Эстетика панорамы
Впечатление, которое возникает при рассматривании панорамного кадра, словами не объяснить. Непривычно длинная лента снимка, кольцом расположенная вокруг головы, не может не завораживать. До полной иллюзии пространства не хватает разве что звуков и запахов.
«Плоские» панорамы на стене или в альбоме не так впечатляют, как кольцевые — такого потрясающего эффекта пространства не возникает, да и выглядят они несколько тяжеловесно. И тем не менее магия раздвинутого пространства вряд ли кого оставит равнодушным.
Традиционно фотографии с соотношением сторон 1:2 и более считаются панорамными. Если обрезать обычный снимок до таких пропорций, формально можно получить панорамный кадр. Чего ему будет не хватать, так это широты охвата пространства. Для этого выпускаются специальные панорамные фотоаппараты. Часто их объективы при съемке вращаются (на угол порядка 120°), бывают конструкции и с круговым поворотом на 360°.
Но можно воспользоваться и обычным фотоаппаратом, а затем сшить панораму из отдельных кадров (портняжный термин прочно закрепился за компьютерной реализацией технологии). Эта процедура, трудоемкая в серебряной фотографии, для компьютера проблемы не составит. Особенно если воспользоваться специализированными программами сшивки панорам.
Хотя горизонтальная панорама представляется наиболее естественным и логичным воплощением нашего повседневного опыта, ничто не мешает окинуть взором пространство и по вертикали. Задираем же мы голову, переводя взгляд наверх! А что если расширить поле зрения одновременно вширь и ввысь? Это уже не панорама в обычном понимании, но описываемые ниже средства и приемы полностью применимы и в этом случае.
В цифровой фотографии такой прием позволяет виртуально значительно расширить угол зрения объектива и повысить разрешение камеры. К примеру, можно 4-мегапиксельной камерой сделать четыре снимка и получить в дальнейшем 16-мегапиксельный кадр.
В действительности с учетом перекрывания областей сшивки реально в итоговом кадре останется лишь 10–12 млн. пикселей, да и сюжет должен быть статичным. Но в архитектурной, пейзажной и интерьерной съемке такой способ получения высококачественных отпечатков с помощью компактной и недорогой цифровой камеры оправдан.
Работа руками
Чтобы понять и оценить работу специализированного программного обеспечения, не лишним будет познакомиться с ручными приемами сшивки панорам. Даже при отсутствии компьютера в этом нет ничего невозможного. Более того, до начала эры тотальной компьютеризации панорамы сшивали вручную при помощи ножниц и клея. Склейка — вот ключевой момент.
Все, что для этого нужно, — серия снимков, отснятых обычной пленочной (а на заре фотографии пластиночной) камерой. При печати под увеличителем можно, а иногда крайне желательно, выровнять плотности отдельных снимков, исправить перспективные искажения.
Далее в дело вступают скальпель (обрезанный край должен быть ровным и чистым) и клей. Пары снимков обрезаются и подгоняются друг к другу. Соединение изображений производится вдоль ломаной линии высокого контраста и потому менее заметной.
Компьютерный метод повторяет эту процедуру с той лишь разницей, что единственным средством выступает графический редактор. Среди его инструментов должны быть слои с прозрачностью, резинка и средства для масштабирования, искажения геометрии, общей и локальной коррекции экспозиции.
Компьютерная сшивка панорамы вручную требует виртуозного освоения средств графического редактора, да и времени будет затрачено немало. Оправданно ли это при наличии большого числа автоматических программ?
Ответ определяется результатом. В большинстве случаев специализированная программа относительно быстро выдаст качественную панораму. Однако важно четко представлять, что как бы хорошо ни работала программа, всегда встретится реальная ситуация за рамками ее возможностей.
При внимательном рассматривании панорамы можно обнаружить границы сшивки по потере четкости, соседние кадры — по разной экспозиции. Исправлять эти дефекты позднее в графическом редакторе — дело трудоемкое, и в этих случаях лучший результат может быть достигнут при ручной сшивке. Хотя, кто знает?
