Что такое панорама? В фотографии это изображение, полученное путем объединения в один нескольких отдельных кадров, каждый из которых запечатлевает лишь часть фотографируемой сцены. Применение панорамирования оправдано в тех случаях, когда требуется особо высокодетализированное изображение, или же когда фотографу не хватает углового охвата имеющихся объективов.
Существуют специальные “сканирующие” фотоаппараты, в которых процесс получения панорамных снимков более или менее автоматизирован, но такие фотоаппараты обычно недоступны по цене даже многим фотопрофессионалам, не говоря уже о любителях. Вдобавок, они устроены по другим принципам, и обычно не позволяют снимать ничего, кроме панорам. В этой статье я постараюсь рассмотреть некоторые аспекты процесса получения панорам “обычными” зеркальными цифровыми фотоаппаратами.
Основная проблема сборки
Основная проблема, возникающая при сборке, или “склейке” панорамы — невозможность точной состыковки составляющих ее кадров, так, чтобы швы не были заметны. Отчасти это связано с применяемым софтом (рассмотрение которого выходит за рамки статьи), но в первую очередь, зависит от трех факторов:
1. точность позиционирования камеры в момент съемки
2. cкорость получения серии кадров для последующей панорамной склейки
3. особенности примененной оптики
Рассмотрим первый пункт подробно, а потом пройдемся по оставшимся.
В случае однорядной панорамы (т.е. составленной из линейной, чаще всего горизонтальной последовательности кадров) после каждого снимка требуется повернуть камеру, скажем, по часовой стрелке на фиксированный угол так, чтобы соседние снимки имели достаточную область перекрытия — обычно 1/3 кадра. Слишком большое перекрытие нежелательно, так как приводит к неоправданно высокому количеству кадров. Основной вопрос, он же камень преткновения, заключается в следующем: где та ось, вокруг которой фотоаппарат надо поворачивать?
Многие этим вопросом вообще не задаются и снимают панорамы с рук. Такой способ съемки, естественно, не позволяет говорить о какой-либо точности, однако иногда оправдан, если сцена включает в себя только очень далекие объекты — например, горную гряду. Относительно таких объектов положение самого фотографа, его фотоаппарата и оси вращения фотоаппарата совпадают с пренебрежимой погрешностью. Она почти не проявляет себя в процессе склейки. Однако, чем ближе к фотографу находятся снимаемые предметы, тем больше эта погрешность дает себя знать.
Ситуация усугубляется тем, что в большинстве снимаемых сцен имеется передний план, относительно которого погрешность всегда выше допустимой. Я думаю, никому не надо доказывать, что съемка с рук может "сработать" только до поры до времени, для очень ограниченного числа сцен, и что для обеспечения приличной и стабильной точности панорамирования так или иначе необходим устойчивый штатив. Однако, к сожалению, одного штатива оказывается мало.
Некоторые считают, что для точного перспективного совпадения кадров фотоаппарат достаточно вращать по оси, пересекающей оптическую ось объектива. Это условие необходимо, но вовсе не достаточно. Ось вращения при панорамировании должна не только пересекать оптическую, но и быть перпендикулярна ей — иначе перспективные искажения в верхней и нижней части снимков будут отличаться, и панорама сможет собраться только в виде арки (а не прямоугольника, как это обычно требуется), причем со значительной потерей информации. А самое главное — ось вращения должна пересекать оптическую не где-нибудь, а в единственной точке, которая определяет так называемый оптический центр объектива — иначе говоря, в его нодальной точке.
Нодальная точка
Что такое нодальная точка? Вместо того, чтобы углубляться в сложные определения и формулы, давайте проведем мысленный эксперимент. Представьте, что мы стоим рядом с забором из сетки-рабицы, за которым расстилается некий пейзаж — лес, поля, дома. Поднесем к глазу фотоаппарат. Теперь мы наблюдаем в видоискателе одновременно и сетку, и пейзаж (для облегчения нашей задачи можно прикрыть диафрагму для большей глубины резкости). Запомним, в каких местах проволока сетки пересекает элементы пейзажа, и чуть повернем камеру. Мы обнаружим, что сетка (наш передний план) сместилась относительно пейзажа, и теперь проволока пересекает другие его элементы!
