Возможности современных фотоаппаратов
Часть 2. Съемка панорам и стереоизображений
Съемка панорам: от простого к сложному
Функции съемки стереоскопических изображений
Вторая статья цикла посвящена специальным режимам для съемки панорамных и стереоскопических изображений.
Арсенал технических средств, доступных современным фотографам, поистине грандиозен. Сейчас недорогая компактная камера позволяет с легкостью выполнять такие манипуляции, о которых еще пару десятилетий тому назад даже обладатели профессиональных зеркалок могли только мечтать. Одним из наиболее ярких и убедительных подтверждений тому являются автоматизированные функции съемки панорамных и стереоскопических изображений, реализованные в целом ряде современных моделей. Впрочем, не будем забегать вперед и расскажем обо всем по порядку.
Съемка панорам: от простого к сложному
Многим фотографам знакома ситуация, когда взору предстает дивной красоты пейзаж, а на ум приходит крылатое выражение из «Фауста» И.В. Гете: «Остановись мгновенье, ты прекрасно!» Разумеется, возникает вполне понятное желание увековечить это великолепие на снимке. Но вот незадача: возможности имеющейся оптики не позволяют уместить шедевр в одном кадре. Значит, необходимо снимать панораму.
Специальный режим для съемки панорам появился в цифровых фотокамерах более десяти лет тому назад. Активировав его, фотограф получает возможность видеть на дисплее (или в электронном видоискателе) полупрозрачный край предыдущего снимка, наложенный на «живое» изображение, транслируемое со светочувствительного сенсора. Такое нехитрое решение является хорошим подспорьем, позволяя с довольно высокой точностью компоновать кадры панорамы даже в тех случаях, когда приходится снимать без штатива. Как правило, при включении такого режима можно выбирать ориентацию кадра (портретную либо альбомную) и направление съемки. В некоторых аппаратах в режиме панорамной съемки используется отдельная система нумерации кадров, которая обеспечивает дополнительное удобство при поиске графических файлов, являющихся фрагментами одного изображения.
Хотя внедрение описанной функции позволило значительно повысить удобство съемки, на выходе (то есть на карте памяти) фотограф по-прежнему получал лишь исходный материал (серию отдельных снимков), из которого еще предстояло собрать панорамное изображение. А для выполнения такой операции необходимо было загрузить исходные файлы на ПК и затем воспользоваться специальным ПО.
Определенные изменения в этой сфере произошли в середине минувшего десятилетия, когда в ряде цифровых фотокамер (в частности, в моделях НР) была внедрена функция автоматической склейки панорам. Организация съемочного процесса осталась прежней, но у фотографа появилась возможность выполнять склейку полученных изображений автоматически внутри камеры. Таким образом, камера сохраняла на карте памяти не только серию исходных изображений, но и готовую панораму. Правда, в силу ограниченных возможностей аппаратной части, камеры того периода были способны склеивать встроенными средствами лишь относительно небольшие панорамы — от трех до пяти кадров.
Следующий качественный скачок произошел в начале 2009 года, когда компания Sony представила компактные фотоаппараты с функцией Sweep Panorama. Первыми моделями, в которых было внедрено это новшество, стали камеры Cyber-shot DSC-HX1, DSC-TX1 и DSC-WX1.
Sony Cyber-shot DSC-HX1 — один из первых серийных фотоаппаратов
с функцией Sweep Panorama
Функция Sweep Panorama позволяет получать готовые панорамные изображения буквально в одно касание: фотографу нужно лишь активировать соответствующий режим, выбрать направление съемки, нажать спусковую кнопку и плавно перемещать корпус фотоаппарата. В зависимости от выбранных настроек панораму можно снимать как по горизонтали (слева направо либо справа налево), так и по вертикали (снизу вверх или сверху вниз). По окончании съемки на карте памяти сохраняется готовая панорама.
В отличие от классической технологии, предусматривающей создание панорамы путем склейки относительно небольшого количества частично перекрывающих друг друга кадров, в основе Sweep Panorama лежит совершенно иной алгоритм. Панорама в данном случае создается из последовательности гораздо большего количества изображений, полученных в режиме скоростной серийной съемки. Разумеется, такой способ выдвигает довольно высокие требования к вычислительной мощности микропроцессора фотокамеры, так что его практическая реализация стала возможной во многом благодаря прогрессу в области совершенствования электронных компонентов.
