Уроки: Общие принципы

Создание сферических панорам для 3D

В этом уроке я покажу вам как делаются современные сферические панорамы с точки зрения практического применения в 3D. Почему то очень многие люди до сих пор думают что для того что бы сделать сферическую панораму необходимо снять шарик покрытый хромом. Причем использовать надо два шара, один с зеркальной поверхностью для снятия отражения, второй матовый, для снятия карты освещенности на которую потому и ориентируются люди освещающие 3D сцену.

На самом деле, уже давно, с приходом цифровых технологий, все поменялось. Теперь для получения сферической панорамы для 3D в идеале необходимо иметь зеркальный фотоаппарат с функциями брекетинговой съемки и фишай(«рыбий глаз») объективом. Объектив фишай дает возможность всего из двух фоток противоположных направлений создать сферическую панораму. Брекетинговая съемка позволяет добиться глубины цвета 32 бита (HDR), так как фотоаппарат за один снимок может захватить только 12-16 бит цвета делается серия снимков с разной экспозицией (или выдержкой), после чего снимки соединяют в одно 32 битное изображение в специальной программе. Для примера монитор компьютера позволяет воспроизвести только 6-8 бит цвета, этого слишком мал из-за чего невозможно прищурившись рассмотреть засвеченные объекты, или присмотревшись рассмотреть темные, потому что там этих цветов просто нет, монитор их отрезал. Чего не допускается делать в 3D графике, программа все должна знать что у вас в тенях и что на свете, иначе картинка будет не контрастная и не реалистичная. Это все равно что использовать ЧБ картинку против цветной, только хуже.

В итоге введение цифровых технологий позволило добиться качественного скачка сразу по нескольким пунктам. Во первых, отснятый материал получается идеального качества, без царапин и пятен, как это бывает на шарах. Во вторых, резко выросло разрешение панорам и как следствие детализация при их использовании. В третьих, резко выросла глубина цвета картинки, с 6-8 бит при съемке шара до 32 бит при съемке без шара, что позволяет ее использовать не только как референс, но и карту настоящего окружения для просчета света и отражений.

Но что делать если нету профессиональной камеры и фишай объектива. Об этом и будет статья, будем делать сферическую панораму имея обычную мыльницу или любительскую зеркалку без функции брекетинговой съемки и без фишай объектива.

Для начало нам понадобиться сам материал. Для этого берем камеру и идем на месте где будем снимать. Выбираем точку и запоминаем ее положения, все снимки должны делаться именно из этой точки, иначе панорама не сойдется. Фотографии лучше делать в портретном режиме, так их потом проще сшить. Сначало делаем один снимок, поворачиваемся на половину зоны видимости видеоискателя(там где раньше был центр должен оказаться край, я для этого примечаю объекты) и делаем следующий снимок, и так пока не вернемся к исходной точке. Так мы получили горизонтальную круговую панораму, теперь надо доснять верх и низ. Для этого поворачиваем камеру вниз на половину зоны видимости и еще раз проделываем такой круг, потом еще раз и снимаем уже пол вокруг себя. Потом по томуже принципу снимаем верх. Принцип хорош тем что пригоден для всех тип камер с любым углом у объектива, причем чем меньше угол тем больше разрешение будет у финальной панорамы. Если имеется функция брекетинговой съемки — пользуемся. Если боитесь что кадров не хватит, смело фоткайте дополнительные, они не помешают, будут только на пользу, особенно стоит обратить вниманеи на точку на которой вы стоите, чтобы сфотографировать точку под собой можно сдвинуться с места. Снимать лучше в ручном режиме, если такой имеется, если нету можно в полуручном или на автомате.
В итоге у нас должен получиться примерно вот такой набор фотографий

Отснятые фотографии

Теперь настало время собирать панорамы, для этого есть множество инструментов но мы рассмотрим два основных это старый Stitcher и современный AutopanoGiga.