Сетка в данном примере использована для наглядности, но та же ситуация будет со всеми прочими объектами сцены. Ближние сместятся относительно дальних; сцена от кадра к кадру будет трехмерно перестраиваться. Последующая склейка окажется невозможной, каким бы продвинутым софтом фотограф ни пользовался. Почему это происходит, где зарыта собака? Собака зарыта в нодальной точке. Это именно та точка, через которую должна проходить ось вращения фотоаппарата, чтобы при панорамировании на всех снимках все дальние и ближние объекты сохраняли свое взаимное положение.
У каждого объектива (точнее, у каждой системы объектив-фотоаппарат) есть такая точка, и она всегда находится на его оптической оси, а вот где конкретно — довольно сложный вопрос, определяемый оптической схемой конкретного объектива. Чаще всего она сидит внутри объектива, но бывает, что и “висит в воздухе” позади или (изредка) впереди него. У обьективов с изменяемым фокусным расстоянием эта точка перемещается по оптической оси в зависимости от положения зума. Мало того, даже у стандартных линз с фиксированным фокусным расстоянием нодальная точка иногда “плавает”, завися на этот раз от положения фокусировки. Несмотря на все эти сложности, для успешной съемки панорам найти нодальную точку необходимо, хотя бы для самых часто используемых объективов и их установок.
Сделать это легче всего опытным путем. Нам понадобится штатив с вращающейся панорамной платформой. Обычная шаровая штативная голова со встроенной так называемой панорамной базой нам не подойдет, так как камера в общем случае располагается под углом к базе (собственно, функция шара и заключается в обеспечении этого угла). Нас устроит вращающаяся платформа, расположенная над штативной головой и жестко соединенная с ее шаром, которая позволяет закреплять камеру строго под нулевым углом к себе (в качестве оной я лично использую, и всем рекомендую, PCL-1 от компании Really Right Stuff. Она дорогая, но качественная). Также нам потребуется возможность двигать аппарат вдоль оптической оси — для этой цели идеально подойдут фокусировочные рельсы, а если их нет, просто длинная Arca-совместимая платка, привинченная к камере и ориентированная вдоль оси объектива.
Собрав систему, установим ее рядом с открытым окном так, чтобы из окна были видны далекие объекты — здания, деревья. Натянем от подоконника до карниза вертикально нить, желательно черного цвета, чтобы была лучше заметна на фоне пейзажа. Если надо, подвинем штатив с аппаратом так, чтобы через видоискатель аппарата были хорошо видны и нить, и пейзаж. С помощью пузырькового уровня, встроенного в панорамную платформу, настроим горизонт. Сфокусируем наш объектив вручную на дальних объектах (автофокус отключен). Теперь будем вращать аппарат на платформе, следя за тем, в каких точках наша нить пересекает пейзаж. Двигая аппарат вперед-назад с помошью платки или рельсов, добиваемся, чтобы при вращении нить оставалась в одинаковой позиции относительно дальних объектов (скажем, всегда пересекала вон ту телевизионную антенну вон на том доме).
Добились? Вуаля — нодальная точка найдена. Она находится там, где “правильная” ось вращения аппарата, только что нами обнаруженная, пересекает другую ось (оптическую), которая параллельна объективу и проходит через центр его зрачка. Теперь можно отмаркировать нашу платку или рельсы и запомнить, какому объективу (и каким настройкам зума/фокуса) данная отметка соответствует.
Панорамная насадка
Таким образом, для качественной съемки однорядных панорам необходимо и достаточно иметь вращающуюся панорамную платформу на голове штатива и возможность закреплять на ней фотоаппарат под нулевым углом с некоторым экспериментально вычисленным смещением вдоль оптической оси. Зная и используя нодальную точку, можно добиться гораздо лучшей совместимости кадров панорамной серии. С полученным таким образом сырым материалом легко справляется любой панорамный софт, позволяя получить практически бесшовные изображения при минимальной ручной коррекции, даже если снимались близкие объекты (например, в помещении). Но особую важность эта точка приобретает при съемке более сложных панорам — многорядных. (Частным, экстремальным вариантом такого типа является т.н. сферическая панорама, охватывающая целиком все пространство вокруг фотоаппарата.) Для получения таких панорам требуется не одна, а две оси вращения, которые должны:
- быть перпендикулярными оптической оси
- проходить через нодальную точку
Проще говоря, закрепленный на штативе фотоаппарат должен уметь крутиться во все стороны: вверх, вниз, вбок — но так, чтобы центр, относительно которого он крутится, совпадал с нашей единственной и неповторимой нодальной точкой. А чтобы обеспечить точность позиционирования по обоим угловым координатам, оси вращения еще должны
- быть перпендикулярными друг другу
Соблюсти эти условия одновременно — довольно нетривиальная техническая задача. Даже с одной осью нам пришлось помучиться, а тут их две! Поэтому для съемки многорядных панорам используются специальные панорамные насадки, которые позволяют закрепить камеру на штативе и вращать ее в двух угловых измерениях, удовлетворяя перечисленным условиям. В большинстве случаев это громоздкие и весьма дорогие фотопричиндалы (хорошие — от 1000$ и выше, масса от полутора килограмм). Мне удалось придумать модульную конструкцию полнофункциональной панорамной насадки, почти все составляющие которой могут использоваться в качестве самостоятельных, полезных устройств. Эти устройства и так всегда лежат в фоторюкзаке — таким образом, экономятся не только деньги (много денег!), но также место и вес. Вот как она выглядит:
Единственная деталь этой конструкции, не применяемая больше нигде — это стальной уголок для ванной, купленный в хозяйственном магазине за 4 доллара. Прочие детали — макрорельсы, панорамные платформы и Arca-совместимые платки — все мною активно используются по отдельности для разных фотографических целей.
