоже вращаясь.
Во время съемки земли основная сложность – убрать свои ноги из кадра. Так что приходится отходить и держа камеру на вытянутых руках – сделать надир-кадр – вот только не поворачивайте объектив СТРОГО вниз – пусть он будет наклонен градусов на 70, чтобы немного боковых частей панорамы тоже попало в кадр. Это нужно для облегчения дальнейшей съемки, на этапе автоматической расстановки контрольных точек, но об этом ниже.
Особые хлопоты доставляет тень. Причем тень от фотографа. И нитка. И если нитку можно убрать потом, в фотошопе методом клонирования соседних участков, то с тенью бороться можно только несколькими дублями нижнего кадра со стороны солнца.
Желательно не затягивать процесс съемки панорамы. Если снимть неторопливо, велик шанс, что пока снимаете одну часть света, сильно изменится пейзаж на другой – машина отъедет, люди уйдут или наоборот придут и т.д, причем, как назло это будет как раз на границе кадров, что помешает удачной сшивке. Понятно, что на природе таких проблем нет, но и там не следует медлить – у меня часто бывали случаи – при съемке в облачную погоду – делаю уже последние кадры и тут солнце попадает за тучу. Это резко меняет условия освещения (темнее), пропадают тени, теряется игра красок. ВСЕ! Приходится ждать, иногда подолгу, когда туча уйдет. При этом – не уходя с центральной точки.
В среднем, на съемку одной панорамы «с рук» уходит 0,5 - 1 минута, а «с отвесом» - 2-3 минуты.
Обычный штатив не подойдет. Судите сами – камера прикручивается к нему за «тушку» - за сам корпус фотоаппарата, часто еще и сбоку и вращается он относительно именно точки прикручивания. Параллакс неизбежен. Нужна специальная панорамная головка, например производства Manfrotto. В тяжелых случаях и для съемки в помещениях я использую именно такую – модель Manfrotto 303SPH. Она весьма дорогая (порядка 550$), тяжелая и неудобная. Но это - лучшее, что есть на этой планете.
Тем же, кому не требуется самая универсальная панорамная голова и критичен вес (Manfrotto весит больше 2 кг), подойдет панорамная голова Nodal Ninja 3, которая и дешевле в 2 раза и весит всего лишь 400 грамм. К тому же удобно разбирается в 2 пакетика.
| 
|
Зачем использовать такие меры? Дело в том, что фотографирование с отвесом все же не обеспечивает 100% точности вращения фотоаппарата относительно нодальной точки. Ведь нитку Вы привязываете к краю объектива и вращаете тоже относительно края объектива. А это уже как минимум 1-3см. погрешности. Да и во время съемки легко поторопиться, увлечься и не заметить смещение грузика еще на пару сантиметров. В итоге в панораме появятся некрасивые нестыковки между кадрами, которые порой даже знаменитый smartblend не способен загладить (о нем ниже).
Вечернюю и ночную фотосъемку, когда с рук вообще невозможно снимать – не хватает света, опять же не обойтись без штатива.
 |
В помещениях, где до ближнего плана буквально рукой подать тоже нельзя ошибиться ни на сантиметр – без штатива не обойтись. Так что волей-неволей, а пришлось задуматься о приобретении панорамной головки. Если и Вы всерьез увлечетесь панорамной фотосъемкой, то стоит задуматься если не о покупке такого устройства, то о самоделке, в Интернете полно ресурсов с описаниями и даже чертежами под конкретные модели фотоаппаратов и объективов.
Напоследок о времени. Съемка со штативом ощутимо более медленная. Его нужно достать, установить, закрепить камеру, сделать горизонтальные кадры, отметить НТ относительно земли, снять камеру со штатива, унести штатив с поля зрения камеры и вручную уже снять надир - нижние кадры с наклоном камеры в 70-80 градусов. Иначе в панораме будут штанги и ядро штатива. На все уходит порядка 5-15 минут. При съемке в помещении время утраивается, поскольку нужно еще и следить за вспышкой. Такова цена повышенного качества.
|
Ну чтож, фотосессия закончилась, теперь желаем получить результат. Для этого нужно полученные кусочки панорамы нужно совместить (сшить) в одном файле, при этом нужно не допускать раздвоения на краях кадров, не допускать появления призраков и конечно же не допускать изменения яркости и цветового тона на переходах между кадрами. Эти сложные задачи выполняются с помощью специальных программ. Всю схему можно представить себе таким образом:
Съемка -> Raw Shooter -> PTGui -> SmartBlend -> Photoshop -> Pano2QTVR -> Notepad
Для сшивки существует много разных программ. Не буду рассматривать их все, не буду сравнивать их и не буду доказывать, почему Panorama Tools – лучший из всех. Просто поверьте на слово. Или не верьте, и тратьте свое время на освоение других пакетов программ панорамной сшивки. Я пробовал другие и остановился на panotools неспроста. ТАКОГО качества бесшовной сшивки, как [ptgui + panotools + smartblend] не дает ни одна другая программа. Пока не дает.
Итак, пакет Panorama Tools состоит из нескольких компонентов.
Изначально снимки загружаются в пакет PTGui, который является лишь графической оболочкой над библиотекой математических преобразований изображений PanoramaTools. Между прочим, вместо PTGui можно использовать и более дешевый PTAssembler и даже полностью бесплатный (пока) пакет Hugin.
Мне оболочка PTGui нравится тем, что позволяет визуально увидеть панораму и подкорректировать ее центр, наклон и вращение еще до ее основного процесса сшивки, а это экономит даже не просто минуты, а часы. К тому же в последних версиях встроен механизм, аналогичный Autopano, только работает чуть побыстрее и причем довольно точно.
