Последние 25 лет панорамной фотографии глазами очевидца

Приведенная в заголовке панорама снята в 1986 году и с тех пор висит у меня на стене. Сохранилось и еще несколько фотографий из этого похода. При щелчке мышью по миниатюре панорамы открывается вариант с высотой 600 пикселей. Для сравнения эволюции качества можно скачать некоторые панорамы в максимальном разрешении, щелкнув по ссылке с обозначением "Max".

Ничего особенного в них нет, подобный метод получения панорам из нескольких фотографий был к тому времени известен уже сто с лишним лет, как и специальные панорамные камеры.

В 1843 году Иозеф Пухбергер (Joseph Puchberger) запатентовал панорамную камеру с вращающимся объективом с ручным приводом, в котором использовались изогнутые дагерротипные пластинки длиной от 19 до 24 дюймов. Камера имела объектив с фокусным расстоянием 8 дюймов и создавала картинку с углом охвата 150 градусов.
В 1844 году Фридрих фон Мартенс (Friedrich von Martens, 1809 – 1875), немец, живший в Париже, разработал дагерротипную панорамную камеру для цилиндрически изогнутых пластин размером 4,7 х 15 дюймов, захватывающую поле зрения 150^o. В 1845 году он снял дошедшую до наших дней панораму Парижа.

Однако в тот момент с пленочными панорамными камерами типа Горизонт я не работал, а познакомился с ними существенно позднее, когда они представляли только исторический интерес. В цифровую эпоху составные панорамы завоевали мир и сегодня практически по всем параметрам превосходят остальные способы. Составные панорамы позволяют решить две задачи: получить фотографию с большим углом охвата, чем позволяет объектив, и получить более детализированную фотографию, чем отпечатанную с одного кадра.

Рассмотрим подробнее особенности составной фотографии 25-летней давности. Большинство аппаратов были оснащены штатными объективами с фокусным расстоянием от 45 до 55 мм для 34 мм пленки или от 75 до 90 мм для среднеформатных камер с размером кадра 6х6 см. Самым широкоугольным из доступных сменных объективов для Зенита был Мир 1 с фокусным расстоянием 37 мм. Таким образом, горизонтальный угол зрения варьировался от 39 градусов до 53. Глубина резкости тоже была не очень большой, поскольку самая массовая пленка имела чувствительность 65 единиц ГОСТа, ну или в сегодняшних единицах, ISO. Таким образом, вопрос, относительно какой точки вращать камеру, был не самым актуальным. Чтобы получить хорошую резкую панораму необходимо было избегать нерезких объектов на переднем плане, и камеру можно было смело вращать относительно штативного гнезда. У штатного объектива искажения в большинстве случаев незначительны и могут быть исправлены, если использовать тот же объектив, что и при съемке. Кстати, поскольку дешевые увеличители продавались зачастую без объективов, использование одного и того же объектива как для съемки, так и для печати, было общелюбительской практикой. Перспективные искажения могут быть исправлены наклоном увеличителя, и основная проблема, которую приходилось решать фотографу при сшивке панорам, это выравнивание яркости на границе. Таким образом, края снимков были заметно завалены по яркости по сравнению с центром кадра. Боролись с этим в основном пассами рук перед объективом при фотопечати. Кроме того, применялись и такие приемы как интенсивное потирание руками в проявителе более светлых частей кадра, что приводило к более интенсивному проявлению за счет лучшего перемешивания и нагревания участков фотографии. Использование широкоугольных объективов также было затруднено, поскольку линия, когда размеры объектов совпадают только одна, и в случае наложения двух изображений она лежит на равном расстоянии от краев кадров посередине перекрываемого участка. Хотя теоретически можно создать объектив, преобразующий прямолинейную проекцию в эквидистантную, на практике, насколько мне известно, это никогда не использовалось. Еще одна проблема широкоугольных объективов это пилообразная линия горизонта, если он лежит не точно посередине кадра. Обычно сшивка панорам осуществлялась из нескольких отпечатков, которые накладывались друг на друга до совмещения, а потом бритвой разрезались сразу две соседних фотографии, и они склеивались встык. Часто использовалась не прямая, а фигурная линия отреза, проходящая по участкам, где отсутствовали мелкие детали, несовпадение которых бросалось бы в глаза. Реже для небольших отпечатков использовалась последовательно экспозиция нескольких кадров на один лист бумаги. Таким образом, процесс получения панорам был достаточно трудоемким и, что самое главное, было практически невозможно получить две одинаковые панорамы. Каждая сборка обладала своими индивидуальными особенностями. Таким образом, в отличие от одиночных фотографий, где можно было отпечатать бесконечное количество практически одинаковых изображений, панорамы были сродни живописи или дагерротипам, где каждый экземпляр уникален.