AutodeskStitcher

http://usa.autodesk.com/adsk/servlet/pc/index?siteID=123112&id=11390049

Некогда очень хорошая программа которая купила Autodesk и просто перестало ее разрабатывать. Последняя версия датируется 2009 годом, да и в той улучшения только в названии компании. Очень хороший продукт с очень оригинальным подходом к сборке панорам, хорошие возможности по ручной сборки панорам. К сожалению не поддерживает RAW а поэтому перед работой необходимо с конвертировать все снимки в TIFF. Кроме того все картинки должны быть одного размера, не должно быть повернутых снимков.

Работать в ней очень просто и приятно, достаточно открыть программу, нажать добавить снимки и они выстраиваются на полоске снизу. Для начало построения панорамы выбираем первую фотку и вытаскиваем ее на рабочую панель.

Первая фотография на рабочей области

Далее выбираем следующую картинку, вытаскиваем ее на рабочую панель примерно в то положение где она должна находиться, так программе будет проще сориентироваться. Потом с зажатым cntrl выбираем ту картинку к которой мы хотим привязаться и нажимаем кнопку StitchShot. И все, картинка привязалась к панораме, со следующими картинками действуем по тому же принципу.

Склеивание фотографий

Так собираем полную горизонтальную круговую панораму. Если панорама сама не собралась в круговую последнюю картинку склеиваем как с предыдущей так и с самой первой. После того как собралась горизонтальная панорама можно собирать и низ. Для этого вытаскиваем первую фотку с нижнего ракурса и соединяем ее с самой первой фоткой и снова идем по кругу, Пересекающиейся фотки будут связываться автоматически, т.е. одна фотка в этот раз будет уже привязана к 2-4 другим. Если какая то фотка не может привязаться или привязывается не туда, не пугайтесь, её можно привязать вручную. Для этого выбираем так же выбираем две фотки и нажимаем ManualStitch. В появившемся окне выставляем совпадающие точки, от 6 до 9 будет вполне достаточно, но точки должны быть максимально далеко друг от друга.

Ручное склеивание панорамы

Если панорама начала не клеиться, попробуйте зайдите с другой стороны, иногда помогает. После того как собрали низ можно собирать вверх, там уже все проще и быстрее. Если какая либо картинка не привязывается можно просто закрепить ее на текущем месте, достаточно просто выбрать Force. Особенно полезно это будет при сборке ясного неба, где привязываться не к чему.

Forc’им небо вручную

Ну и когда вся панорама будет собрана можно наконец нажать на кнопку рендер, выставить необходимые параметры, и окончательно склеить уже нашу сферическую панораму. Стоит обратить внимание на опцию Blend Mode в различных ситуациях панораму без швов можно и не собрать. После склеивания наша панорама наконец примет свой нормальный вид.

Получившаяся панорама

Stitcher отличная программа, особенно для своего времени, но к сожалению давно не разрабатывается, многие алгоритмы уступают конкурентам, плохая поддержка форматов, 32 битные картинки можно сделать только если использовалась брекетинговая съемка.

Kolor AutopanoGiga

http://www.kolor.com/image-stitching-software-autopano-giga.html

После гибели Stitcher AutopanoGiga постепенно заняла место лучшей программы для создания панорам. Работает она по принципу максимально автоматической сборки,  поддерживает все современные форматы фотографий, позволяет получить 32 битные картинка даже без брекетинговой съемки, достаточно просто снять одно и тоже место с разной выдержки без брекетинга, программа сама все выравняет. Кроме того программа довольно таки точно определяет какие фотки стоит склеить друг с другом и растравляет их в нужное положение.

Работать с программой тоже очень просто. Достаточно выбрать изображения из которых будет собираться панорама и нажать кнопку создать. После чего будет создана панорама.

Забрасываем изображения в программу и нажимаем создать

Если вам повезет, что бывает крайне редко, панорама будет собрана без ошибок, если нет то придется доводить ее до ума, для этого щелкаем по кнопке редактировать. Происходит переход на окошко в котором предлагается отрегулировать связи вручную. Для этого достаточно либо вручную проставить точки, либо выбрать одинаковые области и программа сама заполнит их однотипными точками.

