СШИВКА ФОТО ЦИФРОВЫХ ПАНОРАМ
Сшивка цифровых фотографий для мозаики и панорам позволяет фотографу создавать фотографии с более высоким разрешением и/или более широким углом обзора, чем обычно позволяют его цифровая камера или объективы, создавая более подробные окончательные отпечатки и потенциально более впечатляющие, всеобъемлющие панорамные перспективы. Однако добиться бесшовного результата сложнее, чем просто совместить фотографии; он также включает в себя коррекцию перспективы и искажений объектива, определение идеального совпадения пикселей между объектами и правильное смешивание каждой фотографии на их стыке. Это руководство призвано дать представление о том, как работает этот процесс, а также обсудить общие препятствия, с которыми можно столкнуться на этом пути, независимо от типа программного обеспечения для создания панорам.
ОБЗОР:ВИДИМ ОБЩУЮ КАРТИНУ
Для сшивания фотографии может потребоваться сложная последовательность шагов, которая может меняться в зависимости от объекта или типа панорамного сшивания. Эта процедура может быть упрощена до нескольких тесно связанных групп шагов, каждая из которых затем может быть рассмотрена на отдельных этапах. В последующих разделах этого руководства каждый этап рассматривается более подробно, включая терминологию и альтернативные подходы.
ЭТАП 1 :физически настроить камеру, настроить ее для идентичной съемки всех фотографий, а затем сделать последовательность фотографий. Конечным результатом является набор изображений, охватывающих все поле зрения и снятых практически с одной точки зрения.
ЭТАП 2 :первый этап использования программного обеспечения для склеивания фотографий; включает в себя выбор порядка и точного позиционирования, которые взаимно выравнивают все фотографии. Это может произойти автоматически или потребовать ручного выбора пар контрольных точек, которые в идеале должны точно совпадать с окончательным изображением. На этом этапе также может потребоваться ввод настроек камеры и объектива, чтобы программное обеспечение панорамы могло оценить угол обзора каждой фотографии.
ЭТАП 3 :определение перспективы с использованием таких ориентиров, как горизонт, прямые линии или точка схода. Для совмещенных фотографий, которые охватывают широкий угол обзора, также может потребоваться учитывать тип панорамной проекции. Тип проекции влияет на то, будут ли прямые линии искривляться в конечном объединенном изображении, и если да, то каким образом.
ЭТАП 4 :смещение, вращение и искажение каждой из фотографий таким образом, что среднее расстояние между всеми наборами контрольных точек сводится к минимуму, а выбранная перспектива (на основе точки схода) по-прежнему сохраняется. Этот этап требует интерполяции цифрового изображения для каждой фотографии и часто является наиболее ресурсоемким из всех этапов.
ЭТАП 5 :уменьшение или устранение видимых стыков между фотографиями путем постепенного наложения одной фотографии на другую. Этот этап является необязательным и иногда может сочетаться с предыдущим этапом перемещения и искажения каждого изображения или может также включать пользовательское размещение шва, чтобы избежать перемещения объектов (например, людей).
ЭТАП 6 :обрезка панорамы таким образом, чтобы она соответствовала заданному прямоугольному (или иному) размеру изображения. Это также может включать любые необходимые этапы ретуши или постобработки панорамы, включая уровни, кривые, уточнение цвета и повышение резкости.
Результирующая панорама имеет разрешение 20 мегапикселей, хотя используемая для этого камера была меньше 4 мегапикселей. Это обеспечивает гораздо более высокий уровень детализации — что обычно достижимо только с гораздо более дорогим оборудованием — с помощью компактной, портативной и недорогой камеры для путешествий. Вышеуказанные этапы можно резюмировать следующим образом:
| Этап 1 | Настройка оборудования и получение фотографий |
| Этап 2 | Выбор нужного выравнивания фотографии и ввод характеристик камеры и объектива |
| Этап 3 | Выбор перспективы и типа проекции |
| Этап 4 | Компьютер сдвигает, поворачивает и искажает фотографии, чтобы соответствовать требованиям этапов 2 и 3 |
| Этап 5 | Ручное или автоматическое сглаживание швов |
| Этап 6 | Обрезка, ретушь и постобработка |
Обратите внимание, как все этапы 2-6 выполняются на компьютере с использованием пакета программного обеспечения для панорамы после того, как фотографии были сделаны. В оставшейся части этого руководства подробно рассматривается этап 1, а подробности об этапах 2–6 представлены во второй части руководства. Эти этапы покажут, что панорамы не всегда просты и требуют принятия множества интерпретационных решений.
