UNIVERZITET U ZENICI

PEDAGOŠKI FAKULTET

ODSJEK MATEMATIKA INFORMATIKA

SEMINARSKI RAD Predmet: Računarska grafika

Tema: Digitalne panorame

Student: Porča Muhamed

Broj index-a 3557/MI Zenica, februar 2007

1

Sadržaj: 1. PANORAMA – OSNOVNI POJMOVI....................................................................... 3 2. TIPOVI PANORAMA ............................................................................................ 4 3. OPREMA POTREBNA ZA KREIRANJE PANORAME: ................................................ 6

Digitalni fotoaparat ......................................................................................... 6 Postolje za fotoaparat (tripod)......................................................................... 7 Spirit level (ili “vaservaga” za fotoaparat)..................................................... 7 Okidač sa distance (povezan kablom ili infra-red okidač). ............................. 7 Panoramic head (spada u dodatnu opremu) ................................................... 7 Wide angle lens – širokokutni objektiv ............................................................ 8

4. IZBOR POZICIJE ZA FOTOGRAFISANJE ................................................................. 8 5. FOTOGRAFISANJE PANORAME IZ RUKE TJ. BEZ POSTOLJA .................................. 9 6. FOTOGRAFISANJE SA POSTOLJA ......................................................................... 9 7. TEHNIKA FOTOGRAFISANJA ............................................................................. 10

Koliko je fotografija potrebno za panoramu? ............................................... 10 Dubina polja: zumiranje i ekspozicija ........................................................... 10 White balance (samo za digitalne fotoaparate) ............................................. 11 Kontrast/osvijetljenost: Ekspozicija............................................................... 11 Korištenje blica ili dodatnog osvjetljenja ...................................................... 11

8. SPAJANJE FOTOGRAFIJA U PANORAMU............................................................. 12 Određivanje korištenog objektiva .................................................................. 12 Slobodno poravnanje fotografija ................................................................... 12 Određivanje kakvo će biti osvjetljenje spojenih fotografija .......................... 12

9. KREIRANJE SELF-EXTRACTING ILI SELF-INSTALLING PANORAMA .................... 12 Pano2Exe ....................................................................................................... 12 WinZIP SE ...................................................................................................... 12

10. LITERATURA: .................................................................................................. 13

2

Panorama – osnovni pojmovi Panorama je pojam koji obuhvata mnogo više od onoga što je nekad značila. Nekad je panorama označavala fotografiju velike širine tj. širine koju ljudsko oko može obuhvatiti jednim pogledom. Npr. film na DVD-u je u formatu 16:9 (ili 1.78:1 odnos širina:visina) a film u kinu je formata 20:9 (ili 2.22:1) Panoramu dobijamo kada spojimo više fotografija u jednu veoma široku fotografiju. Npr. spajanjem sljedećih 14 fotografija kreirana je panorama.

Panorame od 360° fotografisane standarnim 35mm objektivom imaju format 57:9 dok one fotografisane širokokutnim objektivom npr. 18mm su formata 57:14 (ili približno 4:1). Ako koristimo širokokutni objektiv možemo obuhvatiti i do 180° (po vertikali). Ovakve fotografije nazivamo sferne panorame. One imaju format 2:1 (360°x180°)

16:9 format (widescreen TV)

3

20:9 format (Kino)

57:9 format (360°)

57:14 format (360°, širokokutni 18mm objektiv)

2:1 format (360° x 180°)

Tipovi panorama Standardne fotografije spadaju u ravne ili planarne tj. bez ikakve korekcije perspektive.

Ravna ili planarna panorama

4

Vjerovatno najpopularniji i najčešći tip panorame je tip cilindra. Zamislimo da se nalazimo u centru cilindra i da se okrećemo u mjestu. Pri tome vidimo dio panorame ispred sebe. Postoji veliki broj Java programa i drugih programa za prikaz panorama na Internetu koji su namijenjeni za prikaz cilindrične panorame kao ravne panorame.

Cilindrična panorama Sferne panorame se obično predstavljaju u equirectangular1 formatu. One predstavljaju tačno 360° na horizontalnoj osi i 180°na vertikalnoj osi. Panorama se prikazuje kao da se projektuje specijalnim projektorom iz centra sfere na unutrašnjost te sfere. Za panorame sa velikim vertikalnim vidnim poljem bolje su sferne panorame dok je za panorame namijenjene štampanju bolje koristiit cilindrične panorame.

Sferna panorama Kubne panorame se sastoje od 6 različitih pogleda od kojih je svaki ravna fotografija. One predstavljaju najbolji format za panorame sa vertikalnim vidnim poljem ne većim od 140°. Pošto je svaka od 6 strana kocke ravna, ove fotografije je puno jednostavnije obrađivati i modifikovati.

5

1 equirectangular projekcija je ekvidistantna cilindrična projekcija ili geografska projekcija

Kubna panorama Kreiranje panorame se možda čini komplikovano. Ali ako se držimo nekoliko osnovnih pravila fotografisanja to i ne bi trebao biti komplikovan zadatak.

