Субота, 25.11.2017, 12:15

Віртуальне Закарпаття та Прикарпаття



Ви увійшли якГість | Група "Гості"

Календар
«  Листопад 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбНд
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930
Архів записів
Підписка на розсил
Статистика

Онлайн всього: 1
Гостей: 1
Користувачів: 0

Знімаємо сферичні панорами

Знімаємо сферичні панорами

У цій статті я спробую розповісти вам про один специфічному вигляді панорамної зйомки, яка останнім часом набирає все більшої популярності — це зйомка сферичних панорам. Що це таке, можна зрозуміти, натиснувши ось сюди , і трохи почекавши, поки все завантажиться (для навігації використовуйте ліву кнопку миші і курсор).

Панорамна фотографія — як один з видів художньої фотографії з’явилася досить давно (більше 100 років тому), але тоді процес створення таких фотографій був досить трудомістким, оскільки через відсутність спеціальних засобів для корекції спотворень, яскравості і кольору простий любитель був змушений чаклувати з реагентами і матеріалами. Надалі з’явилися спеціальні панорамні фотоапарати, використовують плівку широкого формату, але вони також не були позбавлені недоліків. Всі ці перешкоди не сприяли популяризації цього виду фотографії. 

Але останнім часом, завдяки швидкому розвитку цифрової фотографії, а також появи безлічі спеціалізованих програмних продуктів для складання панорам, цей жанр отримав своє друге народження. Зараз ні кого вже не здивуєш фотографією, зібраної з декількох кадрів, завдяки спеціалізованому програмному забезпеченню, від фотографа потрібно тільки дотримуватися найпростіші правила, а все інше за нього зробить програма. Інша справа, зйомка сферичних панорам, тут без дотримання конкретних правил важко розраховувати на прийнятний результат. Так що я постараюся розповісти вам, дорогий читачу, чому ж так примітний цей вид фотографії, які проблеми можуть виникнути при зйомці і складанню, про шляхи виходу з них.Ну що ж, почнемо потихеньку … 

Трохи теорії 

Для початку нам з вами потрібно зрозуміти, що ж із себе представляють такі панорами. Для того щоб уявити собі геометрію таких зображень доведеться підключити трохи уяви.Спробуйте, не сходячи з місця оглянути простір навколо себе, а також подивитися вниз і вгору, ось все що ви бачите і буде зображено на сферичної панорамі, тобто кут зору у такий панорами — 360 градусів по горизонталі і 180 градусів по вертикалі. Також можна уявити, що людина стоїть всередині сфери, де на ee площині формується видиме зображення. А далі виникає невелика проблема, практично всі використовувані людьми кошти для виведення зображення є двомірні об’єкти (площину монітора, лист паперу), так як же бути з третім виміром сфери?Найпростіший варіант — це зробити проекцію на площину і тут виникають декілька варіантів: 

1) еквідистантних проекція (найбільш часто використовувана проекція): 
 

Найбільш складна для подання. Буквально для її отримання ми розрізаємо сферу і розкладаємо її на площині, при цьому розтягуючи верх і низ (зеніт і надир) для отримання прямокутного зображення.

2) Кубічна проекція: 
 

В даному випадку помістимо сферу з зображенням всередину куба зі стороною рівною діаметру сфери. Спроектуємо сферу на кожну сторону, і разрежем вийшов куб. В результаті отримаємо проекцію у вигляді 6 сторін куба, кожна показує частину сфери (90×90 градусів) щодо спостерігача: фронтальна, права, тилова, і ліва проекція, а також верх (зеніт) і низ (надир) сфери. 
Така проекція більш зручна для ретушування зображення, так як в ній відсутні спотворення, властиві еквідистантно проекції.

Також існує безліч інших проекцій, але вони використовуються набагато рідше, ось приклад двох специфічних проекцій (перетворення еквідистантно проекції): 
 

Проекція в полярних координатах, де в центрі фотографії знаходиться надир сфери, а по краях зеніт.

Проекція в полярних координатах, де в центрі фотографії знаходиться зеніт сфери, а по краях надир.

Але свою популярність сферичні панорами отримали зовсім не тому, а завдяки появі спеціальних плеєрів. Ці плеєри виробляють перерахунок координат і в результаті ми можемо в кожен момент часу бачити частину сфери в прямокутній проекції, тобто у відсутності всіх геометричних спотворень. Говорячи простою мовою — людина бачить простір точно так само, як якби він знаходився в місці зйомки панорами. Це створює унікальні можливості по створенню віртуальних турів по відомим місцям, музеям і галереям, з так званим повним зануренням в реальність. Ну як, цікаво? 