ФОН:ОШИБКА ПАРАЛЛАКСА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАНОРАМНОЙ ГОЛОВКИ
Размер и стоимость панорамного оборудования может сильно различаться в зависимости от предполагаемого использования. Возможность определить, когда вам нужно дополнительное оборудование, может сэкономить время и деньги. Здесь мы определяем два типичных сценария сшивания в зависимости от необходимого оборудования:
| Сценарий 1 |
| Фотосъемка с рук или со штатива без объектов на переднем плане. |
| ПАНОРАМНАЯ ГОЛОВКА НЕ ТРЕБУЕТСЯ |
|---|
| Сценарий 2 |
| Фотографии на штативе с объектами на переднем плане в нескольких кадрах. |
| ТРЕБУЕТСЯ ПАНОРАМНАЯ ГОЛОВКА |
|---|
Для панорам требуется, чтобы камера вращалась вокруг оптического центра своего объектива, тем самым сохраняя одну и ту же точку перспективы для всех фотографий. Если камера не вращается вокруг своего оптического центра, идеальное выравнивание изображений может оказаться невозможным; эти смещения называются ошибкой параллакса . Панорамная головка — это специальное устройство, которое обеспечивает вращение камеры и объектива вокруг их оптического центра.
Примечание. Оптический центр линзы часто называют ее узловой точкой, хотя этот термин не совсем корректен. Более точным термином является входной зрачок, но даже это относится к небольшому участку, а не к отдельной точке. Следовательно, место, на которое мы ссылаемся, — это точка в центре входного зрачка, которую также можно назвать «точкой отсутствия параллакса» или «точкой перспективы».
Сценарий 2 гораздо более чувствителен к ошибке параллакса из-за объекта на переднем плане. В сценарии 1 небольшие движения, отклоняющиеся от оптического центра объектива, оказывают незначительное влияние на конечное изображение, что позволяет делать эти фотографии с рук.
Чтобы понять, почему объект на переднем плане так важен, это можно проиллюстрировать, взглянув на то, что происходит с двумя соседними перекрывающимися фотографиями, составляющими панораму. Две розовые колонны ниже представляют объекты заднего и переднего плана. Угол фото, показанный слева (ниже), является начальным положением до поворота камеры, а угол, показанный справа, — после поворота камеры.
При неправильном вращении изменение перспективы происходит из-за ошибки параллакса, потому что камера не вращалась вокруг своего оптического центра. Наведите указатель мыши на три кнопки ниже, чтобы увидеть эффект каждого сценария:
| Неверный поворот: | Сценарий №1 | Сценарий №2 |
| Правильный поворот: | Сценарий №2 с панорамной головой | |
Примечание:неправильное вращение предполагает, что камера вращается вокруг передней части объектива;
правильное вращение предполагает вращение вокруг оптического центра
СЦЕНАРИЙ №1 :Проблема со вторым изображением (справа) заключается в том, что каждая фотография в панораме больше не будет видеть одну и ту же перспективу изображения. Хотя из-за этого может возникнуть некоторая степень смещения, проблема гораздо менее выражена, чем при наличии близких объектов на переднем плане, как показано для сценария № 2.
СЦЕНАРИЙ №2 :Здесь мы видим, что степень рассогласования намного больше, когда объекты переднего плана присутствуют более чем на одном снимке панорамы. Это делает абсолютно необходимым, чтобы камера вращалась точно вокруг своего оптического центра, и обычно требует использования специальной панорамной головки (как показано в финальном сценарии).
СЦЕНАРИЙ № 2, ПАНОРАМНАЯ СЪЕМКА :Здесь мы видим, что перспектива сохраняется, потому что линза правильно повернута вокруг своего оптического центра. Это очевидно, потому что для изображения справа лучи света от обоих столбов по-прежнему совпадают, а задний столбец остается позади переднего столбца. Для панорамных фотографий интерьеров зданий почти всегда требуется панорамная головка, а для горизонтальных видов обычно этого не требуется. Для многорядных или сферических панорам также может потребоваться панорамная головка на штативе, которая удерживает объектив в центре вращения при вращении вверх и вниз.