Oprema potrebna za kreiranje panorame: Digitalni fotoaparat Može i aparat sa filmom ali se onda fotografije moraju prvo digitalizovati skenerom.

6

Postolje za fotoaparat (tripod). Uz pomoć postolja dobijamo oštrije slike. Takođe sigurni smo da se fotoaparat rotira oko jedne fiksne tačke i sa iste visine. Ukoliko ne koristimo postolje ili ne držimo fotoaparat u istom nivou na postolju tokom cijele serije fotografisanja, imaćemo kasnije problema sa spajanjem fotografija u panoramu. Vjerovatno ćemo biti prisiljeni smanjiti visinu panorame odsijecanjem. Spirit level (ili “vaservaga” za fotoaparat). Obezbjeđuje nam da držimo vrh postolja u horizontalnom ili nekom drugom tačno određenom položaju.

Okidač sa distance (povezan kablom ili infra-red okidač). Koristeći ovakav okidač izbjegavamo mogućnost drmanja postolja ili fotoaparata tokom okidanja što otklanja neželjeni efekat “zamućenja” slike koje uzrokuje drmanje fotoaparata pri okidanju. Panoramic head (spada u dodatnu opremu) Postavlja se na fotoaparat i omogućava pozicioniranje fotoaparata tako da se on cijelo vrijeme rotira oko čvorne tačke2 (glavne tačke) objektiva. Dakle panoramic head onemogućava neželjeni efekat zvani parallax3 Najvažniji faktori nastajanja parallax-a su: koliko je daleko fotoaparat od čvorne tačke objektiva kada se rotira, širina ugla objektiva (što je širi ugao to je gori efekat) i kolika je udaljenost od fotoaparata do najbližeg objekta (manja udaljenost znači gori 2 Prednja i zadnja čvorna tačka leže na osi koja je okomita na ravan objektiva i koja prolazi kroz centar objektiva. Glavna tačka je isto što i čvorna tačka osim u slučaju da se objektiv nalazi npr. u vodi. 3 Efekat kojim se pozicija ili pravac nekog objekta mijenja kada se objekat gleda iz različitih mjesta

7

efekat). Panoramic head takođe omogućava lakše i sistematično fotografisanje što znači da će se mnogo manje vremena i truda potrošiti na spajanje fotografija u jednu panoramu. Wide angle lens – širokokutni objektiv Spajanjem više fotografija kreiramo panoramu od 360° bez obzira kakav objektiv imamo. Međutim širokokutni objektiv ima svoje prednosti: može obuhvatiti panoramu sa puno manje fotografija i može napraviti fotografiju veće visine od običnog objektiva.

panorama nakon spajanja fotografija: 18mm objektiv ugao gledanja:360° x 90° broj potrebnih fotografija: do 12

panorama nakon spajanja fotografija: 38mm objektiv ugao gledanja:360° x 56° broj potrebnih fotografija: 20 8mm objektiv je objektiv sa najvećom širinom za bilo koji fotoaparat. On hvata približno 180° širine pogleda u objektiv.

Izbor pozicije za fotografisanje Ako se radi o panorami koja će se štampati onda treba izbjegavati postavljanje fotoaparata preblizu ivici nekog dijela ukupnog scenarija. Npr. ako postavimo fotoaparat preblizu ivici mosta, dio mosta koji je preblizu neće se vidjeti na panorami.

8

Ako se radi o panorami koja će se gledati na kompjuteru treba tražiti scenu sa više detalja.

Ako je svjetlost prejaka treba pozicionirati fotoaparat tako da sunce ne ide direktno u objektiv (slika iznad). Npr. postavimo fotoaparat tako da drvo, zgrada ili neki drugi objekat blokira direktne sunčeve zrake. (slika ispod)

Fotografisanje panorame iz ruke tj. bez postolja Da bi dobili dobar rezultat bez korištenja postolja moramo stajati u jednom mjestu i pri okretanju i fotografisanju držati fotoaparat što je moguće bliže sebi (blizu tačke oko koje se vrši rotacija). Ne smijemo se pomjerati sa mjesta između dva fotografisanja. Moramo stajati mirno i stabilno. Ono što pokušati simulirati tripod tj. držati fotoaparat mirno i u istom nivou cijelo vrijeme fotografisanja. To nam omogućava dobru seriju fotografija od kojih ćemo kreirati panoramu.

Fotografisanje sa postolja Najvažnije je podesiti fotoaparat u istom nivou cijelo vrijeme.Da bi vrh postolja bio uvijek u istom nivou koristimo “spirit level” i istovremeno podešavamo noge postolja. Sljedeće što treba postaviti je panoramic head. Treba provjeriti da li je i on u istom nivou. Na kraju treba postaviti fotoaparat i pričvrtiti ga na postolje. Rotiramo fotoaparat ukrug i fotografišemo pazeći da održimo fotoaparat u istom nivou cijelo vrijeme. Na sljedećem primjeru vidimo šta se dešava kada serija fotografija nije urađena u istom nivou.