Модуль Autopano нужен для автоматической расстановки контрольных точек (КТ) на ключевых моментах соседних кадров – программе ведь нужно знать, какие места на разных снимках являются одними и теми же фрагментами пейзажа. Сердцем модуля Autopano является патентованный алгоритм поиска идентичных фрагментов изображения. Ошибается Autopano исключительно редко, работает моментально, за считанные секунды составляет сотни контрольных точек.
Ядро всей системы, ключевое звено, центр – библиотека pano12.dll. Именно благодаря ей и заложенным в ней совершенным математическим алгоритмам трансформации изображений получаются столь четкие, резкие и детализированные панорамы. Потому как все фрагменты прежде, чем склеивать, необходимо трансформировать.
В идеальном мире снимки, получаемые с цифровых камер будут без искажений. Но в реальном мире, чем широкоугольнее объектив, тем больше искажений он вносит. Особенно фишай-объективы – в них все здания загибаются по сторонам и деревья круглые. Перед сшивкой необходимо выправить перспективу, иначе при наложении соседних кадров обязательно возникнет «раздвоение» линий. Все бы хорошо, но возникает острый вопрос – КАК и НАСКОЛЬКО нужно исказить снимок для восстановления картинки? Решение есть. По полученным КТ модуля Autopano пакет PanoramaTools считает сложную систему уравнений со многими неизвестными и выдает ответ для данной группы снимков – коэффициенты для формулы преобразования, которая сможет выпрямить снимки.
Далее с помощью PanoramaTools все снимки подвергаются трансформации. Процесс этот самый длительный и тут чем мощнее процессор, тем меньше ждать. В среднем, используя самые быстрые алгоритмы трансформации (оптимизированный poly3) и процессор Ahtlon64 3500+ вся сферическая панорама сшивается минут за 7-10. Однако при использовании заметно более качественного алгоритма интерполяции sinc256, который я и предпочитаю, процедура затягивается на час. Правда и результат того стоит.
В результате получаем десяток трансформированных кадров, которые, при наложении друг на друга, дадут «правильную» картинку, где каждый фрагмент исходного изображения на месте. Однако всегда бывают погрешности съемки, погрешности преобразования, разница в яркостях исходных кадров (тучка на солнце на одном кадре была, а на другом кадре – ушла, а еще часто бывает, что в центре кадра яркость выше, чем по краям). Так что при простом наложении всех этих кадров друг на друга мы получим в лучшем случае «мозайку», что, кстати, тоже очень красивый художественный эффект, рекомендую попробовать. Чтобы избавиться от «швов» при сшивке панорамы и получить красивый бесшовный снимок, нужно или потратить несколько часов в Photoshop’e и вручную выравнивать края между снимками в панораме или воспользоваться модулем автоматизации smartblend. Честно скажу – я до сих пор в восторге от гения автора, изобревшему алгоритм, по которому работает этот модуль. Результаты просто потрясают. Программа smartblend за считанные минуты (от 2 до 5 минут на одну 32Mpix панораму на Athlon64 3500+) сшивает десяток кадров в единую панораму и при этом совершенно не видно швов, более того – она выравнивает яркость и даже цвета между разными кадрами. Это даже расхолаживает – можно снимать навскидку, не заботясь ни о нодальной точке, ни о экспозиции, ни о цветобалансе – доверить все смартбленду – он все простит и выровняет. Причем он действительно все выравнивает!
Умный человек, однако, конечно же на программу-то надеется, но и сам не плошает. Несмотря на существование таких, как smartblend модулей (существуют аналоги, но они сильно хуже, поэтому и не упоминаю про них), снимать все же следует с ручной экспозицией и фиксированным балансом белого, вращая камеру только относительно нодальной точки. Потому как в тяжелых случаях никакой smartblend не спасет.
После получения готового TIFF или JPG файла обычно делаю дальнейшую обработку в Adobe Photoshop CS2 – удаляю огрехи сшивки, если таковые есть, выравниваю яркость и делаю цветокоррекцию для получения более ярких и чистых цветов. Люди любят видеть чистенькие и красивые фотографии, а не мрачные и вялые «фотки» с грязными цветами. На это уходит еще от 10 до 60 минут.
Теперь все готово для конвертации в MOV-файл.
Существует 2 способа получения MOV-файла.
- быстрый способ.
- качественный способ.
Используем программу Pano2QTVR (...... эта часть в процессе дописывания.......)
Для просмотра можно воспользоваться обычным Apple QuickTime плейером – он быстр, дает качественную картинку, но не умеет делать изображение на весь экран без рамок и довольно утомителен для создания QTVR виртуальных туров. К тому же установочные файлы огромны – порядка 16 Мегабайт.
Поэтому после долгих поисков я остановился на маленькой (всего 200 Килобайт), но очень хорошей программе DevalVR, которая показывает MOV-файлы и имеет полезные дополнительные настройки и возможности. Эта программа имеет 2 версии – для одиночных файлов, запускаемых с жесткого диска и для показа панорам через Интернет. У меня на сайте, разумеется, используется вторая версия.
Между прочим, все панорамы с сайта http://neru.ru вы можете смотреть, даже если у Вас установлен только QuickTime, правда тогда Вы лишаетесь некоторых возможностей вроде полноэкранного просмотра или сохранения текущего вида.
В данной статье мы познакомились с основами создания, обработки и просмотра панорамных кадров. Все очень бегло, поверхностно, но здесь я и не ставил задачу досконально разобраться во всех нюансах панорамной фотографии. Для этого читайте следующие, более подробные статьи.
Мирча Дмитрий Валерьевич
Фотограф сайта http://neru.ru