Ручное указание идентичных точек

Если в панораме имеются дырки, то необходимые картинки необходимо доставить вручную, для этого догружаем картинку и вручную ставим картинку на том месте где она должна стоит, особенно актуально для ясного неба. Также необходимо выставить горизонт, сама программа его адекватно редко когда его определяет. После всех настроек щелкаем собрать панораму и любуемся результатом.

Получившаяся панорама

На готовой панораме скорее всего будет несколько неверных элементов. Во первых это не сошедшиеся элементы, происходит это по двум причинам, имеется несколько фотографий одного и того же места но с другого положения, такие копии нужно удалить вручную, и вторая причина это съемка с рук, с рук не возможно снять всю панораму с одной и той же точки, из-за чего возникает смещение которое программа не способна восполнить. Для того чтобы избавиться от таких смещений существуют специальные крепления на штатив, но стоит эти крепления дороже чем топовые зеркальные фотоаппараты. Во вторых это неровно освещенное ясное небо, на контрастных объектах такие артефакты менее заметны, да и программа их пытается сравнять. Для того что бы избавиться от таких засветов необходимо снимать с блендой, чтобы свет не попадал на объектив. В третьих программа неверно устанавливает середину панорамы. Все эти артефакты не так тяжело замазать в фотошопе.

Неверно сшитые элементы панорамы

Обе программы работают не идеально и как правило приходиться докрашивать не сошедшиеся элементы в фотошопе. Данные методы не просты, но зато позволяют не имея дорогой техники создать панорамы, пусть и с некоторыми усилиями. Естественно ясное небо это самый сложный случай, делать панорамы помещений куда проще, там всегда есть к чему привязаться и нету одноцветного неба.

Практическое применение панорам

А теперь как применяются эти панорамы. Во первых она может использована в качестве отражающегося объекта в зеркальных объектах. Во вторых она может использоваться как источник света. В нашем случае получилась всего 16 битная картинка, но и ее уже вполне удачно можно применить.

На панораме изображен белый круг

На картинке видно как работает панорама в качестве источника света. Каждая точка панорамы несет информацию о яркости, цвете и насыщенности из каждой точки заданного направления. Если на панораме одна большая белая точка то и работает она на подобие точечного источника света. Если вся панорама цветная то работает она так же как будто каждый пиксель окружающей панорамы является лампочкой с параметрами цвета взятой из панорамы. Соответственно чем больше глубина цвета картинки, тем точнее будет передача света.

На картинке два объекта, чайник для того чтобы определить как ведет себя свет и автомобиль (из библиотеки Evermotion) на котором видно как ведет себя отражение. На чайнике видно что он освещен точно так же как и окружающие его объекты, кроме того у чайника имеются тени от окружающего света точно такой же как и окружающих объектах. А на автомобиле отражение ведет себя именно так как оно и должно себя везти. Для освещения и отражения использовалась только наша панорама. К сожалению панорама всего 16-битная и того контраста которого хотелось бы добиться не получилось, но эту картинку можно обработать и добиться необходимого фотореализма. А вот для построения падающей тени придется добавить точечный источник света и настроить его яркость и цвет вручную. Связано это тем что пока панорамы не способны передать такого рода информацию.

В итоге мы имея всего 1 любительскую зеркальную камеру или мыльницу получили вполне качественную панораму которая позволяет нам получить фотореалестичное освещение и отражения. Если имеются вопросы пишите комментарии, буду править статью по мере возникновения вопросов и устранения неточностей.

Не забудьте посетить страницу автора, там много чего интересного www.labeg.ru

28566 Автор:
Актуальность: 652
Качество: 567
Суммарный балл: 1219
Голосов: 38 оценки

Отзывы посетителей:

аватар
 
sereginarik 2 0
Статья интересная и полезная. по поводу съемки панорам, то действительно подойдет любой фотоаппарат. можно сниать и с рук, а так же использовать штатив+панорамную головку. Так же необходим бепроводной путьт управления. основная задача подготовки к съемке это правильно найти нодальную тояку вашего объектива. при повороте относительно этой точки панорама в итоге получится с минимальными искажениями. в интернете можно найти необходимые данные (таблицы). Я снимаю панорамы при помощи Nikon D3100, Bower 14mm f=2.8, панорамная головка FT90H.
аватар
 