Следующие две панорамы, на которых я хочу остановиться, были сделаны в начале 90х, а точнее, в 1992 году. Одна из них, вертикальная, панорама Тырнаузской сосульки, была отпечатана в трех экземплярах на листах фотобумаги размером 50х60 см и довольно много выставлялась. Вероятно, это самая известная моя докомпьютерная фотография. Ни один из этих трех оригиналов до сегодняшнего дня у меня не дожил, есть только фотография того, как это выглядело. Кроме этой фотографии, ниже я привожу уже современную компьютерную сшивку исходных негативов.

Еще одна панорама того же времени тоже представлена в сегодняшней компьютерной инкарнации.

Замечу, что те фотографии, которые дожили до сегодняшнего дня, сохранились в прекрасном состоянии, чего нельзя сказать о первом отсканированном архиве. Все CD диски, записанные 10 лет назад, сегодня у меня не читаются. Цифровая эпоха началась для меня в середине 90х, и панорамной эту съемку можно назвать только условно, поскольку это была сшивка из нескольких фотографий, но задачей было не получение большого угла, но получение более высокого разрешения. Съемка велась на 8 мм аналоговую видеокамеру Sony CCD F370E, после чего изображение захватывалось и оцифровывалось платой MEDIA VISION Pro MovieStudio, в результате получался набор снимков 320х240 пикселей. Из них удавалось собрать довольно большие фотографии, с которых удавалось отпечатать даже сносные театральные афиши. Кроме того, в этот же период данная методика активно использовалась для сшивки снимков, сделанных под микроскопом. Первая настоящая цифровая панорама в современном понимании этого слова была сделана мной в 1997 году.

Панорама сделана камерой Kodak DCS 420 и сшита вручную в фоторедакторе, т.е. процесс полностью имитировал предыдущий опыт. Камера имеет 1,5 Мп матрицу размером 14 х 9,3 мм. Использовался объектив NIKKOR с фокусным расстоянием 28 мм. По углу зрения данная камера с этим объективом эквивалентна 35 мм камере с объективов с фокусным расстоянием 72 мм. Кадры помещались в разные слои, и дальше с помощью ластика проводилась фигурная обрезка. Т.е. ничего принципиально нового пока еще не появилось, просто более эффективная ретушь и возможность тиражирования полученной панорамы. Тем не менее данная фотография на современников впечатление произвела и была довольно широко растиражирована во многих буклетах.

Вместе с компактными цифровыми камерами появились и доступные программы сшивки панорам. Уже 1,5 Мп камеры позволили, как видно на нижеприведенном снимке, получить очень приличные результаты.