А тепер спробуємо самі зняти таку панораму, якщо вам здається що це дуже складно, то це не зовсім так. Головне при такій зйомці дотримуватися певних правил, при порушенні яких замість очікуваного результату ви можете зіткнутися з дуже великими проблемами. Так що спробуємо зрозуміти — які ж проблеми виникають і як з ними боротися. 

Загальні рекомендації 

Отже, почнемо з самого початку. 
Виходячи з геометрії, не один з об’єктивів не в змозі передати весь простір цілком. Найбільш ширококутні об’єктиви на сьогоднішній день — це "фишай"-об’єктиви (діляться на два типи кругові і діагональні) за допомогою них повну сферу можна зняти, починаючи з 3-х кадрів (можливий варіант 2-х кадрів, але це спеціальна техніка IPIX і ми не будемо на ній зупинятися).

Так як ми маємо деяке число кадрів (в середньому від 5-6 до 50-60 кадрів), то виникає проблема — яким саме чином скласти з них єдине зображення, враховуючи спотворення простору на фотографії, що виникають при використанні конкретних об’єктивів. Тут нам приходить на допомогу розробка професора Гельмута Дерша, під назвою Panorama Tools — це цілий пакет програм, коригуючий спотворення, зшиваючих зображення і т.д. (Це тільки один із програмних продуктів, що дозволяють виконувати такі дії). 

Для спрощення роботи з цим пакетом були створені кілька надбудов — PTGui, Autopano Pro, PTAssembler, Hugin та ін Вони практично повністю автоматизовані і на сьогоднішній день користувачеві вже не варто замислюватися про проблему ручної збірки. Робота з PTGui буде розглянута нижче. 

А поки що повернімося до самої зйомки. Ось ви знайшли цікаве місце і вже приготувалися знімати, що ж потрібно знати, щоб розраховувати на прийнятний результат. Один з основних і головних моментів є необхідність обертання камери навколо так званої нодальной точки об’єктива. 

Якщо не вдаватися в терміни, то нодальная точка — це точка в об’єктиві камери, де перетинаються промені світла, що йдуть до плівки або матриці. А примітна вона тим, що при обертанні камери навколо цієї точки відсутній паралакс об’єктів. (Параллакс — зміщення об’єктів переднього плану щодо об’єктів заднього плану при повороті камери). Так чому ж загрожує такий зсув? Набагато простіше показати це на прикладі, ніж пояснити словами. Спробуємо зшити ось таку пару кадрів: 
 

Як ви можете бачити, я спеціально відзначив різнокольоровими лініями ліхтар і край вежі на фотографіях — тепер порівняйте відстань між цими лініями — воно змінилося, це і є ефект паралакса. 

А ось і результат зшивання (повний кадр і збільшений фрагмент): 
 

Як видно, частина стовпа відрізало, в принципі цей ефект можна усунути, але для цього буде потрібно певний час і вміння працювати з масками. А тепер уявімо, що ми маємо не пару, а кілька десятків кадрів, які мають цю проблему, то робота щодо їх усунення стає не просто стомлюючої, а в більшості випадків просто неможливою. Причому чим ближче об’єкти до камери — тим сильніше виявляється цей ефект. 

А тепер наведу такий же приклад, але з умовою, що камера оберталася навколо нодальной точки об’єктива. Вихідні кадри: 
 

Результат зшивання (повний кадр і збільшений фрагмент): 
 

Як ми бачимо, паралакс відсутній і кадри пошили без видимих ​​артефактів. 

Які ж шляхи виходу з цієї проблеми існують? Їх чотири:

1) Основною і найбільш правильний — це використання штатива зі спеціальним пристосуванням, званим панорамної голівкою. В принципі вона служить лише для того, щоб закріпити камеру таким чином, щоб вісь обертання проходила через нодальную точку. Нижче Ви можете бачити як виглядає панорамна головка (ліворуч) і звичайна з трьома площинами обертання (праворуч).

Фірмові варіанти невиправдано дороги, та й знайти їх дуже складно, практично тільки замовляючи за кордоном. Я використав варіант головки, проектуванням та виготовленням якої займався відомий панорамний фотограф Андрій Зубець ( http://qtvr.by.ru ), за що йому велике спасибі. 

Плюси: 
- Точна установка осі обертання в нодальной точці 
- Можливість складання нічних панорам з використанням витримок перевищують формулу 1/ЕФР (ЕФР — еквівалентна фокусна відстань). 
Мінуси: 
- Достатня важка і громіздка конструкція (штатив + панорамна головка), важка при перенесенні на великі відстані 
- Не скрізь є можливість використовувати штатив 

2) Другий варіант — це зйомка з рук з використанням схилу, прикріпленого до об’єктиву в районі нодальной точки. При цьому потрібно стежити за тим, щоб камера не переміщалася в просторі при повороті. 