Вскоре аналогичные функции (конечно, под иными названиями) появились и в камерах других производителей. Например, в моделях компании Casio (Exilim EX-H20G, EX-ZR100 и ряде других) подобная функция называется Slide Panorama, а у Fujifilm — Motion Panoramа (реализована в аппаратах FinePix HS10, F300EXR, F550EXR и др.). Компания Nikon также внедрила эту функцию (в частности, она есть в моделях Coolpix S9100, P300, P500 и др.), но решила обойтись без какого-либо фирменного названия.
Автоматизация: за и против
Как и любое техническое решение, автоматические режимы съемки панорам (Sweep Panorama, Slide Panorama, Motion Panoramа и др.) наряду с несомненными достоинствами имеют и определенные недостатки. Наиболее важными преимуществами подобных решений являются максимальная простота съемочного процесса и получение готового результата без дополнительных манипуляций и использования внешнего оборудования. Сразу же по окончании съемки аппарат сохраняет на карте памяти готовую панораму в виде графического файла, который можно просматривать на ПК и бытовых устройствах или же распечатать.
Теперь поговорим о недостатках. Одним из важных условий для получения хорошего результата при применении данной функции является поддержание оптимальной скорости перемещения фотоаппарата. Слишком быстрое или, наоборот, чересчур медленное движение может привести к преждевременному завершению съемки. Так что фотографу придется потренироваться, чтобы найти оптимальную скорость панорамной съемки и перемещать корпус камеры максимально плавно.
Быстро меняющийся рисунок волн на поверхности водоемов нередко вызывает проблемы
при склейке панорам, что хорошо видно на представленном фрагменте
Необходимо учитывать и особенности системы экспозамера используемой камеры. Полезно сделать несколько пробных панорамных снимков одной и той же сцены, начиная съемку с более светлой и более темной ее части. Проанализировав результаты, нетрудно понять, какой из подходов позволяет минимизировать потери деталей в светах и/или тенях при значительных перепадах освещенности фотографируемой сцены.
Прибегая к помощи автоматики, придется смириться с некоторым снижением разрешающей способности. Например, в фотоаппаратах Sony NEX-3 и NEX-5 функция Sweep Panorama позволяет получать изображения размером до 12416x1856 при движении по горизонтали и до 5536x2160 при движении по вертикали. В то же время максимальный размер фотографий, которые можно снимать при помощи этих камер, составляет 4592x3056 пикселов (что заметно больше, чем 2160x1856). Справедливости ради стоит отметить, что разрешения изображения размером 1856 пикселов по короткой стороне более чем достаточно для просмотра на экране монитора или телевизора, имеющего разрешение Full HD, а также для печати на носителе шириной до 15 см. Так что, по большому счету, проблемы возникнут лишь при необходимости распечатать панораму на носителе большого формата.
В силу ряда объективных факторов (в частности, емкости ОЗУ и вычислительной мощности микропроцессора камеры) при активации функции автоматической съемки панорам приходится мириться с определенными ограничениями по манипуляции настройками фотоаппарата (в частности, величинами выдержки и диафрагмы, светочувствительности и пр.) и использованию ряда дополнительных режимов (таких как оптимизация динамического диапазона, художественные фильтры и т.п.). Разумеется, набор доступных настроек и функций может в значительной степени варьироваться в зависимости от особенностей конкретной модели.
На этом фрагменте видны вертикальные полосы, появившиеся вследствие незначительных
изменений яркости естественного освещения сцены при съемке исходных кадров панорамы
Полагаясь на помощь автоматики, не следует игнорировать элементарные правила съемки панорам, известные еще со времен пленочной фотографии. Так, желательно избегать отклонения объектива относительно горизонтальной плоскости — это позволит минимизировать геометрические искажения, вносимые оптикой. По этой же причине при съемке панорамы аппаратом, оснащенным зумобъективом, имеет смысл предварительно установить трансфокатор в такое положение, при котором вносимые оптикой геометрические искажения минимальны. Отметим, что у большинства компактных фотокамер вносимые оптикой геометрические искажения наиболее заметны в крайних положениях трансфокатора.
Хотя во многих случаях режим автоматической съемки панорам позволяет получать неплохие изображения, даже самые совершенные алгоритмы сшивки пока не способны справиться с проблемами, возникающими из-за разницы во времени съемки исходных кадров.
Опытные фотографы хорошо знают, как трудно снять пейзаж с большим водоемом. Даже при слабом ветре рисунок волн или ряби на поверхности моря, озера или реки быстро меняется. Эти различия хорошо видны в местах стыковки кадров и, к сожалению, в большинстве случаев не остается ничего другого, как смириться с этим либо запастись терпением и дождаться полного штиля.