Настоящая же революция произойдет только через 3 года, в 2000 году, когда Хельмут Дерш (Helmut Dersch) опубликовал первый вариант своего пакета Panorama Tools. Здесь опубликована архивная копия страницы, сделанная 9 ноября 2000 года. Одновременно с этим в 2000 году появились и 3 Мп матрица размером 7,2 х 5,35 мм SONY ICX252AQ. На ее базе было сделано очень много неплохих и уже сопоставимых по цене (порядка 600 USD) и качеству с пленочными камер под разными названиями, но с очень и очень близкими характеристиками: одна и та же матрица и практически одинаковые объективы с фокусным расстоянием 7-21 мм. В пересчете на тогда еще не умершую 35 мм пленку по углу зрения это соответствовало объективам с фокусным расстоянием 35-105 мм. Панорамы этого времени все еще решали обе задачи: и увеличение угла, и увеличение детализации. Появились первые программы, автоматизирующие процесс сшивки, однако они еще не использовали технологии Хельмута Дерша, которая затем стала абсолютно доминирующей. В то время я считал наиболее удачной программу PhotoStitch. О ней и ее современниках я в 2000 году написал статью Панорамы и программы для их создания. Печать панорам на принтере оказалась тоже более удобной, чем под увеличителем. Принтер выводит изображение построчно, и рулонная бумага позволяет не задумываться о длине панорам. Вопросам печати была посвящена статья "Печать панорам".

Все это позволило сразу получить ряд очень неплохих панорам и послужило толчком для бурного развития панорамной съемки. Функция съемки панорам появилась в меню многих камер, хотя на том этапе она всего лишь облегчала съемку и не давала конечной панорамы приемлемого качества.

Качество этой панорамы даже позволило ей попасть на афишу фотовыставки 2001 года.

И неплохо смотреться рядом с аналоговыми фотографиями, сделанными среднеформатной камерой.

Замечу, что мое участие в этой выставке было очень скромным, всего несколько панорам, а в основном на ней были представлены пленочные фотографии Владимира Копылова.

Следующим событием до начала эпохи безудержной гонки Мегапикселей стало появление камеры со сменной оптикой Canon D30 за демократичные 3000 зеленых. Это было действительно очень дешево, потому что Kodak DCS 420, упомянутая выше, я привел выше, стоила в 10 раз больше. Появление камер со сменной оптикой и неограниченные возможности математической обработки, предоставленные компьютером, позволили для увеличения угла зрения использовать дисторгирующие объективы типа Рыбий глаз. Т.е. можно было получить после преобразования панораму с охватом примерно 120 градусов с одного снимка, и если отпечаток предполагалось уместить на одной странице журнала, то разрешения 3 Мп камеры вполне хватало. Мои первые эксперименты с этими объективами и цифровыми камерами описаны в статье 2001 года. Сравнение сшитых панорам и панорам, полученных с помощью объектива Рыбий глаз, в статье 2003 года "Штативы".

Объективы Рыбий глаз были уже известны почти 100 лет, но в аналоговой фотографии единственным способом получить неискаженное изображение был метод, предложенный создателем первого такого объектива, а именно, проецирование изображения на купол планетария.

В 1924 году фирма Beck of London изготовила созданный Робином Хиллом объектив Hill Sky Lens, предназначенный для съемки одним кадром всей небесной полусферы.

Пакет программ Panorama Tools уже решал к этому времени поставленную задачу, но еще не был широко известен. Поэтому возникало желание использовать объективы, требующие более простых преобразований, например, анаморфотные насадки.

Или сделать камеру, которая собирает панораму автоматически, но не из кадров, а из строк, т.е. сканирующую панорамную камеру. Этому увлечению поддался и я, создав в 2005 году свою панорамную камеру из сканера.

Хотя кажется, что идея сканирующей панорамной камеры близка к идеям панорамных пленочных камер типа Горизонт с вращающимся объективом, однако это только кажется. Пленочная камера как бы накладывает множество полупрозрачных кадров друг на друга, в то время как сканирующая камера экспонирует зараз только одну строку и их просто стыкует одну за другой. В связи с этим скорость сканирования не может быть увеличена без увеличения чувствительности линейки. Конструкции камеры и работе с ней я посветил целую серию статей, здесь же я приведу только две панорамы.