Плюси: 
- Відносна простота виготовлення 
- При певній вправності цілком придатна до виготовлення сферичних панорам 
Мінуси: 
- Виникають параллактичний помилки при складанні складних сюжетів (ближній план, складний малюнок) 
- Можливість застосування тільки в денний час, через смаза зображення при використанні витягів перевищують емпіричну формулу 1/ЕФР (еквівалентна фокусна відстань) 

3) Третій варіант — просто зйомка з рук, в принципі практично не відрізняється від другого за винятком того, що визначити зсув камери стає ще важче. 

Плюси: 
- Не вимагає ніяких додаткових пристосувань 
Мінуси: 
- Для складання сферичної панорами необхідний великий досвід + ретуш не стикувань 
- Можливість застосування тільки в денний час, через смаза зображення при використанні витягів перевищують емпіричну формулу 1/ЕФР (еквівалентна фокусна відстань) 

4) Є ще й інші варіанти, але вони більш специфічні Як один з таких варіантів — пристосування для зйомки з рук - http://qtvr.by.ru/qtvr.htm

Все, можна зітхнути з полегшенням, основні труднощі ми розібрали. В іншому досить пам’ятати про деякі рекомендаціях, що полегшують і без того складний наш шлях. 

Отже, давайте по порядку: 

1) Часто при зйомці присутні досить близько розташовані об’єкти, а також не варто забувати, що не рідко таким об’єктом є земля під ногами, тому не раджу знімати на відкритій діафрагмі, так як глибина різко зображуваного простору для нас має першорядне значення. Проте в даному випадку принцип — "чим більше, тим краще" не зовсім виправданий, тому що при великих діафрагменних числах різкість об’єктива зменшується в результаті дифракції. У середньому використовуються значення діафрагми від f8 до f11. 

2) При зйомці сферичної панорами дуже рекомендується відключити автофокус вашої камери, тому що користі від нього буде не багато, зате шкода може принести серйозний — дуже неприємно дізнатися при складанні панорами, що у половини кадрів різкість не там, де потрібно було за задумом фотографа. 

Найбільш правильний варіант — це перемкнутися в ручний режим фокусу і поставити значення на гіперфокальна відстань, при цьому величина ГРЗП складе від половини гіперфокальної відстані і до нескінченності. Ось тут є невелика програма, яка розраховує значення цієї відстані для будь-якого фокусної відстані і діафрагми - http://kotomka.info/dof/dof.html Якщо ж Вам не відомо гіперфокальна відстань, тоді щоб не помилитися, можна навести на нескінченність, відповідно Ви отримаєте ГРЗП від гіперфокальної відстані до нескінченності. 

3) Також раджу, якщо ваша камера дозволяє, знімати в кадри в форматі RAW — це полегшить подальшу обробку. 

Поясню, у чому ж переваги цього формату щодо такого популярного JPEGа. 
RAW — це спеціальний формат, в якому дані зберігаються в сирому вигляді, в якому вони надходять в процесор камери з матриці. Це дає можливість фотографу виставити параметри конвертації (баланс білого, експозицію, яскравість, контрастність, різкість і т.д.) руками, в спокійній обстановці за екраном комп’ютера і не замислюватися про це під час зйомки. 

З усіх параметрів для нас найбільш важливі баланс білого і експозиція — помилки в установці балансу білого в камері приведуть до неприродним відтінкам окремих ділянок панорами, а можливість деякої корекції експозиції (+ / — 1 EV без виникнення небажаних наслідків) дозволяє усунути невелике пере-і недоекспонірованность кадрів. 

4) Тепер детальніше поговоримо про експозицію, як про одному з найважливіших параметрів при зйомці, без управління якої розраховувати на прийнятний результат не варто. 

На жаль, в панорамної фотографії дуже мало сюжетів, які без проблем укладаються в динамічний діапазон матриці фотоапарата, часто розкид експозиції становить 4-8 EV (навіть при не дуже яскравому Сонці у вечірній чи ранковий час). 

Ця проблема вирішується як мінімум двома різними шляхами: 

1) Установка середнього значення експозиції за результатами вимірювання освітленості всієї сцени. 
Мінус тут один, як говорилося в старому анекдоті "ми маємо середню температуру по лікарні", тобто втрачені деталі в місцях пересветов, і таж проблема в тінях. 

2) Для кожної ділянки панорами, в якій присутній екстремальний перепад яскравості, знімаються декілька кадрів з різною експозицією і далі, використовуючи технологію HDR або її аналоги, зводяться в один. 
Даний спосіб потребує дуже великих витрат як часу, так і сил фотографа і використовується досить рідко. 