С осторожностью ошибку параллакса можно сделать незаметной на панорамах, снятых с рук, которые не имеют объектов на переднем плане. Хитрость заключается в том, чтобы держать камеру прямо над одной из ваших ног, а затем поворачивать свое тело вокруг подушечки этой стопы, удерживая камеру на той же высоте и расстоянии от вашего тела.
ЭТАП 1:НАСТРОЙКА ЦИФРОВОЙ КАМЕРЫ И СЪЕМКА ПАНОРАМЫ
Съемка цифровой панорамы включает в себя систематическое вращение камеры с шагом, чтобы охватить желаемое поле зрения. Размер каждого шага поворота и общее количество изображений зависят от угла зрения для каждой фотографии, который определяется фокусным расстоянием используемого объектива камеры и степенью перекрытия между фотографиями. Изображение ниже состоит из двух рядов по четыре фотографии; камера сначала сканировала слева направо верхний ряд, затем вниз ко второму ряду и обратно по нижней половине изображения справа налево.
Помимо сведения к минимуму ошибки параллакса, ключом к созданию бесшовной панорамы является убедиться, что все фотографии панорамы сделаны с одинаковыми настройками. . Любое изменение экспозиции, фокуса, освещения или баланса белого между снимками создает удивительное несоответствие. Если вы используете цифровую зеркальную камеру, настоятельно рекомендуется, чтобы все фотографии были сделаны в режиме ручной экспозиции с использованием формата файла RAW. Таким образом, баланс белого можно настроить одинаково для всех снимков, даже после того, как они уже сделаны.
При использовании компактной цифровой камеры многие из них включают предустановленный панорамный режим, который показывает предыдущее изображение на экране вместе с текущей композицией. Это может быть очень полезно при съемке панорам с рук, поскольку помогает убедиться, что каждая фотография выровнена и достаточно перекрывается с предыдущей фотографией. Кроме того, в предустановленных панорамных режимах используются ручные настройки экспозиции, при которых они фиксируют баланс белого и экспозицию на основе первой фотографии (или, по крайней мере, на основе первого нажатия кнопки спуска затвора наполовину).
Панорамы могут охватывать очень широкий угол обзора, вплоть до панорамных видов на 360 градусов, и, следовательно, могут охватывать широкий диапазон освещения при всех углах съемки. Это может создать проблемы при выборе параметров экспозиции, поскольку экспозиция непосредственно на солнце или вдали от него может сделать остальную часть панорамы слишком темной или светлой.
Часто самая промежуточная экспозиция достигается при наведении камеры в направлении, перпендикулярном тени. , используя автоматическую настройку экспозиции (как если бы это была одна фотография), а затем вручную используя эту настройку для всех фотографий. Однако в зависимости от художественного замысла может потребоваться экспозиция на основе самых ярких областей, чтобы сохранить детали в светлых участках. Для компактной цифровой камеры экспозицию можно зафиксировать, используя предустановленный панорамный режим, удерживая кнопку спуска затвора наполовину под промежуточным углом, затем делая фотографии в любом конкретном порядке (убедившись, что кнопка спуска затвора остается нажатой наполовину перед съемкой). первое фото).
Панорама в один ряд 
Многорядная панорама или сшитая мозаика Убедитесь, что каждая фотография примерно на 10–30 % перекрывается со всеми соседними фотографиями. . Процент перекрытия, конечно, не обязательно должен быть точным; слишком сильное перекрытие может означать, что вам придется сделать гораздо больше фотографий для заданного угла обзора, но слишком малое перекрытие может привести к тому, что область будет слишком короткой для смешивания или перенаправления размещения швов.
Обратите внимание:если ваша панорама содержит движущиеся области, например воду или людей, лучше всего попробовать изолировать движение в одном ракурсе камеры. . Таким образом, вы не столкнетесь с проблемами, когда кто-то появляется в панораме дважды, или происходит смещение фотографии из-за того, что движущиеся объекты находятся на стыке двух склеенных изображений. На изображении слева красочные швейцарские гвардейцы маршируют бок о бок, но нижняя треть изображения содержится в одной фотографии.
