Сферическая панорама

Сферическая панорама двора в эквидистантной проекции

Сферическая панорама (виртуальная панорама, 3D-панорама, фотосфера) — один из видов панорамной фотографии.

Предназначена в первую очередь для показа на компьютере (при помощи специального программного обеспечения).

В основе сферической панорамы лежит собранное из множества отдельных кадров изображение в сферической (эквидистантная, equirectangular, sphere) или кубической проекции. Характерной чертой сферических панорам является максимально возможный угол обзора пространства (360×180 градусов).

В связи с тем, что сферическая проекция вносит специфические искажения в изображение (особенно в верхней и нижней части), сферические панорамы практически никогда не демонстрируются в печатном виде или в виде обычного графического файла. Основным способом демонстрации является визуализация на основе технологий Flash, QuickTime, DevalVR, Java (устаревшие) или JavaScript (самый распространённый). У зрителя создаётся иллюзия присутствия внутри сферы, на внутреннюю поверхность которой «натянуто» изображение окружающего пространства. При этом оптические искажения (сферические аберрации) не видны. К тому же, как правило, сферические панорамы наделяются инструментами управления просмотром, позволяющими изменять направление просмотра (вверх-вниз, вправо-влево), а также приближать или отдалять изображение. Благодаря всему этому зритель видит место, где производилась съёмка, так, как если бы находился там сам.

Процесс съёмки сферических панорам

Фотоаппарат с панорамной штативной головкой

Сегодня съёмка сферической панорамы обычно происходит следующим образом. На штатив с установленной панорамной штативной головкой крепится камера. Делается ряд фотографий с одной точки с поворотом камеры на определённый градус после каждого снимка (минимальное количество кадров, необходимых для создания 3D-панорамы с конкретным набором оборудования, можно узнать из специальных таблиц). Отдельно, с вытянутых рук, снимается надир (нижняя точка сферической панорамы).

Так, например, при съёмке штатным объективом 18-55 мм при 28 мм ЭФР для создания одной панорамы требуется около 50 снимков (4 горизонтальных ряда по 12 кадров, кадр зенита и кадр надира).

Минимальный набор техники, необходимый для создания сферической панорамы таким способом — это цифровой фотоаппарат и компьютер со специальным программным обеспечением. Однако без ряда дополнительных приспособлений качественно снять и сшить сферические панорамы может быть затруднительно, а в ряде случаев и вовсе невозможно.

Фотографы-панорамисты пользуются следующими дополнительными приспособлениями:

• Штатив (тренога) — позволяет удерживать камеру в неподвижности во время съёмки.
• Панорамная штативная головка — позволяет вращать камеру вокруг нодальной точки во время съёмки, избегая тем самым воздействия эффекта параллакса.
• Беспроводной пульт дистанционного управления фотоаппаратом или спусковой тросик — позволяет избежать появления тени фотографа на панораме и шевелёнки фотоаппарата в условиях недостаточной освещенности.
• Широкоугольный объектив — позволяет делать меньшее количество кадров для одной панорамы и тем самым экономить время на съемку и сборку панорам и ресурс затвора фотоаппарата.

Особенности

• Панорамные штативные головки выпускаются небольшим количеством производителей, редко встречаются на рынке и имеют высокую стоимость.
• Необходима настройка панорамной головки под конкретный фотоаппарат и объектив.
• Трудоёмкий процесс склейки панорам, при этом качество конечной панорамы и сложность ретуши напрямую зависит от того, насколько качественно была сделана серия снимков для сборки панорамы.
• Съёмка одной панорамы в зависимости от условий может занимать от нескольких минут до часа, поэтому сложно снять сцену с движущимися объектами.
• При этом способе достигается наибольшее качество конечной панорамы. Возможно снимать в HDR и c большой выдержкой.
• В готовой панораме не сохраняются координаты и ориентация по сторонам света, их нужно записывать отдельно.
• При съёмке сферических панорам очень сильно изнашивается затвор фотоаппарата, потому что для сборки одной панорамы может потребоваться до нескольких десятков кадров, а при создании виртуальных туров из нескольких панорам счёт идёт уже на сотни и даже на тысячи кадров.

Планшетные компьютеры и смартфоны с гироскопом

Устройства с ОС Android версии 4.2 и выше, оснащённые гироскопом, имеют возможность съёмки и сшивки сферических панорам на лету. При съёмке программа запоминает направление и угол поворота устройства. На выходе получается панорама в эквидистантной проекции. В EXIF-тегах сохраняются координаты и азимут центральной точки панорамы.