Грустный Кот 42 0
Если у вас есть циформыльница (с настройками баланса белого, выдержкой, ручным фокусом) и обычный зеркальный фотоаппарат со стандартными объективом, то лучше снимать панораму с рук и на цифромыльницу. Так как физическое устройство мыльниц (маленький объектив и матрица) скрадывают в какой-то степени гуляние нодальной точки и меньше получается перспективное искривление. Чем в случае съёмки с рук на зеркалку у которой между матрицей и объективом расстояние сантиметров 10.
аватар
 
MIR[ok] 2 0
Спасибо за отличный урок! Как раз то что надо! Делаем все сами без дорого стоящего оборудования, думаю и без штатива можно обойтись главное ведь зафиксировать точку можно сделать самопальный подобие штатива палку с ношками что угодно хоть швабру(зафиксировать), главное на высоте глаз был конец палки, по нему и ориентироваться. Ведь с руки снимая при повороте довольно большое искажение.
аватар
 
LabEG 56 0
123D Пробовал я его, сфера применения несколько бедное, нужно либо иметь очень дорогой фотик, либо снимать на улице в пасмурный день, тогда получается неплохой результат. Амтомапинг там правда не очень, пробовали дорожку 100 метровую снять, он просто кидает один мапинг на другой, зато геометря классная получилась =))
аватар
 
Boris Kulagin 232 0
К автору - про шары :) Под рукой нету ссылки, где их можно купить? А то мне как-то понадобилось - все перерыл, не нашел. Помню, что был "набор юного хдрщика" :) - шар с дыочкой и штатифчик тоненький - но найти не могу :(

про стичер в купе с имажмоделлером - просто к ним особо добавить уже нечего. Продолжение банкета - 123D Catch http://labs.autodesk.com/utilities/photo_scene_editor/

автопаногига - супер!

И не забываем про HDRLabs http://www.hdrlabs.com/news/index.php c их sIBL

аватар
 
LabEG 56 0
Ну извините, как накоплю на профессиональный фотоаппарат с фишь ай объективом с панорамной головкой цена которой минимум 1000$ (или 100$ за картонную версию) так сразу буду делать профессионально. Стоимость перечисленного оборудования 200-300 т.р. думаю мало кто может себе такое позволить. Тут как раз статья для тех кто не может себе этого позволить.
аватар
 
Crocoraffe 2 0
я так понимаю автор делал панораму с рук? т.е. ни о каком штативе и речи не идёт? каменный век же... извените но это не качество, я считаю.
аватар
 
LabEG 56 0
У мыльниц проблема с матрицами, в лучшем случае 8 бит, так что даже 16 бит при брекетинге в 3 кадра не получить. Шарик это зло (о чем и писалось в заголовке и статье), там вообще весь цвет убивается, он как правило еще и зацарапанный и как фон его уже никак использовать нельзя. А эту можно смело анимировать, при условии что у камеры только вращение и линза будет анимирована. Лучше все же сферическая, боксовую сложнее применить и могут быть проблемы, + кучу места свободного места тратиться не на что, а верх и низ редко попадают в кадр, а если и попало то можно замазать. Про штативы написал, только это не штатив, а насадка на штатив, не помню как она точно называется. За оценку спасибо =)
аватар
 
sky_myth 23 0
5/5, Но статья так себе. Вообще то в большинстве мылниц уже давно есть брекитинг, -1 0 +1 или -2 0 +2. Притом что мешает снять три кадра шарика. Так же вполне можно снять панораму. А панорама лучше боксовая, в ней плотность пикселей более равномерная. Так же хотелось бы добавить, что камера, во время съемки панорамы должная вращаться относительно фокусной точки объектива. Для этого существуют специальные штативы, ну и при съемки с руки тоже можно её контролировать минимизируя расхождения кадров.
Зарегистрируйтесь, чтобы добавить комментарий.
Эту страницу просмотрели: 720 уникальных посетителей