Автоматические алгоритмы
Для построения панорам существует множество компьютерных программ. Для обзора мы отобрали шесть: Arcsoft Panorama Maker 3, Canon PhotoStitch 3, Panorama Factory 3.2, Photovista Panorama 3, PTGui 3.5 и RealViz Stitcher 4.
Все они обладают одним полезным свойством — могут сшить панораму быстро и без значительных усилий с вашей стороны, часто даже учитывая геометрические искажения, присущие любой оптике.
Еще одно применение подобных программ (например, Realviz Stitcher, Arcsoft Panorama Maker или не вошедшей в обзор Easypano Tourweaver) — создание т.н. виртуальных туров. На компьютере с помощью мышки или курсорных стрелок можно вращать сферическую (до 360°) панораму, приближать предметы и даже перемещаться из комнаты в комнату. Такие панорамы часто встречаются на интернет-сайтах риэлтеров, магазинов, музеев и гостиниц.
Для автоматической сшивки можно использовать снимки как сделанные цифровой камерой, так и отсканированные с пленки. В первом случае большинство программ определит фокусное расстояние (а иногда и модель камеры) из Exif-заголовка графического файла. Во втором случае фокусное расстояние придется указать самостоятельно.
Требования всех программ к панорамным снимкам примерно похожи. В идеальном случае предметы должны быть расположены на одинаковом расстоянии от точки съемки, а нижняя граница кадра — параллельна линии горизонта. Выровнять серию снимков по горизонту поможет штатив, особенно если он имеет пузырьковый уровень.
Чтобы сократить количество кадров в серии, лучше снимать на минимальном фокусном расстоянии. Однако в этом случае подушкообразная дисторсия возрастает. Оптимальное фокусное расстояние лежит в диапазоне 35–50 мм (в пересчете на пленочный 35-мм кадр). Конечно, одновременно все эти условия соблюсти трудно, а качество программы как раз и определяется умением вносить коррективы.
А что еще, помимо серии сшиваемых снимков, нужно сообщить программе?
Тип панорамы: круговая (в том числе и вертикальная), мозаика и в некоторых случаях — сферическая. С типом панорамы нужно определиться либо в самом начале работы, либо на завершающем этапе сшивки.
В некоторых программах обязательно вручную задать контрольные точки, которые служат ориентирами для сшивки, в других они определяются автоматически. Иногда возможны оба варианта. Некоторые алгоритмы сшивки допускают задание оси зрения, относительно которой будет компоноваться панорама. И хотя считается, что хороший алгоритм распознавания не требует ручного выбора точек, такая возможность не будет лишней.
Исправление перспективы, геометрии и тональности отдельных кадров в программах выполняется, как правило, автоматически. Вручную можно подправить общую тональность панорамы. Изменить перспективу окончательной панорамы нельзя — для этого предназначены другие программы (см. F&V, №3, 2004).
Впечатления
На сравнительно несложных сюжетах три программы продемонстрировали в автоматическом режиме наилучшие (иногда даже отличные) результаты: RealViz Stitcher, Panorama Factory и Photovista Panorama.
Сшивка программой Panorama Factory производила впечатление снимка, сделанного панорамной камерой типа «Горизонт». Чтобы определить места склейки, приходилось применять многократное увеличение! PTGui также справилась с заданием неплохо, вот только места склейки иногда были хорошо заметны.
Для проверки работы программ в экстремальных условиях была снята с рук серия кадров на улице с оживленным движением. Понятно, что горизонталь при съемке выдерживалась приблизительно, а на стыках кадров из-за движущихся объектов образовались сильные несовпадения. Как правило, такие условия лежат вне возможностей автоматического режима сшивки.
