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全景图

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垂直的全景图

全景图panorama)是一种广角图,可以以画作、照片、影片、三维模型的形式存在。全景图这个词最早由爱尔兰画家罗伯特·巴克提出,用以描述他创作的爱丁堡全景画。现代的全景图多指通过相机拍摄并在电脑上加工而成的图片。

全景画[编辑]

19世纪中叶,全景图成为最常用的景观和历史事件的表现手法。1881年,荷兰海景画家梅斯达格(Hendrik Willem Mesdag)等人创作了梅斯达格全景画(Panorama Mesdag英语Panorama Mesdag),并将画放在一个直径约40米的环形面内,画长约120米,高14余米。[1]

全景摄影[编辑]

球面全景[编辑]

台中市新社区新社庄园的宽景图
2009世运主场馆宽景图

全景摄影panoramic photography):就摄影发展而言,早已迈入数码化,相对于异于传统单一视角画面,对于物体有所谓的环物(Object VR)摄影。相对的,对于环境景物的呈现,就称为全景(Pano VR),用以与平面的360°“全景”画面有所区别。

VR是Virtual Reality(虚拟现实)的缩写。

全景简介[编辑]

全景摄影的概念源自于利用电脑播放软件,如QuickTime Player,让用户能依本身的需要,旋转照片,产生一种有如身临其境的视觉效果。为了产生这样的照片,于是有了各种全景摄影技术的发明。

在实际的应用上,根据用户需求的不同,或摄影者本身的技术限制,有可分为宽景,全景跟全景,可以单一照片欣赏,也可以利用软件播放。

各种特殊摄影介绍[编辑]

宽景[编辑]

是指画面比普通的广角的水平视角大,却又未涵盖到整个周围360°。

全景[编辑]

源自于传统平面的概念,水平视角包含完整一周360°,但受限于二度空间,无法完整呈现出置身于球体,或是立方体内部的那种三维的立体空间之视觉效果,谓之为全景。在多重照片接合时,离画面中地平在线下越远,变形会越大,需要将照片的中线固定、上下端都左右来开来接合图片,而直线将呈现曲型。

南天360度全景图,欧洲空间局拍摄

全景[编辑]

指于球体的空间状态,视角涵盖地平线+/-各180°,垂直+/-各90°,就立方体的空间状态,即为上下前后左右六个面完全包含。由于水平角度为360°,垂直为180°,能表达这种模式的照片有很多种,又跟球面的投影有关(类似绘制世界地图的投影,但是是内投影)。当前最广泛使用的单一照片呈现法式等距长方投影(equirectangular),全景照片的长宽比例固定为2:1。

全景的拍摄方法[编辑]

全景的拍摄是需要一些方法,并不是单纯把脚架转一圈,上下拍个几张就可以,还要考虑到光轴的问题。 光轴判定的举例,将两枝笔一前一后的立在桌上,当鼻子正对笔时,右眼看到近笔会在远笔的左方;而左眼则是看到近笔在远笔的右方。同样的,当单纯在脚架上转动相机时可能就会产生类似的现象,当脚架转动时,视角就改变了。

之所以会这样是因为,一般脚架的转轴是在螺丝孔上,而大部分相机都会把固定螺丝制作在感光组件的正下方,但是相机的视角却不是产生在那里,实际上是在镜头中的某处,可能会随着焦距的不同(也就是光学变焦)而改变,一般应该会产生在光圈的附近(也就是光线进入镜头之后的交叉点)。

虽然有这样的问题,但却是很容易克服的,只要经过简易的测量就可以量出那个点(当然不需要把相机拆开),虽然市面上有可调整的全景云台,但一般价格相对高昂,因此自制脚架亦是一个较佳的选择(但缺点就是焦距和机种不能换)。

全景的拍摄工具[编辑]

以数字单反相机DSLR为例,如果使用全片幅(Full-Frame)的相机,只需配上一个全周鱼眼镜头(Circular Fisheye Lens),向前平视按下快门一次,就能拍摄一张拥有视野(FOV)180度的单张照片,通常拍摄2~3张即可透过后制软件合成为一张等距柱状投影图(Equirectangular Projection)类型的全景照;若是使用APS-C等等较小感光组件片幅的相机,也必须采用全周鱼眼镜头来拍摄,另外也可以采用对角鱼眼镜头(Full-Frame Fisheye Lens)来拍摄,但是采用对角鱼眼镜头来拍摄会对用户较为不利,由于视野不足180度,会造成使用被迫拍摄多张照片,导致照片边缘移动的路人或物体出现消失或出现的鬼影现象出现的机会大为增加;虽然全周鱼眼也会有这种现象,但是全周鱼眼只需2~3张照片即可完成接合作业,就比较不用耗费太多时间与精力在修补校正这些接缝上的鬼影。

鱼眼镜头的相关产品型号[编辑]

  • 全周鱼眼镜头(Circular Fisheye Lens):指拍摄出来的成像为一圆形于画面中央,周围为黑色之鱼眼镜头,且圆形画面涵盖上下,左右各180度FOV。应用在全片幅机身的Sigma 8mm F3.5 EX DG CIRCULAR FISHEYE镜头、Canon EF 8-15mm f/4L fisheye USM镜头等等。专门应用在APS-C片幅机身则为Sigma 4.5mm F2.8 EX DC CIRCULAR FISHEYE HSM镜头
  • 对角鱼眼镜头(Full-Frame Fisheye Lens):指拍摄出来的成像为全画面涵盖,对角线为180度FOV。例如: Nikon AF DX Fisheye 10.5mm f/2.8G ED 镜头等等。

若于APS-C片幅机身上采用全周鱼眼进行拍摄,则可以拍出约略等同对角鱼眼镜头所得到的效果。

全景的后制软件[编辑]

