Часть 11. Съемка и сборка панорам

Иногда возможностей стандартного кадра фотокамеры просто не хватает — хочется снять еще шире, показать весь вид или красоту окружающего пространства. И здесь не помогают даже широкоугольные объективы. Для решения этих проблем предназначена панорамная съемка.

Данный вид фотографии существует уже свыше 80 лет, но наиболее широкое развитие и распространение он получил благодаря современным цифровым технологиям. Говоря о панораме, обычно подразумевают снимок, у которого размер по длине минимум в 2 раза больше, чем по высоте. Это может достигаться несколькими способами:

  • применением специальных фотокамер,
  • простым "обрезанием" кадра сверху и снизу,
  • съемкой нескольких кадров "край в край" с некоторым перекрыванием соседних областей и последующей их склейкой.

Нас интересует третий способ, поскольку именно он наиболее широко используется на практике.

Многие современные компактные цифровые фотоаппараты сейчас оснащаются специальными режимами, с точки зрения производителя облегчающими процесс съемки панорам. Создание панорамы можно разделить на два этапа: съемка серии кадров и сшивка их с помощью специальной программы. Рассмотрим все это более подробно.

Первый этап, а именно съемка, очень важен, поскольку от него в основном и будет зависеть результат. Здесь наиболее критичны два момента. Во-первых, камеру необходимо располагать строго горизонтально. В противном случае при сшивке фотографий придется много времени потратить на поиск правильного угла наклона, а у каждой фотографии обрезать еще часть верха или низа. Во-вторых, камера должна вращаться вокруг определенной точки (так называемой nodal point, или опорной точки), в которой перекрещиваются проходящие через линзы объектива лучи, до того как они попадут на светочувствительные элементы. В противном случае может возникнуть эффект параллакса: расстояние между близко и далеко расположенными объектами окажется на разных снимках непостоянным. Конечно, использование штатива практически избавляет фотографа от вышеописанных проблем. Тем не менее даже при съемке «с рук» можно получать хорошие результаты при соблюдении общих правил, расширяющих или дополняющих два упомянутых.

Рис. 1. Вращение камеры вокруг своей центральной оси

Многие фотографируют панорамы путем простого перемещения корпуса и фотокамеры по направлению съемки, т.е. корпус перемещается вместе с камерой, а нужно, чтобы корпус как бы перемещался вокруг камеры. Фотокамера не должна смещаться влево или вправо, вверх или вниз, а только поворачиваться вокруг своей центральной оси (рис. 1).

Далее, необходимо обеспечивать прямой горизонт. Если вы снимаете горизонтальную панораму, то следите за тем, чтобы в процессе съемки не наклонять фотокамеру. Несоблюдение этого условия приведет к проблемам при сшивке и необходимости обрезания снимков сверху или снизу.

Наличие объектов, расположенных близко к фотоаппарату (выраженный передний план в диапазоне до 30—50 м), может создать проблемы при дальнейшей обработке. Тем не менее, поскольку включение переднего плана в композицию является изобразительным средством и позволяет подчеркивать глубину и масштаб, я рекомендую избегать этого только на первых порах.

Следующий важный момент заключается в выборе зоны перекрывания соседних кадров. Оптимальным является число в 25%, т.е. с некоторым запасом. При сшивке это позволит исправить возможные ошибки.

При использовании широкоугольных объективов могут возникнуть дополнительные проблемы, связанные с геометрическими искажениями. Для их устранения можно рекомендовать увеличение фокусного расстояния.

Выбор экспозиции — важный элемент успеха при съемке панорам. Лучше фотографировать на одной экспозиции. Это означает, что перед началом съемки необходимо оценить экспозицию на всем предполагаемом поле съемки и выбрать среднюю, причем не по краевым кадрам, как часто делают многие начинающие фотографы, а между краевыми и центральными снимками панорамы. Естественно, оценку необходимо производить в «ручном» или «полуавтоматическом» режиме. Цель одна — обеспечить как можно более близкую по яркости экспозицию между снимками. Опытные фотографы для этого могут снимать с разными параметрами в «ручном» режиме (как правило, фиксируется диафрагма, а выдержка подбирается).

Специальные режимы позволяют в ряде случаев облегчить процесс съемки панорам. С их помощью можно визуально контролировать последующую сшивку. Однако по мере приобретения опыта лучше переходить только на «полуавтоматический» или «ручной» режим съемки.

Панорамы можно разделить на несколько разновидностей. Это круговые (цилиндрические) — вращение происходит только по одной оси (обычно вертикальной), в результате получается цилиндр, образуемый рядом фотографий (однорядные панорамы), отображающих вид слева, справа, спереди и сзади, но не включающий вид сверху и снизу. Этот тип наиболее распространен. Далее — сферические (кубические). Вращение происходит вокруг двух осей. В итоге получается сфера, составленная из нескольких рядов фотографий (многорядные панорамы), включающих пространство от земли до неба. Фотографии создаются из центра сферы, и окружающее пространство изображается на ее внутренней поверхности.

Вот вкратце основные моменты, которые нужно знать при съемке панорам. Может возникнуть ощущение, что все слишком сложно и снять хорошую панораму нереально. Не отчаивайтесь: даже при геометрических искажениях, с «заваленным» горизонтом и эффектом параллакса вы получите панораму удовлетворительного качества. Это будет достигаться за счет срезания верха/низа кадра и некоторой избыточности зоны перекрывания смежных кадров (которую вы, надеюсь, не забываете создавать). При ближайшем рассмотрении, вероятнее всего, будут заметны некоторые дефекты сшивки, но это не так критично, ведь вы не будете готовить профессиональную панораму размером 30x45 см для печати?

Итак, вы получили серию кадров и готовы сшить их в единое целое. Что для этого необходимо? Прежде всего специальная программа, которая может быть начального, среднего или профессионального уровня.

Программы начального уровня, как следует из названия, весьма просты и предназначены для новичков и самых ленивых. Именно такие приложения часто поставляются в комплекте ПО к фотокамере. Встречаются они и отдельно, например Ulead Cool 360. Они, как правило, работают в автоматическом режиме, и вам придется только загрузить фотографии, разместить их в порядке сшивки и запустить процесс (рис. 2). Результат может порадовать или огорчить, но, увы, от вас больше ничего не зависит — только от качества отснятого материала.

Рис. 2. Сшивка панорам в автоматическом режиме

Программы среднего уровня предназначены для широкого круга пользователей. Часто они работают как в полностью автоматическом режиме, так и с возможностью тонко воздействовать на процесс сшивания, включая только ручное управление. Продукты этого уровня наиболее распространены и широко представлены на рынке: PhotoVista Panorama, PixMakerPro, PanoramaEditor, PhotoFit, Pixtra PanoStitcher и OmniStitcher (рис. 3), PanoramaFactory (рис. 4). Мне особенно приглянулась PanoStitcher, предоставляющая богатые возможности и неплохо работающая в автоматическом режиме. Рассматривая функциональность программ, отмечу, что лишь немногие из них способны создавать многорядные панорамы (PhotoFit, OmniStitcher).

Рис. 3. Программа среднего уровня PanoStitcher
Рис. 4. Программа среднего уровня PanoramaFactory

Редакторы профессионального уровня предназначены для серьезно занимающихся сборкой панорам фотографов. Здесь зачастую отсутствуют даже полуавтоматические режимы работы, имеются только ручные. А обилие различных настроек способно отбить у новичка всякое желание браться за эту категорию снимков (рис. 5). Могу выделить одну из подобных программ — Panorama Tools. Она представляет собой набор модулей, распространяется бесплатно и имеет статус открытого проекта. Это универсальный инструмент для создания всевозможных панорам. С помощью средств этого пакета можно делать как однорядные, так и многорядные, цилиндрические и сферические панорамы. Причем различные геометрические искажения на исходных кадрах, будь то аберрации объектива или результаты ошибок при съемке (искажения перспективы, «завал» горизонта), не являются препятствием для получения панорам хорошего качества. Использование Panorama Tools сродни работе в командной строке, что достаточно сложно и утомительно. Поэтому существуют программы-оболочки, которые могут работать совместно с PanoTools, например PTAssembler (рис. 6) и PTGui.

Рис. 5. Одно из окон настроек PTAssembler
Рис. 6. Создание панорамы в PTAssembler

Программы данного класса работают в «ручном» режиме — все маркеры расставляет оператор. Процесс сшивки происходит путем анализа и поиска на смежных зонах соседних кадров идентичных областей. Чем точнее последние будут найдены, тем качественнее программа сможет сшить снимки (рис. 6, 7). Другая отличительная особенность рассматриваемого ПО — возможность сохранения результата в различных форматах, включая PSD (с масками или без), что предоставляет широкие возможности для дальнейшей обработки. Для облегчения и автоматизации работы с PTAssembler и PTGui можно подключить к ним дополнительные модули: AutoPano и EnBlend. Первый предназначен для автоматической сшивки указанных снимков, а второй осуществляет выравнивание яркости между соседними кадрами. Профессиональные программы, такие как PTAssembler, позволяют получить численную оценку качества расстановки маркеров и заранее узнать, насколько качественным будет результат (рис. 8).

Рис. 7. Расстановка маркеров в PanoStitcher
Рис. 8. Оценка качества расстановки маркеров в PTAssembler

Теперь посмотрим, на что нужно обращать внимание при выполнении сшивки панорам. Интересовать нас будут программы среднего и профессионального уровня как предоставляющие возможности по тонкой настройке процесса.

При выборе итогового размера панорамы нужно запомнить одно основное правило: чем ее конечное разрешение меньше оригинального, тем качественнее получится результат. Это происходит за счет интерполирования точек. Аналогично с увеличением фотографии при просмотре на экране компьютера качество ухудшается (за счет уменьшения разрешения), с уменьшением — увеличивается.

Для успешной сшивки требуется знать фокусное расстояние. Некоторые программы берут подобную информацию из EXIF-заголовка файла, но иногда бывает необходимо указывать его вручную.

При расстановке маркеров нужно запомнить несколько правил. Так, располагать их лучше в максимальном удалении друг от друга. При наличии в кадре как ближнего, так и дальнего плана маркеры следует выставлять либо только на ближнем, либо только на дальнем плане, но никогда на обоих! Число маркеров между двумя соседними снимками должно быть в пределах от 6 до 10. Я иногда делаю так (PTAssembler): выбираю 10 точек для каждой пары, а затем при необходимости (по результатам PTAssembler) могу корректировать их позиции и уменьшать до 6. Таким образом достигается наилучший результат.

Несколько слов о функции выравнивания яркости, которую можно задействовать для смежных областей. Использовать ее нужно осторожно. Принципы ее работы заключаются в создании маски прозрачности для смежной области, что должно обеспечить плавный переход по яркости между снимками. Чем границы этой маски шире, тем сильнее эффект, поэтому многие программы позволяют устанавливать коэффициент выравнивания по яркости. Но тут есть один нюанс. Если нельзя совместить кадры «один в один», то функция выравнивания с большим коэффициентом воздействия приведет к эффектам «смаза» и «раздвоения» в смежной области, что очень нежелательно. А при слишком маленьком значении такого коэффициента может возникнуть «шов» (рис. 9). Способ борьбы с этим — предварительное выравнивание общей яркости между снимками, а в профессиональных программах — достижение лучших оценочных показателей по расстановке маркеров.

Рис. 9. Побочные эффекты выполнения функции выравнивания яркости — «шов» и «смаз»

Мы рассмотрели основные проблемы, которые могут возникнуть при создании панорам. Главное условие успеха — практика и анализ результатов. На рис. 10—12 автор позволил себе предложить вашему вниманию несколько собственных работ. Вы же начните, скажем, со съемки панорам из двух-трех кадров и воспользуйтесь программами начального уровня. Далее переходите на более серьезное ПО, увеличивая при этом сложность панорам по количеству снимков, фотографируя в условиях перепада освещенности. Когда у вас все получится, попробуйте использовать профессиональные программы. Результат будет того стоить!

Рис. 10. Панорама на Верхневолжье
Рис. 11. Панорама с г. Аибга, северный вид
Рис. 12. Панорама с г. Аибга, южный вид

Окончание следует.

ОБ АВТОРЕ

Дмитрий Зотов — инженер-программист в Тверском НИИ информационных технологий, http://dzotov.photosight.ru, dzotov2@rambler.ru.

Продолжение. Начало см. в №6—12/05, №1—3/06.

Полезные ресурсы

PTAssembler

http://www.tawbaware.com/ptasmblr.htm

PTGui

http://www.ptgui.com

Pixtra

http://www.pixtra.com

Panorama Factory

http://www.panoramafactory.com