Потратив столько места на обсуждениие нодальной точки, кратко остановлюсь на втором и третьем пунктах, упомянутых в начале статьи.
Скорость в панорамировании
Почему скорость съемки важна для панорам? Да потому, что мир не статичен, в нем постоянно происходят изменения: подул ветер, поплыли облака, село солнце (разумеется, мы сейчас не говорим про съемку в помещении при искусственном свете — это довольно редкий частный случай). Изменения эти часто не регистрируются нашими пятью чувствами, если происходят относительно медленно, но фотоаппарат всегда четко их фиксирует. Чем больше времени проходит за время сьемки панорамы, тем больше накапливается изменений в природе, в снимаемой сцене, и тем сложнее потом совмещать полученные кадры. Если этих кадров 3-4 и они расположены в один ряд, их можно отщелкать секунд за 8 — срок небольшой, но вполне достаточный для того, чтобы “идеального” совмещения уже не получилось во многих случаях. А если речь идет о многорядной панораме, в которой кадров в 10 раз больше? Тут скорость съемки особенно критична.
Как практически увеличить эту скорость не в ущерб качеству? Один из “секретов” — тщательная предварительная подготовка. Очень помогает заранее осмотреть через видоискатель всю снимаемую сцену, определить максимумы и минимумы освещенности, настроить объектив на усредненное гиперфокальное расстояние (естественно, в ручном режиме фокуса), определить угол, на который следует поворачивать камеру, чтобы соседние кадры перекрывались в нужной степени (в случае многорядной панорамы оба угла: вертикальный и горизонтальный), а также подсчитать количество поворотов камеры, требуемое для полного охвата сцены. Настроив фотоаппарат и штатив, можно приступать к съемке: теперь можно не смотреть в видоискатель вовсе, а только отсчитывать градусы поворота по шкалам панорамных платформ. Это серьезно ускоряет процесс. Некоторые панорамные насадки имеют встроенную систему, издающую щелчки при повороте на заданный или фиксированный угол, что еще больше облегчает задачу (к сожалению, PCL-1 к ним не относится).
Пара слов о применяемой оптике
Для панорам лучше всего подходят фикс-фокалы с минимальным виньетированием и геометрическими искажениями. К сожалению, идеальных в этих отношениях объективов нет, особенно среди широкоугольников, наиболее часто используемых в панорамной съемке. Часто, однако, упомянутые искажения можно компенсировать постфактум, при обработке, облегчая тем самым задачу склеивающему софту. Зумы, даже качественные, для съемки панорам подходят меньше по следующим причинам:
1. Нодальная точка у них сильно “плавает” и зависит как от положения зума, так и фокуса.
2. Первичные геометрические искажения у зумов, из-за более сложной оптической схемы, чаще отягощаются искажениями второго и третьего порядков. Для правильной коррекции таких искажений нужно знать нюансы оптического поведения конкретной линзы в зависимости от ее установок, которое описывается сразу несколькими кривыми. Соответственно, требуются более сложные математические операции, многим корректирующим программам недоступные (PTLens приятное исключение из этого правила, но к сожалению, тоже не всегда справляется).
Счастливого панорамирования, и спасибо за внимание.
Gene
Примечание редактора:
Удивительный сайт Gene о макрофотографии. Для повышения квалификации к изучению обязателен.
www.genesdigest.com
Новости
VIP