В принципі, на сьогоднішній день вже з’явилися досить непогані програми — "блендери" (програми для вирівнювання яркостей суміжних кадрів), які досить непогано справляються з перепадом експозиції сусідніх кадрів в 1 EV, тому плавна зміна експозиції кадрів не призводить до якихось нерозв’язним наслідків.  Але все ж я не рекомендую перевищувати значення розкиду експозиції в 1 EV. Нижче показаний приклад роботи блендера Smartblend. 

Вихідні кадри (експозиція відрізняється приблизно на 1 EV): 
 

Результат складання та роботи SmartBlend: 
 

Ну як, я сподіваюся, у Вас ще не пропало бажання займатися цим видом фотографії? Повірте, всі наші труди стоять отриманого в результаті результату! 

Намагаємося не забути всі описані тут рекомендації і приступаємо до зйомки. 

Зйомка панорами 

Я опишу тут, в якому порядку зйомку проводжу я, але сам порядок дій не настільки важливий, тому Вам, дорогий читач, залишається лише знайти найбільш зручний варіант для використання. 

На даний момент з техніки у мене тільки цифровий фотоапарат Nikon D70s з об’єктивом Nikkor AF-S 18-70 F3.5-4.5 DX, відповідно сфери знімаю на фокусній відстань 18 мм, що з урахуванням кропа становить 27 мм. 

Мінімум кадрів для зйомки сфери в моєму випадку становить 32 кадру (3 ряди + верх + низ).Якщо ви ще пам’ятаєте, я розповідав, що професіонали в основному знімають або на "фишай"-об’єктиви, або на супершірокоугольнікі (10-12 мм), і тепер стає ясно, в чому ж переваги таких об’єктивів — мінімальне число кадрів, необхідних для зйомки сфери, а також дуже велика глибина різкості. 

Число кадрів для зйомки кілець кадрів у вашому випадку може відрізнятися, тому що прямо пропорційно залежить від фокусної відстані камери. 
Розрахувати кут зору об’єктива досить просто, використовуючи наступну формулу: 
А = 2 * arctg (L / (2 * F * K)), де 
A — кут зору об’єктива по відповідній стороні кадру 
L — довжина сторони матриці / плівки в мм 
F — фокусна відстань об’єктива 
K — кроп фактор матриці (для 35 мм плівки дорівнює 1) 

А далі, враховуючи необхідний вам перекриття кадрів (від 15-20% до 50%), експериментально отримаємо необхідну кількість кадрів для зйомки кільця. 

Невеликий ліричний відступ — при зйомці панорами рекомендую слідкувати за тим, щоб в кадри потрапляло якомога менше рухомих об’єктів (люди, машини) так як після складання ви можете виявити на своїй панорамі привидів у вигляді половини людини або частини машини.Теж саме стосується погоди, особливо при змінній хмарності, так як половина кадрів у відсутності тіней, а друга з явно вираженими, призведе лише до довгого і наполегливій ретушуванню в Photoshop. 

Зйомка проводиться в три етапи: 

1) Зйомка кілець по 10 кадрів, повертаючи камеру на однаковий кут по горизонталі. 
Тут є невелика тонкість, якщо ви знімаєте поверхню без яскраво вираженого малюнка, а також контрастних деталей (на приклад білу стіну або стелю в будинку), то варто робити перекриття близько 50%, так як при складанні панорами дуже складно буде розставляти контрольні точки, в інших випадках 20-30% цілком вистачить. Те ж саме умова стосується і повороту камери у вертикальній площині. 
У загальному випадку кільця з кадрів робляться при трьох положеннях камери по вертикалі (- 45/0 / + 45 градусів відносно горизонтального положення). 

2) Повертаємо камеру об’єктивом вгору і робимо кадр стелі або неба, в залежності від того, де ви знаходитесь. 

3) Найскладніше при зйомці — це зробити кадр вниз, для цього доведеться зняти камеру зі штатива, для того, щоб він не потрапляв у кадр. 
На жаль універсальної методики для цього не існує, кожен вигадує щось своє, але зазвичай робиться це так — штатив забирається з кадру, руки з фотоапаратом витягуються вперед, і, намагаючись тримати фотоапарат об’єктивом вертикально вниз і в приблизно тієї ж позиції, в якій він перебував на штативі (тобто максимально близько до нодальной точці об’єктива) робиться кадр, а краще — кілька з невеликим зсувом камери. 

Зйомка закінчена, і якщо ви все зробили правильно, то далі ніяких проблем виникнути не повинно. 

 

Читайте також:

СФЕРИЧНІ  ПАНОРАМИ ТА ВІРТУАЛЬНІ ТУРИ ►►►
СФЕРИЧНІ ПАНОРАМИ, КОМУ ВОНИ ПОТРІБНІ ►►►
ЗНІМАЄМО ПАНОРАМУ  ►►►
ЗБІРКА СФЕРИЧНОЇ ПАНОРАМИ ►►►