Казалось бы, PTGui — единственная программа обзора, которая при склейке выполняет смешение соседних кадров не по вертикальной границе снимка, а по сложной кривой, учитывающей движение в кадре, и это должно было дать ей весомое преимущество. Однако следует признать, что с задачей справилась только RealViz Stitcher. Правда, пришлось повозиться, вручную выкраивая области перекрытия инструментом «трафарет».
В качестве тестового задания для вертикальной панорамы использовалась съемка монумента «Покорителям космоса». Снова наилучший результат — у RealViz Stitcher: стыков практически не заметно, подгонка отдельных кадров на сто процентов правильная.
При использовании Arcsoft Panorama Maker приемлемого результата удалось достичь только с помощью ручной подгонки.
А вот Canon PhotoStitch несколько разочаровала — автоматическая склейка хорошо работает только на простых сюжетах, без мелких деталей. Если же задать точки для совмещения снимков вручную, а на это уходит много времени, то можно получить очень даже неплохой результат.
Если предполагается сшивка мозаики, то следует обратить внимание на то, что в программах Panorama Factory и Photovista Panorama это невозможно — такой тип панорамы ими не поддерживается.
На практике мы убедились, что хороший алгоритм распознавания не требует ручного выбора контрольных точек. Для PTGui ручной выбор обязателен, для Arcsoft Panorama Maker и Canon PhotoStitch — имеется как дополнительная возможность. У остальных программ, в том числе и RealViz Stitcher, присутствует только автоматический выбор контрольных точек.
Почему мы постоянно делаем упор на продукт компании RealViz? По нашим впечатлениям, именно эта программа позволяет добиться наилучших результатов. При работе с ней не возникало никаких проблем при склейке панорам любых типов и сложности. Победа RealViz Stitcher была бы безоговорочной, если бы не цена программы. При стоимости $580 она может использоваться лишь немногими профессиональными студиями.
Увлеченному же любителю, по крайней мере, на первых порах подойдет любая программа из представленных в обзоре. Тем более что две из них входят в комплект поставки цифровых камер Canon и Nikon.
Не будем скрывать — времени тратится много. До получаса работы компьютера на многокадровую панораму максимального разрешения с наилучшей интерполяцией, и даже более часа в особо сложных случаях с ручной подгонкой. Однако все это сторицей окупится восхитительным впечатлением от раздвинутых границ пространства.
Как фотографировать панораму
Есть несколько правил. Для того чтобы восприятие геометрических пропорций было естественным, и панорама не пошла «волной», все снимки должны быть сделаны с фиксированным фокусным расстоянием, с фиксированной фокусировкой и со строгим следованием за прямой линией горизонта всех кадров серии.
Последнее бывает трудно выдержать строго, снимая с рук, хотя результат может получиться вполне приемлемым. Лучше воспользоваться штативом.
Следует проверить, чтобы при повороте «вдоль серии» все сюжетно важные детали снимков попали в кадр и не возникала необходимость отклонять камеру от прямой линии вверх или вниз (для горизонтальной панорамы).
Камеру нужно установить в таком месте, чтобы при выбранной диафрагме все кадры в серии были четкими (в фокусе). В идеале она должна быть в центре окружности, которую снимаете.
Баланс белого и экспозицию лучше зафиксировать по наиболее важному участку панорамы, хотя возможны исключения. Можно перейти в ручной режим управления экспозицией. Нужно понимать, что погода позволит снять десяток кадров с одной экспозицией только при абсолютно безоблачном или абсолютно пасмурном небе. Объекты, попадающие в кадры, тоже могут влиять на работу экспонометра.
Для горизонтальной панорамы лучше снимать вертикальные кадры — это увеличит высоту будущего панорамного снимка. Соответственно, для вертикальной — горизонтальные.
Сколько кадров потребуется? Зависит от угла охвата пространства будущей панорамы. Обычно перекрытие между соседними должно составлять не менее 20 процентов. Желательно, чтобы на соседних кадрах были зафиксированы одни и те же т.н. контрольные объекты (столбы, дорожные знаки, здания и проч.) — они будут четкими ориентирами при сшивке.
Мы рекомендуем не ограничиваться одной серией, а сделать побольше исходных кадров. Тогда в дальнейшем проще будет выбрать подходящие для склейки.
Ручная работа
Чтобы вручную сшить два снимка панорамы, берем левый и увеличиваем его «холст» вдвое, так чтобы кадр остался слева, а справа было пустое белое поле. На него в новом слое помещаем соседний правый кадр. Прозрачность правого кадра, слой которого сверху, уменьшаем так, чтобы отчетливо и детально видеть лежащую под ним часть левого при наложении. Затем совмещаем кадры.
Если снимки были сделаны на фокусном расстоянии не слишком коротком (от 50 мм в 35-мм стандарте), то коррекция дисторсии почти не потребуется. Нужно найти линию между кадрами, вдоль которой в дальнейшем будет произведена сшивка, и уже под нее скорректировать геометрию правого кадра — немного повернуть, растянуть или сжать, наклонить, сдвинуть верх относительно низа или наоборот. Эта линия не должна быть прямой — ломаную легче сделать незаметной. К примеру, частью такой линии при сшивке может быть граница облака на одном кадре (тогда как на другом оно уже уплыло), дерево, качающееся на ветру (на другом кадре оно будет смещено).
Следующий шаг — вытирание резинкой лишнего в верхнем слое по контуру выбранной линии сшивки и слева от нее. Резинка может быть жесткой или мягкой. Из-под нее появится неповрежденный нижний слой левого кадра.
После этого осталось только сделать непрозрачность верхнего слоя равной 100 процентам и немного подкорректировать (уровни, кривые) экспозицию и баланс белого верхнего слоя (кадра), чтобы найти место сшивки стало просто невозможно. Последний штрих — кадрирование.
Arcsoft Panorama Maker 3
Процесс работы c программой автоматический, но на каждом этапе можно вносить корректировки вручную. Сначала выбирается тип панорамы, фокусное расстояние объектива и величина конечного файла. После загрузки исходных кадров можно средствами программы вручную скадрировать их, отрегулировать яркость и контраст. Программа поддерживает несколько вариантов панорам: горизонтальная, сферическая (360°), вертикальная и мозаика. В последнем случае порядок расположения кадров задается только в виде матрицы. После предварительной автоматической склейки в режиме Fine Tune можно более точно установить соответствие контрольных точек (по три для каждого стыка). Предварительная автоматическая экспокоррекция позволяет сделать переходы между фрагментами более незаметными. После сшивки панорамы можно вручную подкорректировать общий контраст и яркость. Окончательное кадрирование — автоматическое или вручную. Не выходя из программы, панораму можно распечатать. Сферическая панорама сохраняется в формате QuickTime Movie.
Canon PhotoStitch 3
Программе нужно указать на файлы правильно снятых кадров, причем соседние должны перекрываться на 10—20%. Фокусное расстояние объектива будет учтено автоматически из Exif-заголовка файла, если съемка проводилась камерой Canon в панорамном режиме. В иных случаях фокусное расстояние придется задать вручную. Программа автоматически находит ключевые места сшивки и по ним производит соединение кадров. Смешивание перекрывающихся областей по различным алгоритмам: с замещением, полупрозрачным наложением и проч. В процесс автоматической сшивки можно вмешиваться. К примеру, задать несколько точек на границе соседних кадров, которые должны совпасть, ведь программа не всегда распознает самое важное, что не должно пострадать при сведении. Уж точно программа не сможет сшить быстро бегущие облака и волнение моря. Если контрольные точки сшивки указать вручную, и эти точки смещались при съемке, то получим панораму, возможно, очень неровную. Такой же она будет, если снимать, не выдерживая горизонталь.
Panorama Factory 3.2
Хотя программа не работает с вертикальными панорамами, и для кого-то это сильно ограничивает область ее применения, все же по уровню автоматизации Panorama Factory — лидер обзора. Можно воспользоваться «мастером» поэтапной работы или же просто перетащить нужные файлы в нижнюю половину окна. Фокусное расстояние задается либо автоматически из Exif-заголовка, либо вручную. Причем программа учтет даже степень вашей уверенности в выборе: «полностью уверен», «уверен с вероятностью 10%» и «50 на 50». Программа использует для коррекции подушкообразной дисторсии и виньетирования постоянно обновляемую базу цифровых камер и сменной оптики. Для уверенной работы программы в автоматическом режиме перекрывание снимков должно составлять от 20 до 80%. По умолчанию «смешивается» вся область перекрытия двух соседних кадров. Но можно эту область сузить, что часто помогает при наличии подвижных объектов. На сайте разработчика доступна также более ранняя версия Panorama Factory 1.6 – бесплатно.
Photovista Panorama 3
Для корректной работы необходимо точно задать фокусное расстояние объектива, а программа уже сама определит степень необходимой коррекции геометрических искажений. Тип панорамы задается еще до выбора исходных кадров. Это может быть как традиционная панорама, так и 3D-панорама — круговая или сферическая. При съемке программа требует перекрытия соседних кадров от 20 до 50%. Для каждого фокусного расстояния объектива в программе приводится оптимальное количество кадров для круговой панорамы. Например, для объектива с фокусом 35 мм рекомендуется 16 вертикальных кадров или 12 горизонтальных. После предварительного сшивания можно подкорректировать наложение частей вручную. Этим вмешательство в процесс работы программы и ограничивается. В целом программа оказалась проста в использовании, а результаты почти всегда очень хорошие. Но есть и недостатки: в режиме вертикальной панорамы сшивается только по два кадра, а база объективов цифровых камер не обновлялась, по меньшей мере, года полтора.
PTGui 3.5
Это скорее не программа создания панорам, а графический интерфейс для бесплатно распространяемого программного пакета Panorama Tools, который, собственно, и производит сшивку. В отличие от последнего, интерфейс PTGui весьма прост и нагляден. Различные этапы построения панорамы распределены по девяти страницам оконного диалога, а благодаря корешкам можно быстро вернуться к предыдущим. На одной странице представлено определение параметров оптики — вручную или из Exif-заголовка файла. На другой — тип панорамы и качество интерполяции. Одна из особенностей программы — обязательное определение вручную контрольных точек (не менее трех для каждого стыка). Автоматический оптимизатор настроит параметры исправления геометрии и склейки. Если панорама сшивается из более чем десятка снимков при высоком качестве интерполяции, работа программы может надолго затянуться. Есть возможность понизить приоритет задания и работать на компьютере с другими приложениями.
RealViz Stitcher 4
Окно интерфейса программы делится на две части: в одной размещаются исходные кадры, другая предназначена для компоновки любой панорамы — в линию, вертикально или мозаикой. Склейка происходит постепенно, исходные части нужно по одной перетащить и «приклеить» к панораме. Когда сборка закончена, можно воспользоваться функцией выравнивания фрагментов панорамы по тону и цвету. Это особенно актуально при съемке в режиме автоматического замера экспозиции. Фокусное расстояние и степень дисторсии оптики определяются автоматически, но можно задать их и вручную. Для окончательной сшивки нужно указать тип интерполяции (чем лучше, тем медленнее) и тип проекции панорамы — сферическая, цилиндрическая или на плоскость. В особо тяжелых случаях сшивки (например, движущиеся объекты в серии кадров) инструментом «трафарет» можно определить области, которые исключаются полностью или же, наоборот, перекрывают соседнее изображение в процессе смешения. Облегченная версия программы (RealViz Stitcher EZ) лишена возможностей по ручной корректировке.
Дмитрий БРОВКИН, Сергей ЩЕРБАКОВ