Особенности

• Процесс очень простой, но фотограф почти никак не может влиять на результат.
• Исходные фотографии не сохраняются.
• Съёмка производится в течение 1-2 минут, поэтому сложно снять сцену с движущимися объектами.
• Нельзя заменить бракованный кадр, возможна только съёмка заново.
• Сшивка выполняется сразу же после съёмки.
• Устройство сложно поворачивать вокруг нодальной точки, поэтому панорамы зачастую сшиваются с большим количеством ошибок. Интерьерная съёмка затруднена.
• Алгоритм сшивки не требует много энергии за счёт оптимизации.
• Сферическая панорама собирается очень быстро, максимум пару минут.
• Видеосъёмка невозможна.
• Съёмку сферических панорам поддерживает абсолютное большинство устройств с гироскопом.

Камеры кругового обзора

Камера Ricoh Theta c двумя объективами (спереди и сзади)

На рынке существуют несколько моделей многообъективных камер, выдающих сферические панорамы.

Особенности

Сферическая панорама, снятая на камеру Ricoh Theta

• Высокая цена устройств.
• Низкая распространённость.
• Качество изображения может быть ниже, чем при съёмке фотоаппаратом, из-за параметров матриц.
• Съёмка производится одномоментно. Это позволяет снимать динамичные сцены, однако в кадр попадает фотограф, держащий камеру или штатив.
• Возможна видеосъёмка.

Сплотка из нескольких отдельных камер

Существуют конструкции, скрепляющие несколько камер типа GoPro или Xiaomi Yi.

Особенности

• Самая высокая цена.
• Возможна видеосъёмка.
• Съёмка производится одномоментно. Это позволяет снимать динамичные сцены, однако в кадр попадает фотограф, держащий камеру или штатив.
• Зенит и надир нередко сшиваются с ошибками.

Программы для сборки сферических панорам

Сегодня существуют устройства (фотоаппараты, смартфоны, планшетные компьютеры), самостоятельно собирающие отснятые кадры в сферическую панораму. Однако единственным способом создания качественных панорам остаётся съёмка на цифровой фотоаппарат с последующей склейкой отдельных кадров в специальных компьютерных программах. Выбор этих программ довольно широк:

• Kolor Autopano
• PTGui
• Panorama Tools
• Hugin
• Autodesk Realviz Stitcher
• PTAssembler
• PTStitcher NG
• Microsoft Research Image Composite Editor
• WidsMob panorana

Программы для просмотра сферических панорам

• FSPviewer (мультиплатформерный бесплатный вьювер)
• DevalVR вьювер (бесплатный, разработка прекращена, не совсем корректно работает на Windows 10)
• Panorado (30 дней бесплатного использования, вьювер/браузер/органайзер)

Фотопубликации на сайтах с возможностью загрузки и просмотра сферических панорам

• Англоязычный 360cities.net (есть очень строгая премодерация загружаемых панорам по качеству, ограничения в бесплатной учётной записи).
• Русскоязычный 1panorama.ru (есть премодерация загружаемых панорам по качеству).
• photos.google.com (файл .jpg должен иметь определённые метаданные (не все), чтобы распознавался как фотосфера, есть ограничения по разрешению).
• Англоязычный http://www.makevt.com/ (можно создавать виртуальные туры).
• Англоязычный http://www.flickr.com/ (не полное разрешение).
• Русскоязычный http://www.facebook.com/ (низкое разрешение).

Преобразование сферических панорам в кубическую проекцию

Сферическая панорама Токио в эквидистантной проекции

Панорама в кубической проекции

После сборки исходных фотографий в единое изображение сферическая панорама представляет собой эквидистантную проекцию. Иначе говоря, объемное изображение как бы раскатано по плоскости. Эквидистантная проекция не интерактивна. Для удобного просмотра на экране компьютера её необходимо перевести в кубическую (VR) проекцию. Для просмотра панорам в кубической проекции сегодня чаще всего используется формат Flash и HTML5, реже — устаревшие форматы Quick Time VR и DevalDVR. Для экспорта 3D-панорамы в кубическую проекцию используют специальные программы — панорамные вьюеры:

• Pano2VR
• KRPano
• Panotour Pro
• Flashpanoramas
• Panosalado

…и другие

Многие современные панорамные вьюеры позволяют также создавать виртуальные туры из сферических и цилиндрических панорам.

Сферические панорамы в Википедии

Сферические панорамы можно загружать на Викисклад. Если в её описание добавить шаблон {{Pano360}}, то на её странице просмотра появится ссылка на вьюер.

См. также

• Панорамная фотография
• Виртуальный тур

Ссылки

• IVRPA (англ.) — Международная ассоциация панорамных фотографов
• Панорамы городов Европы (англ.)
• Панорамы в разных жанрах (англ.)
• Ежедневные репортажные панорамы (англ.)
• Панорамы Кавказских гор (рус.)
• Яндекс.Панорамы (рус.)
• Сферические панорамы с воздуха (рус.)