При определенных условиях на готовой панораме может оказаться несколько изображений одного
и того же объекта. На приведенном примере видны три «клона» одной лодки, запечатленной
в разных фазах движения
При съемке панорам (неважно, в ручном или автоматическом режиме) величина экспозиции фиксируется по первому кадру и остается неизменной для всех последующих снимков. Как следствие, даже небольшие изменения освещенности (в частности, обусловленные тем, что съемка производилась днем в условиях переменной облачности) становятся причиной появления вертикальных полос на готовой панораме.
Еще одна проблема, о которой необходимо упомянуть, — это появление «клонированных» объектов (движущихся людей, автомобилей, судов и пр.). При совпадении направления и угловой скорости движения корпуса аппарата и одного из присутствующих в кадре из объектов вполне возможна ситуация, когда на результирующем изображении будут запечатлены несколько копий этого объекта в разных фазах движения. Как показывает практика, отследить появление «самоклонирующихся» объектов в процессе съемки удается далеко не всегда, поскольку внимание фотографа сосредоточено на компоновке кадров.
В заключение данного раздела отметим, что функция автоматической съемки панорам «в одно касание», реализованная в целом ряде современных цифровых фотоаппаратов, во многих случаях действительно позволяет получить неплохие результаты с минимальными затратами усилий и времени. Однако в силу изложенных выше причин всецело полагаться на автоматику не стоит. Важно помнить о том, что автоматические функции (пусть и реализованные на базе весьма хитроумных алгоритмов) способны избавить фотографа от выполнения рутинных операций, однако вряд ли помогут при неудачном выборе сцены и несоблюдении элементарных правил фотосъемки.
Функции съемки стереоскопических изображений
Техника съемки стереоскопических фотографий известна давно и используется на протяжении уже нескольких десятилетий. В последнее время интерес к этой теме значительно возрос на волне масштабной кампании по популяризации стереоскопического видео, которую инициировали производители бытовой электроники. Вполне естественно, что по мере расширения ассортимента мониторов, телевизоров и проекторов с функцией отображения стереоскопических изображений возрастает и количество пользователей, интересующихся возможностью съемки стереоскопических фотографий и видеороликов собственными силами.
Вообщето получить «объемную» фотографию (или, как ее еще называют, стереограмму) можно при помощи практически любого фотоаппарата. Для этого достаточно сделать два снимка одной и той же сцены и с двух разных точек, находящихся на некотором расстоянии друг от друга и лежащих в одной горизонтальной плоскости.
Для просмотра стереоскопического изображения необходимо, чтобы левый глаз наблюдателя видел кадр, сделанный с левой точки, а правый — кадр, сделанный с правой точки. Иллюзия объемного изображения достигается благодаря параллаксу — кажущемуся перспективному смещению находящихся в кадре объектов при изменении точки наблюдения.
Подробнее о том, как снимать и просматривать такие изображения, можно прочитать в публикациях «Цифровая стереофотография» (№ 10’2006), «Третье измерение в фото- и видеосъемке» (№ 5, 6’2003). А в данной статье мы рассмотрим различные средства автоматизации этого процесса, реализованные в современных цифровых фотоаппаратах.
Темы панорамной и стереоскопической съемки объединены в одной публикации неслучайно. Дело в том, что в основе одного из вариантов реализации функции автоматической записи стереофотографий лежит тот же принцип, что и в описанных выше режимах съемки панорам «в одно касание». Различие заключается лишь в том, что при стереосъемке последовательность исходных снимков разделяется на два потока. Каждый из них служит исходным материалом для компоновки отдельного изображения, одно из которых соответствует левому, а другое — правому ракурсу. Такое решение, в частности, реализовано в ряде фотоаппаратов Sony (Cyber-shot DSC-J10, DSC-TX10, DSC-TX100V, DSC-WX7 и др.). Наряду с функцией Sweep Panorama у перечисленных моделей есть режим Sweep Panorama 3D, который позволяет аналогичным способом получать стереоскопические панорамные изображения.
Теперь вернемся к методу создания стереограмм из двух последовательно снятых кадров. Этот способ прост и доступен любому фотолюбителю, но, по вполне понятным причинам, пригоден лишь для съемки статичных сцен. А что делать, если хочется получить стереофотографию движущегося объекта?
Одним из вариантов решения этой задачи является использование двух одинаковых фотоаппаратов, оснащенных системой синхронизации управления спуском и установленных на специальном штативе. Однако сейчас у фотолюбителей есть гораздо более удобная и компактная альтернатива — фотокамеры, специально сконструированные для стереоскопической съемки. Их принципиальное отличие от обычных фотоаппаратов заключается в наличии двух одинаковых объективов и двух светочувствительных сенсоров, что позволяет получать изображения обоих ракурсов фотографируемой сцены одновременно.