К 2004 году массовые камеры стали 6 Мп. Однако получение больших фотографий все равно требовало склейки из множества фрагментов. Замечу, что необходимость склейки останется всегда, просто тогда она была еще ограничена матрицей, дальше вступит непреодолимое ограничение, связанное с разрешающей способностью объектива. Вышеупомянутая камера Casio QV 3000 была великолепной камерой и в разных ипостасях служила мне очень долго. В 2004 году я переделал ее для использования со сменной оптикой, что позволило мне, установив на нее 50 мм объектив Юпитер 3, получить горизонтальный угол зрения 8 градусов.

В результате была получена панорама, схожая с панорамой, снятой камерой Kodak DCS 420, но уже 30 Мегапиксельная.

Дальше размеры матриц начали расти, как на дрожжах, и основным препятствием в получении Гигапиксельных панорам стала невозможность точно совместить кадры, при которых камера вращалась не относительно точки центра перспективы объектива. Камеру необходимо вращать таким образом, чтобы объект на переднем плане, вне зависимости от того, на какую часть кадра он приходится, закрывал одно и то же место на заднем плане.

Эту точку часто называют узловой, или нодальной, что неверно, поскольку лишь для некоторых объективов узловая точка совпадает с точкой центра перспективы. Поскольку точка центра перспективы это та точка, из которой мы могли бы увидеть объект под тем же углом, что и его видит объектив, то очевидно, что для объектива Рыбий глаз эта точка лежит в плоскости передней линзы и не совпадает с узловой. Как видно на приведенных фрагментах, изображение объекта зависит от его места в кадре, и это связано не только с параллаксом, но и с изменением линейных размеров. Чем более короткофокусный нормальный объектив с прямолинейной проекцией используется, тем заметнее этот эффект. Проблема несовпадения размеров решается преобразованием проекции перед сшивкой в эквидистантную.

Ниже приведены несколько штативных головок для панорамной съемки, сделанных мной за эти годы.

Ниже приведен пример панорамы, сделанной с первой из приведенных установок.

Особый вид панорамной съемки это создание копий картин или снимков с высокой детализацией. В этом случае камеру не вращают, а перемещают параллельно объекту. И из получившейся мозаики собирают гигапиксельное изображение. Например так, как показано на странице известного специалиста в этой области Франка Барбенуар (Franck Barbenoire).

При этом возможен и весьма экзотический вариант, когда смещается не камера с объективом, а только матрица относительно объектива. В этом случае не требуется никакого программного преобразования отснятых фрагментов для их сшивки.

Применение этого метода для пересъемки пленки я показал в статье "Пересъемка пленки". Однако этот метод был актуален для матриц с относительно небольшим разрешением, поскольку сегодня лимитирующим фактором является уже объектив, и выигрыш возможен только при сшивке от силы 2 - 4 кадров.

Дальнейшее развитие панорам связано уже не с оптикой и матрицами, а с увеличением быстродействия. Современные компьютеры позволяют комфортно просматривать сферические панорамы, когда преобразование изображения проводится на лету. Современные же камеры позволяют снимать уже десятки кадров в секунду. И тут появляется парадоксальная возможность, что если вращать камеру не относительно центра перспективы, то параллакс, конечно, будет мешать получению Гигапиксельной панорамы, но зато позволяет получить из серии кадров весьма качественное стереоскопическое изображение.

Когда кадров стало уже очень много, то основной причиной брака стал один неправильно снятый кадр в серии. И появилась необходимость избавиться от человеческого фактора и автоматизировать процесс съемки. За последний год я сделал несколько таких установок и посвятил им ряд статей:

Компьютерная обработка позволила использовать для съемки панорам объективы с самым разным фокусным расстоянием. Однако оказалось, что, несмотря на их обилие, для современных цифровых камер не всегда удается подобрать оптимальный из доступных в продаже, и есть необходимость в разработке не только собственной механики и электроники, но и оптики. Пока экраны с разрешением 2 тыс. точек по горизонтали являются экзотикой, 8 Мп панорама является более чем достаточной, следовательно, для ее получения достаточно 3 снимков, сделанных объективом Круговой рыбий глаз. Три снимка можно легко и безошибочно сделать и без всякой автоматизации. Однако объективов Круговой рыбий глаз оказалось не так уж много, и доступны они не для всех камер. Поэтому актуальным стал вопрос о переделке имеющихся объективов под имеющиеся камеры.

На сегодняшний день я решил эту проблему как для компактных камер с несменными объективами, подробнее можно прочитать в статьях "Рыбьи глаза и компактные камеры", часть 1 и часть 2, так и для камер Micro 4/3 и камер с матрицами формата APSC, но в их беззеркальных инкарнациях, у которых рабочий отрезок короче таких как SAMSUNG NX10 и Sony NEX-5.

Материал, посвященный основным программам, необходимым для сборки и демонстрации панорам, я вынес в отдельные статьи:

Галерея

Полная галерея моих панорам находится здесь.

Основная задача этой галереи показать возможности, предоставляемые разными камерами, объективами и штативными головками при создании сферических панорам. Все представленные панорамы сшиты программой hugin. Под каждой фотографией указана камера и объектив. Если методика съемки панорамы подробно описана, то приведена и ссылка на соответствующую статью.

При щелчке мышью по фотографии можно рассмотреть ее с помощью программы SaladoPlayer 1.2 .

При просмотре панорам на сенсорных планшетах под управлением ОС Android перемещать панораму пальцем удается обычно, только включив полноэкранный режим. При этом, правда, масштабирование двумя пальцами не работает. В обычном режиме большинство обозревателей интернета дуреют, не понимая, что от них хотят.

Географическая привязка обычно точнее и нагляднее выглядит в режиме "Спутник" а не "Карта". При переходе из одного режима в другой, возможно, придется скорректировать масштаб. В полноэкранном режиме панель с картой не отображается.


Красная площадь Canon EOS 5D, Пеленг. Сферические панорамы	Музыкальный театр Canon EOS 5D, Пеленг. Сферические панорамы


Успенский собор (Владимир) Canon EOS 5D, Пеленг. Сферические панорамы	Суздальский кремль Canon EOS 5D, Пеленг. Сферические панорамы

Спасо-Евфимиев монастырь (Суздаль) Canon EOS 5D, Пеленг. Сферические панорамы	Спасо-Евфимиев монастырь (Суздаль) Canon EOS 5D, Пеленг. Сферические панорамы Щелчок по круглой метке позволяет переместиться на другую точку осмотра.

Храм Христа Спасителя Panasonic G10, модифицированный Пеленг. Съемка панорам камерами Panasonic	Музыкальный театр Sony NEX-5, модифицированный Пеленг. Sony NEX-5. Панорамы.

Лондон Sony NEX-5, модифицированный Пеленг. Снято с рук. Панорама интересна тем, что ее можно сравнить со сделанной в рамках проекта Google Street View. Панораму для сравнения можно увидеть и в окне с картой, перетащив человечка на улицу.	Река Домашняя (Карелия) Sony NEX-5, Sony VCL-ECF1 Sony NEX-5. Панорамы.

МГУ Canon EOS 1000D, Пеленг. Автоматизация съемки сферических панорам с помощью фотокубиков	Нескучный сад Sony NEX-5 , Sony VCL-ECF1 Автоматизация съемки сферических панорам с помощью камеры Sony NEX-5 Панораму с этой же точки, но снятую без насадки с одним 16 мм объективом, можно посмотреть здесь.
Тур из 7 панорам по Музею кочевой культуры Щелчок мышью по нижеприведенным фотографиям позволяет увидеть один и тот же тур, но начать осмотр с разных точек.

Яранга Sony NEX-5, модифицированный Пеленг. Фотокубики	Ханская юрта Sony NEX-5, модифицированный Пеленг. Фотокубики