Еще одно соображение заключается в том, следует ли сшивать однорядную панораму в альбомной или портретной ориентации. Использование портретной ориентации позволяет увеличить количество мегапикселей почти в 2,25 раза. (для той же тематики) для камер с цифровым сенсором с соотношением сторон 3:2 (для тех же 20% перекрытия). Недостатком этого является то, что для портретной ориентации требуется большее фокусное расстояние и, следовательно, меньшая диафрагма для достижения той же глубины резкости (поскольку увеличение увеличилось).
Другие соображения при съемке фотографий включают общее разрешение и глубину резкости. Можно резко увеличить количество мегапикселей в склеенных фотографиях, собрав в них все больше и больше изображений. Однако недостатком этого является то, что для достижения одинаковой глубины резкости необходимо использовать постепенно меньшие настройки диафрагмы объектива (большие числа f) по мере увеличения количества совмещенных изображений. (для того же угла обзора). Это может сделать достижение определенных разрешений для некоторых объектов почти невозможным из-за требуемого времени выдержки или из-за того, что малая диафрагма вызывает значительное размытие фотографий из-за дифракции.
Следующий калькулятор демонстрирует, как количество мегапикселей и настройки объектива камеры меняются при попытке сделать склеенную фотомозаику из сцены, которая в противном случае могла бы быть запечатлена на одной фотографии . Это также можно использовать для быстрой оценки того, какое фокусное расстояние необходимо для охвата данной сцены.
Примечание. Калькулятор предполагает, что все фотографии сделаны в одной и той же ориентации, будь то альбомная или портретная ориентация, и что фотографии имеют небольшое увеличение.
Требования к глубине резкости рассчитываются исходя из предположения, что одиночная фотография и мозаика будут напечатаны в том же размере. На самом деле мозаики часто предназначены для печати еще большего размера, и в этом случае для мозаики потребуется еще более высокая диафрагма, чем показано выше.
Здесь мы видим, что даже небольшие фотомозаики могут быстро потребовать непрактичных значений диафрагмы объектива и времени экспозиции, чтобы сохранить одинаковую глубину резкости. Надеюсь, теперь становится ясно, что цифровые панорамы и склеенные фотомозаики сложнее технически освоить, чем отдельные фотографии. Также обратите внимание, что наложение изображений может значительно снизить конечное разрешение (по сравнению с суммой мегапикселей на всех отдельных фотографиях), что означает, что сшивание фотографий определенно не является эффективным способом хранения данных изображения на карте памяти. Калькулятор ниже оценивает общее количество мегапикселей сшитой фотомозаики в процентах от всех ее отдельных фотографий.
* примечание:«фотоэффективность» определяется как количество мегапикселей, полученных на окончательной склеенной фотографии, деленное на общее количество мегапикселей, использованных для всех входных изображений.
Следует избегать использования поляризационного фильтра для чрезвычайно широкоугольных панорам , так как могут появиться сильные изменения яркости неба. Напомним, что поляризационные фильтры больше всего затемняют небо, если смотреть под углом 90 градусов к направлению солнца, и меньше всего, когда смотрят прямо на путь солнечного света или в сторону от него. Это означает, что любая панорама, охватывающая 180 градусов неба, может видеть области, где поляризатор затемняется полностью или совсем не затемняется. Сильный, неестественный градиент неба можно наблюдать на фотографии арки справа. Кроме того, поляризационные фильтры могут затруднить сшивание краев каждой фотографии без видимых швов.
Кроме того, осторожно снимайте панорамы сцен с быстро меняющимся освещением. , например, когда облака движутся по небу и выборочно освещают пейзаж. Такие сцены все еще можно сшивать, но старайтесь, чтобы на швах не было движущихся светлых (или темных) пятен.
Наконец, постарайтесь, чтобы каждая из ваших фотографий вращалась по небу в систематическом направлении, подобно сетке. С большими панорамами может быть очень легко смещаться вверх или вниз, требуя, чтобы недопустимая часть конечной панорамы была обрезана (как показано ниже).
Вышеупомянутого результата можно избежать, тщательно размещая горизонт в заранее определенном месте на каждой фотографии (например, посередине фотографии, на одной трети и т. д.).
Чтобы узнать больше по этой теме, перейдите к:
Часть 2:Использование программного обеспечения для сшивания фотографий