Пионером данного направления в любительской цифровой фототехнике стала компания Fujifilm, которая в 2009 году выпустила FinePix Real 3D W1 — первый в мире серийный цифровой стереофотоаппарат любительского класса. Данная модель оборудована парой зумобъективов Fujinon (экв. 35-105 мм; 1:3,7…4,2), каждый из которых проецирует изображение на отдельный 10-мегапиксельный ПЗС-сенсор. Стереобаза (расстояние между оптическими осями внешних линз объективов) составляет 77 мм. Несмотря на наличие дополнительных объектива и сенсора корпус FinePix Real 3D W1 не выглядит громоздким: его габариты — 124x68x26 мм.
Компактный стереофотоаппарат Fujifilm FinePix Real 3D W1
В режиме стереоскопической съемки приводы трансфокаторов обоих объективов работают синхронно. Благодаря использованию двух объективов и двух сенсоров аппарат позволяет получать стереоснимки как статичных, так и движущихся объектов. Кроме того, эта модель позволяет записывать стереоскопические видеоролики с разрешением до 720 линий с прогрессивной разверткой.
Создатели FinePix Real 3D W1 позаботились и о том, чтобы пользователь мог не только снимать, но и просматривать стереоскопические изображения и видео непосредственно на экране камеры. Аппарат оснащен 2,8-дюймовым автостереоскопическим ЖК-дисплеем, который позволяет видеть стереоизображение без специальных очков или иных вспомогательных приспособлений.
Интересно отметить, что у FinePix Real 3D W1 есть как автоматический, так и ручной режимы стереоскопической фотосъемки. В первом случае оба ракурса снимка фотографируются синхронно. В ручном режиме можно задействовать технику последовательной съемки ракурсов (данная опция пригодится при съемке пейзажей или удаленных объектов). Кроме того, в ручном режиме фотограф может самостоятельно настраивать глубину стереоэффекта.
В прошлом году Fujifilm представила еще один стереофотоаппарат — FinePix Real 3D W3. В этой модели используются такие же объективы и светочувствительные сенсоры, как и в FinePix Real 3D W1. Разработчики немного уменьшили стереобазу (до 75 мм), оснастили аппарат встроенным стереомикрофоном и автостереоскопическим ЖК-дисплеем с более крупным (3,5-дюймовым) экраном.
В начале ноября нынешнего года у Fujifilm появился конкурент в лице компании Panasonic, которая представила компактную фотокамеру Lumix DMC-3D1. Новинка оснащена двумя 4-кратными зумобъективами Lumix DC Vario с системой оптической стабилизации MEGA O.I.S., работающими в паре с 12-мегапиксельными КМОП-сенсорами Live MOS (1/2,3 дюйма). В отличие от аппаратов Fujifilm, стереобаза Lumix DMC-3D1 значительно меньше — всего 30 мм. Интересно, что по размерам корпуса (108x58x24 мм) Lumix DMC-3D1 не отличается от обычных компактных моделей.
Компактный стереофотоаппарат Lumix DMC-3D1
В силу конструктивных особенностей этого аппарата диапазон эквивалентных фокусных расстояний зависит от выбранного режима. Так, в режиме обычной фотосъемки он составляет 25-100 мм, для стереофотографии (при соотношении сторон кадра 4:3) — 30-120 мм, а для видеосъемки — 27-108 мм. Максимальный размер получаемых изображений также зависит от режима съемки: для обычных фотографий он составляет 4000x3000 пикселов, а для стереоскопических — 3264x2448. Переключение режима съемки (обычный или стереоскопический) осуществляется при помощи специальной кнопки на задней панели корпуса камеры.
Камера Lumix DMC-3D1 оснащена ЖК-дисплеем с 3,5-дюймовым сенсорным экраном. Но, в отличие от описанных выше камер Fulifilm, дисплей здесь обычный (не стереоскопический). Для просмотра стереоизображений потребуется специальное оборудование. Например, можно установить карту памяти со снимками в соответствующий слот телевизора серии VIERA 3D или же подключить фотоаппарат по интерфейсу HDMI к внешнему устройству, позволяющему воспроизводить стереоскопические изображения.
В прошлом году компания Panasonic представила решение для стереоскопической съемки посредством фотоаппаратов системы Micro Four Thirds. В корпусе сменного объектива Lumix G 12.5mm/F12 (H-FT012) размещены две оптические системы, проецирующие изображения правого и левого ракурсов стереопары на различные участки светочувствительного сенсора камеры. Таким образом, при установке этого объектива на фотокамеру Micro Four Thirds ее владелец получает возможность снимать стереоскопические фотографии за один прием. Правда, для корректной обработки изображения необходима поддержка функции стереоскопической съемки на уровне программного обеспечения камеры. Кроме того, в силу особенностей конструкции оптического тракта объектив получился довольно темным (1:12), что выдвигает повышенные требования к уровню освещенности фотографируемой сцены.
Сменный стереообъектив Lumix G 12.5mm/F12
для фотокамер системы Micro Four Thirds
Одним из перспективных направлений развития фототехники для съемки стереоскопических изображений являются пленоптические камеры. В отличие от обычных фотоаппаратов, такие устройства позволяют получать цифровой образ изображения (так называемое световое поле — light field), содержащий информацию о расположении до каждого из его элементов в трехмерном пространстве. Благодаря этому изменить настройку фокусировки можно после съемки. Соответственно из одного цифрового образа можно получить множество двумерных кадров с различными вариантами фокусировки.
Lytro — первая в мире серийная модель пленоптической фотокамеры
Первая серийная модель пленоптической фотокамеры Lytro была выпущена одноименной компанией в октябре текущего года. Возможно, в ближайшее время в продаже появятся и другие модели подобного типа.
|
Форматы записи стереофотографий В большинстве фотоаппаратов с функцией съемки стереоскопических изображений реализована поддержка специальных форматов, позволяющих сохранять такие кадры одним файлом. Наиболее распространенным на данный момент решением является формат MPO (Multi Picture Object), который был разработан ассоциацией CIPA (Camera & Imaging Products Association). По сути MPO — это файл-контейнер, в который можно упаковать любое количество изображений формата JPEG. При записи стереофотографий в файле MPO сохраняются два изображения, одно из которых соответствует левому, а другое — правому ракурсу снимка. Необходимо отметить, что существуют и другие варианты — например Stereo JPEG (*.jps), который был специально разработан для записи стереофотографий. Однако пока данный формат не получил широкого распространения. |
Тонкости передачи объема
Не секрет, что на стереоскопических снимках различных сцен и сюжетов, сфотографированных одним и тем же способом, стереоэффект проявляется по-разному: в одних случаях он выражен явно, а в других — едва заметен. Чтобы получить фотографию, при просмотре которой иллюзия объема действительно произведет впечатление на зрителя, необходимо как минимум найти подходящую сцену и правильно выбрать стереобазу.
Наиболее заметным стереоэффект будет в том случае, если фотографируемая сцена четко разделена на планы. В простейшем случае это главный объект (человек, автомобиль и т.д.), расположенный на небольшом расстоянии от камеры (ближний план), и фон (пейзаж), находящийся достаточно далеко и вне границ резко изображаемого пространства (дальний план). Разумеется, в реальных условиях композиция может быть гораздо более сложной и многоплановой. Важно соблюсти основной принцип — наличие четко выраженных планов.
При выборе стереобазы необходимо учитывать размеры фотографируемого объекта и расстояние до него. Например, для съемки портретов, небольших предметов или животных с близкого расстояния вполне достаточно стереобазы в 60-70 мм. В то же время для того, чтобы достичь столь же впечатляющего стереоэффекта при съемке пейзажей или крупных архитектурных объектов, придется увеличивать стереобазу до нескольких десятков или даже сотен метров. Естественно, в подобных случаях автоматическая функция съемки стереоизображения вряд ли окажется полезной.
Еще одним важным правилом при стереосъемке является соблюдение горизонтали. Чтобы изображение выглядело максимально естественным, крайне важно не «заваливать» линию горизонта в кадре (хорошим подспорьем может стать функция электронного уровня) и, по возможности, не сильно отклонять объектив по вертикали.
Резюмируя изложенное в этом разделе, нельзя не подчеркнуть, что функция стереоскопической съемки является лишь инструментом, предназначенным для выполнения вполне определенной задачи. Использовать этот инструмент максимально эффективно может лишь фотограф, обладающий определенными знаниями и опытом. Творческий подход и толика вдохновения также не помешают.
***
Итак, мы рассмотрели различные варианты реализации и особенности использования функций съемки панорамных и стереоскопических изображений. В следующей части речь пойдет об инструментах оптимизации динамического диапазона снимков.
Продолжение следует
 |
|