  • 支持接合多张鱼眼镜所拍出的照片为单张等距圆柱投影图(Equirectangular Panorama)类型全景照的软件,有PTGUI等等。
  • 支持将已接合的单张等距圆柱投影图拆解为六张不同视角的照片,以供用户自行修补照片接缝的软件,有Pano2QTVR等等。
  • 能自己手动修补环境照缝合处的软件,有Photoshop等等。
  • 完成输出FLASH并且能制作交互全景地图的软件,有Kolor Panotour, Pano2QTVR,krpano等等。

全景图制作流程示例:(此为其中一个示范流程,实际情形会以各用户需求而有所不同)

  • 准备一台全片幅或APS-C类型的数字单反相机,以及一个全周或对角鱼眼的镜头
  • 准备全景云台接上脚架,并在拍摄前先试拍几张,校正相机在云台上的位置让照片接缝在接合时不会出现误差的破碇(若无全景云台可以采用转腰方式来拍摄,唯接合误差会变多而影响接合精准度)
  • 将相机向右旋转90度,将云台水平旋转,对场景逐一按下快门,在旋转期间要注意不可以超出上一张的拍摄范围,必须每张照片互有重叠才可以,并且要留意每次按下快门时,照片接缝处有没有路人或车子等移动中的物体经过,如果有,则停止拍摄,待其通过再拍摄再按下快门,以免事后造成接合时的鬼影现象。
  • 拍完存回电脑,打开PTGUI软件将拍摄完成的多张照片接合为一张等距圆柱投影图(Equirectangular Panorama)类型的全景照片,以PSD格式存储。
  • 打开Photoshop软件,将PSD文件读入,会发现各张照片都覆盖了一张白色遮罩,如果照片中有需要消除鬼影的必要,则可以逐一按下Shift+鼠标左键以打开或关闭遮罩,再以仿制印章工具和弯曲变形选项进行细部修正。修正完再存成TIF文件,此张TIF照片仍然是一张等距圆柱投影图(Equirectangular Panorama)类型的全景照片。
  • 打开Pano2QTVR软件,将上述TIF照片如果立方体般展开拆解成6张照片。
  • 打开Photoshop软件,将六张照片中的天、地二张最高与最低处的照片进行修正与填补,您可以加上您要的字样或缩略图在上面,有许多人会制作一个圆形,加上照片拍摄的位置与主题,再存回此二张照片。
  • 打开Pano2QTVR软件,一次读入所有照片,再将最后成果输出成Flash或MOV文件,若有需要可以加入背景音乐,一个交互式全景照即可完成。
  • 如果您想利用多张等距圆柱投影图(Equirectangular Panorama)类型全景照,为立体空间的介绍来制作交互式虚拟导览Flash,可以再利用Kolor Panotour软件来制作成一个地图项目,供游客进入四处查访。

(下图是以对角鱼眼为主的全景照制作流程示例)

电脑上的全景[编辑]

早期在传统使用底片的相机时,便有所谓的全景相机,透过相机环绕一周,采用类似扫描的方式,记录下水平一圈360°,在当时,是没办法处里天空与地面的问题。 采用"全景"一词来代表包含天地的球体(Sphericity)或是立方体(Cube)投影的360°,乃是为了与摄影史上早已存在的全景相机有所区隔。而在一般商业行为上还以一种所谓的720°也是不正确的,只能是说一种商业行为的噱头。

而在数码相机兴起之后,可透过电脑进行影像编辑,将影像经过定位、运算、变形、接合等过程。

3D动画上的全景[编辑]

当前3D软件的照明技术,除了人工光源之外,也有仰赖单张高动态范围照片(原文称为HDRI)作为主要照明光源,此种照片采用了与等距柱状投影图(Equirectangular Projection)类似的全景照,以人类眼球所见的世界来形容,就是包涵了天空至地面的视野,亦即180度一样宽阔,并且将头平转一圈,才能得到如此宽敞的视野,对于3D动画打光更有莫大的帮助。其拍摄设备和全景照一样,采用全幅相机、全周鱼眼与全景脚架,不过在拍摄过程中需要以包围曝光(Bracket Exposure)的快门设置方式来拍摄不同曝光值下的多组照片,之后才能在后制软件中组成一张高动态范围照片,此张照片通常会以一张等距柱状投影图类型的全景照呈现,就像世界地图一样,把相机本身当作地球的中心,把拍摄下来的实景当作地球的表皮,而人的头部也置于地球中心的位置,如此四处转头就仿佛置身于环境之中。由于HDRI具有更多的亮光与暗部细节,所以照耀在3D场景中的模型身上,打光效果会更加真实,而且渲染(Render)运算速度会比一般打光方式还快。

同理,3D动画软件的虚拟摄影机,也能仿造真实世界的相机,将3D场景的渲染成多张角度的照片,在后制软件将此组照片后制为等距柱状投影图类型的全景照片,以作为其它3D场景打光之用。例如3DS Max的Panorama Explorer可以输六张不同角度的照片。

观看的软件[编辑]

有多种软件可以观看某种形式的全景,例如Quicktime player播放软件以QTVR的MOV格式支持,MOV的QTVR本身是利用六面体(也就是存储六张照片,并在打开软件时变形、接合)来形成立体照片;又或著在网页中运行的Flash也有相关的VR程序(如360cities,或是网页版的Google街景服务所使用的);同时,Google Earth本身就是立体地图软件,则是利用视点位置的纪录,并且借由Pyramid(分层纪录,越是放大的层,每一张照片包含的区域越小,细节也就越多)的方法来记录细节的和许遂有了包括天空与地面,水平角度为360°,垂直为180°的全景。

参见[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ 梅斯达格全景博物馆

外部链接[编辑]

当前国际上比较知名的360°作品展示网站有:


其它示例: