Сферическая панорама и виртуальный тур • гайд от КШФ

Как создать сферическую панораму? 

Пошаговая инструкція будет полезна и уверенным фотографам, а также руководителям бизнеса, желающим рассказать о своем товаре или услуге необычным, интересным образом.

3D-тур по фотошколе КШФ

Панорама – итоговая фотография, созданная путем «сшивания» нескольких отдельных фотографий, снятых специальным образом. Главное преимущество – это полное погружение в атмосферу снимаемого пространства.

С помощью сферических панорам и 3D туров Вы cможете

• удивить зрителя объемной, необычной картинкой
• легко провести виртуальную экскурсию по гостинице, ресторану, квартире, музею и природным заповедникам
• показать автомобиль изнутри и многое другое на что хватит творческой фантазии
• в последнее время стало модным снимать виртуальные туры с различных летающих аппаратов — вертолетов и мультикоптеров.

Ярким примером сферической панорамы является карта нашей планеты, где земной шар спроецирован на плоскость в виде «эквидистантной развертки».

Панорамная фотография — редкий жанр, в котором XVIII век, оптика XIX века и HTML5-браузер XXI века работают на один и тот же результат: полное погружение зрителя в пространство кадра. Этот материал — самостоятельное пособие по сферическим панорамам и виртуальным турам: от истории жанра и физики проекций до пошаговой съёмки, сшивания и публикации интерактивного 3D-тура.

1. Краткое историческое введение

Слово «панорама» придумал не фотограф, а художник. В 1787 году ирландец Роберт Баркер, прогуливаясь по Колтон-Хилл в Эдинбурге, задумал живописный приём, дающий полный круговой обзор местности, и в том же году получил на него королевский патент под названием «La Nature à Coup d'Œil» — «природа одним взглядом». Свою первую панораму Баркер показал в Эдинбурге, а к 1793 году построил в Лондоне, на Лестер-сквер, специальную круглую ротонду для демонстрации гигантских круговых полотен — по сути, первый в истории кинотеатр без кино. За следующие семьдесят лет в Европе было показано более сотни подобных панорам, и жанр стал первой массовой формой «погружающих» зрелищ, предвестником всего, что мы сегодня называем immersive-медиа и VR.

Фотография унаследовала эту идею почти сразу, как только появилась сама. В 1843 году австриец Йозеф Пухбергер запатентовал ручную панорамную камеру для дагеротипов с углом обзора около 150°, а уже в 1844–1845 годах парижский фотограф Фридрих фон Мартенс усовершенствовал идею, построив камеру «Мегаскоп» с качающимся объективом и механическим приводом, дающим равномерную скорость поворота, — она считается первой технически удачной панорамной камерой. С появлением гибкой плёнки в 1888 году индустрия выпустила десятки специализированных панорамных аппаратов, а в начале XX века огромной популярностью пользовалась ротационная камера Cirkut, способная за один проход отснять круговую панораму длиной в несколько метров.

Цифровая эпоха вернула панораму из области дорогого специализированного оборудования в руки массового фотографа. Появление программного сшивания снимков (алгоритмы Panorama Tools Хельмута Дерша в 1990-х, позже — Photoshop Photomerge, PTGui, Hugin) позволило собирать панораму из серии обычных кадров. Запуск Google Street View в 2007 году приучил массового пользователя к идее «прогулки» по сферической панораме прямо в браузере, а появление доступных 360°-камер (Ricoh Theta, Insta360, GoPro Max) и встроенного панорамного режима в смартфонах окончательно сделало жанр повседневным инструментом — как творческим, так и коммерческим.

2. Сферы применения простых и 3D-панорам. Коммерческое использование

Простая (плоская, «линейная») панорама — прежде всего художественный и пейзажный инструмент: она передаёт масштаб ландшафта, городской застройки, интерьера так, как не может передать ни один одиночный кадр, снятый даже сверхширокоугольным объективом без искажений по краям. Сферическая (3D, 360°) панорама выходит за рамки одного «красивого вида» и превращается в интерфейс — пространство, по которому зритель перемещается сам, а значит, обретает практическую, коммерческую ценность.

• Недвижимость и гостиничный бизнес. Виртуальный тур по квартире, отелю или ресторану — сегодня практически стандарт в объявлениях премиум-сегмента: он снижает число «пустых» просмотров и повышает доверие клиента к объекту ещё до личного визита.
• Туризм и культура. Музеи, заповедники, исторические locations используют панорамные туры для удалённого знакомства с экспозицией и как инструмент привлечения посетителей.
• Автомобильный и товарный маркетинг. Панорама салона автомобиля, интерьера яхты или помещения шоурума — способ «посадить» покупателя внутрь продукта ещё до покупки.
• Промышленность и инспекция объектов. 360°-съёмка производственных цехов, строительных площадок и техники используется для удалённого контроля состояния объекта и документирования этапов работ.
• Свадебная и репортажная фотография. «Маленькие планеты» и закрученные проекции — фирменный неординарный кадр, который фотограф предлагает как отдельную платную услугу.
• SMM и сторителлинг. Интерактивная панорама, встроенная в сайт или соцсеть, увеличивает время взаимодействия аудитории с контентом за счёт самого факта «управления» изображением.

Наглядный пример «бытовой» сферической панорамы, знакомый каждому: карта мира, где земной шар развёрнут на плоскость в виде равнопромежуточной (эквидистантной) проекции — той самой, что чаще всего используется и для хранения сферических панорам.

3. Определения панорамы. Основные типы панорам, понятие проекции

Панорама — это итоговое изображение, полученное «сшиванием» (stitching) нескольких кадров, снятых с одной точки при повороте камеры, в единый файл с полем зрения, превышающим то, что способен захватить объектив за один кадр. Ключевой физический принцип панорамной съёмки — вращение вокруг так называемой точки нулевого параллакса (no-parallax point, она же входной зрачок объектива): если камера поворачивается вокруг любой другой оси, ближний и дальний планы смещаются друг относительно друга по-разному, и на стыках кадров возникает «двоение» объектов — параллакс, который автоматический алгоритм сшивания не всегда способен исправить.

Типы панорам по геометрии охвата

Понятие проекции здесь ключевое: сферу нельзя развернуть на плоский экран без искажений — вопрос только в том, что именно и как будет искажено.

Равнопромежуточная (эквидистантная) проекция — стандарт для хранения и публикации сферических панорам: изображение представляет собой прямоугольник в соотношении сторон 2:1, где по горизонтали линейно отложен угол азимута (0–360°), а по вертикали — угол высоты (от +90° зенита до −90° надира). Именно в этом формате работают Google Street View, все крупные виджеты виртуальных туров и большинство VR-гарнитур.

Цилиндрическая проекция удобна для широких, но не полностью круговых панорам — она сохраняет вертикальные линии прямыми, но «сжимает» верх и низ кадра при большом вертикальном охвате. Прямолинейная (rectilinear) проекция, знакомая по обычным объективам, годится только для узких панорам: при попытке растянуть её на 180° объекты по краям кадра растягиваются до бесконечности.

Стереографическая проекция, дающая эффект «маленькой планеты» или «трубы», — не техническое ограничение, а осознанный творческий приём, о котором отдельно ниже.

4. Обзор оборудования для съёмки панорам

Комплект для панорамной съёмки условно делится на «универсальный» (годится и для простых панорам, и для 360°) и специализированный.

• Камера и объектив. Для простых панорам подходит любая камера с объективом от умеренно широкого до среднефокусного — чем длиннее фокусное расстояние, тем больше кадров потребуется, но тем меньше геометрических искажений на стыках. Для полной сферы 360° резко сокращает число кадров объектив-«рыбий глаз» (фишай) или широкоугольник с фокусным расстоянием около 8–18 мм (в пересчёте на полный кадр): при поле зрения фишая порядка 180° сферу можно снять всего за 2–6 кадров плюс зенит и надир.
• Штатив. Устойчивая опора с точным горизонтальным (панорамным) узлом — обязательное условие ровного горизонта, особенно для многорядных панорам.
• Панорамная головка (nodal rail / panoramic head). Специализированный кронштейн, позволяющий физически совместить точку нулевого параллакса объектива с осью вращения штатива — устройства типа Nodal Ninja, Manfrotto с панорамной кареткой или Really Right Stuff. Без такой головки на ближних и многослойных сюжетах (интерьеры, витрины) параллакс почти неизбежен.
• Пульт дистанционного спуска или интервалометр. Снижает риск смещения камеры между кадрами и незаменим при съёмке с задержкой (HDR-брекетинг, длинные выдержки).
• Специализированная 360°-камера. Компактные аппараты с двумя объективами «рыбий глаз» на противоположных сторонах корпуса (Insta360, Ricoh Theta, GoPro Max) снимают готовую сферу автоматически, без панорамной головки и без ручного сшивания — цена за удобство: меньшее разрешение и меньший контроль над экспозицией по сравнению с ручной покадровой съёмкой.
• Дополнительно. Уровень (или встроенный электронный уровень камеры), нейтрально-серый или поляризационный фильтр (с осторожностью — на 360° поляризатор даёт неравномерное затемнение неба), а для аэропанорам — квадрокоптер с функцией автоматической сферической съёмки.

Практическая часть

5. Съёмка простых и 3D-панорам

Первое практическое упражнение — однорядная и двухрядная простая панорама на «своей» оптике. Кадры снимаются с перекрытием 25–30% (для программ автоматического сшивания этого запаса обычно достаточно, чтобы найти контрольные точки даже на однородных участках — небе или воде), в ручном режиме экспозии и баланса белого, чтобы избежать перепадов яркости и цвета между соседними кадрами при автоматике камеры.

Три техники съёмки дают разный практический опыт и разный процент брака при сшивании:

• Со штатива с панорамной головкой — эталонный вариант: минимальный параллакс, идеально повторяемый шаг поворота, лучший результат при сшивании.
• С рук — быстрый способ без оборудования, требующий вращения корпуса вокруг воображаемой оси через объектив (а не только поворота рук) и намеренно увеличенного перекрытия кадров, поскольку геометрия здесь предсказуема хуже.
• «С ниткой» — учебный приём для контроля стабильности: нитка или шнур, закреплённый на уровне глаз или на объекте на переднем плане и удерживаемый в одной точке кадра, помогает физически ощутить и сохранить постоянный радиус и высоту поворота при съёмке с рук.

Для полной сферы 360° с объективом-фишаем добавляется съёмка зенита (прямо вверх) и надира (прямо вниз, где в кадр неизбежно попадает сам штатив — этот кадр важен именно для последующей ретуши, о которой ниже). Количество кадров в ряду для фишая с полем зрения около 180° обычно составляет 3–6 плюс два «полюса»; для обычного широкоугольника без фишая — от 8 кадров в ряду и от двух-трёх рядов по высоте.

6. Подготовка файлов к сшиванию панорамы

Перед сшиванием отснятую серию нужно привести к единому знаменателю:

1. Отбраковать смазанные и лишние кадры, разложить серии по папкам — одна папка на одну панораму.
2. Проявить RAW-файлы с абсолютно одинаковыми параметрами (баланс белого, экспокоррекция, профиль объектива) для всех кадров серии — лучше всего скопировать настройки первого кадра на все остальные, а не проявлять каждый «на глаз».
3. Отключить автоматическую коррекцию дисторсии и виньетирования на этапе проявки — эти данные понадобятся программе сшивания в исходном виде, чтобы правильно рассчитать геометрию объектива.
4. Экспортировать в TIFF или другой формат без потерь (JPEG допустим для учебных и веб-панорам, но накапливает артефакты сжатия на стыках кадров).
5. Проверить, что во всех кадрах есть достаточное перекрытие и не осталось «дыр» в круговом ряду — их проще заметить и переснять на месте, чем компенсировать программно.

7. Сшивание простых и 3D-панорам

Ядро любой программы сшивания — поиск контрольных точек (control points), то есть совпадающих деталей на соседних кадрах, по которым алгоритм вычисляет взаимное положение камеры для каждого снимка и проецирует все кадры на общую поверхность.

Для простой панорамы обычно достаточно автоматического выравнивания и цилиндрической или прямолинейной проекции. Для сферической 360° панорамы нужно явно выбрать эквидистантную (equirectangular) проекцию, а зенит и надир либо досниматься отдельными кадрами и «вклеиваться» вручную, либо восстанавливаться программно из соседних кадров с последующей ретушью. Движущиеся объекты — люди, транспорт, ветки на ветру — стоит маскировать вручную, иначе алгоритм может «сшить» их в кадре дважды или обрезать по границе стыка.

8. Пост-обработка готовой панорамы

После сшивания панорама почти всегда требует финальной доводки:

• Ретушь надира. Классическая задача сферической панорамы — убрать из кадра штатив и собственные ноги фотографа в нижней точке, заменив их логотипом школы, размытым паттерном или клонированием окружающей текстуры.
• Выравнивание горизонта и коррекция геометрии — особенно заметны на многорядных и интерьерных панорамах.
• Тональное и цветовое выравнивание между сегментами, если освещение менялось за время съёмки (движение солнца, смена облачности).
• Локальная ретушь швов — участков, где автоматический алгоритм смешивания (blending) оставил заметную границу или повторяющийся паттерн.
• Финальная резкость и шумоподавление, применяемые уже к цельному файлу, а не к отдельным кадрам.
• Выбор выходного разрешения — для печати имеет смысл сохранять максимальное разрешение сшивки, для веба и виртуальных туров панораму дополнительно готовят к мультиразрешающей (tiled) публикации, о которой ниже.

9. Создание интерактивных панорам (виртуальных туров)

Готовая сферическая панорама становится виртуальным туром, когда несколько сцен связываются между собой кликабельными точками перехода (хотспотами), а к ним добавляются подписи, музыка, видео или встроенная карта помещения. Технически современный виртуальный тур — это HTML5-приложение, которое дробит панораму на множество мелких тайлов и подгружает в браузер только те из них, что попадают в текущее поле зрения зрителя: это позволяет комфортно просматривать панораму разрешением в десятки мегапикселей даже на медленном мобильном интернете.

Базовый рабочий процесс одинаков почти для всех инструментов: загрузить сшитые сферические панорамы → расставить на каждой хотспоты перехода к соседним сценам → при необходимости добавить информационные точки, музыку, видео и план помещения → опубликовать в виде ссылки, встраиваемого кода для сайта (iframe) или отдельного приложения. Именно так устроен, например, 3D-тур по помещениям самой фотошколы, доступный на отдельной странице сайта.

10. «Маленькие планеты» и другие необычные проекции из панорам

Стереографическая проекция превращает полную сферическую панораму в декоративный круглый кадр: линия горизонта сворачивается в окружность, и пространство вокруг зрителя визуально «схлопывается» либо в миниатюрную планету (если центр проекции — надир), либо в эффект «трубы» или туннеля (если центр — зенит). Это не брак и не искажение в негативном смысле, а осознанная творческая трансформация исходной равнопромежуточной панорамы, доступная как в специализированных программах (PTGui, Pano2VR), так и в виде фильтра полярных координат в Photoshop.

Лучше всего для «маленькой планеты» работают панорамы с выраженной симметричной композицией у линии горизонта — рыночные площади, перекрёстки, поляны с одиноким деревом в центре, дворы с фонтаном: чем яснее читается композиционный центр в исходном кадре, тем эффектнее он «сворачивается» в декоративную планету.

Об авторе: Сергей Орлик – профессиональный фотограф, автор проекта Donbass360 и одноименного сайта. Член IVRPA – международного союза VR-фотографов. Победитель конкурса интернет-проектов «Donline-2013». Финалист многих фотоконкурсов FIAP и НСФХУ. Участник фотовыставок FIAP и НСФХУ.