Panorama čije fotografije nisu održane u istom nivou

9

Ista panorama – crvene linije pokazuju kakvo će biti odsijecanje

Ista panorama poslije odsijecanja – crno područje predstavlja izgubljeni dio panorame

Tehnika fotografisanja Koliko je fotografija potrebno za panoramu? Svaka fotografija bi trebala da se preklapa sa sljedećom od 30% do 50%. Nije potrebno da se svako preklapanje vrši za istu vrijednost ili npr. za tačno određenu vrijednost. Ako mislite da je potrebno 10 fotografija a na kraju dobijete 9 ili 11 to je sasvim nevažno. Ali ako želimo znati koliko je fotografija potrebno treba uraditi sljedeće: Prvo moramo znati koliki je HFOV (Horizontal Field of View), što zavisi od od toga da li fotografišemo portret ili landscape. Ako koristimo 35mm fotoaparat računamo:

• portrait HFOV = 2 * tan-1(12 / focal_length) • landscape HFOV = 2 * tan-1(18 / focal_length) • broj potrebnih fotografija = 36000 / ( 50 * HFOV )

Ovo pretpostavlja 50% preklapanja i 360° panoramu. Za preklapanje od 40% ili manje ovo ne bi bio adekvatan račun. Da bi dobili tačniju jednačinu uzećemo da je “P” željeni procenat preklapanja i da je “A” širina ugla panorame. Dobićemo:

• broj potrebnih fotografija = 100 * A / ( (100 - P) * HFOV ) Dubina polja: zumiranje i ekspozicija Generalno panorame su za fotografisanje predjela ili interijera a rjeđe za fotografisanje ljudi, pogotovo ne jednog trenutka vremena. U većini panorama želimo da su svi objekti izoštreni i zato obično postavljamo maksimalnu dubinu polja. To najlakše postižemo postavljajući najbržu ekpoziciju (f/22 najčešće) i zumiranje na beskonačno. Međutim ovo ne daje najbolju dubinu polja i pri tome objektiv daje najlošije performanse. Ako fotografišemo interijer najbliži objekat bi mogao biti udaljen nekoliko metara, pa nam velika dubina polja ne treba. Smanjivanjem brzine ekspozicije rizikujemo mogućnost drmanja fotoaparata i “zamućenja” fotografije. Najbolje je dubinu polja postaviti na što veću vrijednost zumirajući objektiv na “hyperfocal distance4”. Izračunava se pomoću sljedeće jednačine:

4 hyperfocal distance je udaljenost od fotoaparata do optimalne zumirane tačke uz postizanje maksimalne dubine polja

10

gdje je: ca

fh⋅

=2

f –fokusna dužina objektiva a –brzina ekspozicije c -konstanta: 0.036 za 135 format White balance (samo za digitalne fotoaparate) Neki digitalni fotoaparati mogu vršiti korekciju boja zavisno od osvijetljenosti. Treba izbjegavati automatska podešavanja ove opcije. Ako scena obiluje mješavinom različitih osvijetljenosti objekata fotoaparat bi tada osvijetljenost podesio na neku srednju vrijednost što bi bio veliki problem za kasnije spajanje fotografija jer bi boje izgledale sasvim drugačije na različitim fotografijama. Najbolje je white balance podesiti ručno. Ako nismo sigurni u svoj izbor treba uraditi nekoliko istih fotografija sa različitim podešavanjima. Kontrast/osvijetljenost: Ekspozicija Nekada imamo scenu gdje je sve dobro osvijetljeno tako da možemo cijeli set fotografija uraditi sa istom ekspozicijom. Međutim češće su situacije gdje je osvijetljenost scene neujednačena. Najčešći problemi osvijetljenosti scene su: područja sa jakom sjenom gdje takođe imamo i jako svjetlo svjetlost ide direktno u fotoaparat u nekom dijelu scene

Najbolje je lagano okretati fotoaparat čitavih 360° i pratiti vrijednosti ekspozicije na njemu. Ako negdje primijetimo naglu promjenu ekspozicije to će mjesto biti potencijalni problem za spajanje fotografija u panoramu. Ako prepustimo fotoaparatu da bira najbolju ekspoziciju za svaku fotografiju imaćemo slučaj da je sjena na jednoj fotografiji jedva vidljiva na susjednoj fotografiji. Upravo to se vidi na sljedećoj seriji fotografija. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Postoji velika promjena u kontrastu između fotografija 2 i 3. Nešto manja promjena je kod fotografija 5 i 6. Možemo sami podešavati ekspoziciju ako fotoaparat to podržava ili: postaviti ekspoziciju na proječno osvijetljenom dijelu scene i zaključati ekspoziciju mijenjati ekspoziciju za minimalno –2 ili maksimalno +2 tj. raditi “podeksponirane” i

“preeksponirane” fotografije Korištenje blica ili dodatnog osvjetljenja Ako scena nije dovoljno osvijetljena fotoaparat može automatski koristiti blic. Automatski blic bi trebalo obavezno onemogućiti. Postoji više razloga za to: Domet blica je prilično ograničen a kod nekih fotoaparata objektivi djelimično blokiraju

blic i prave sjenu Blicevi daju oštre sjene koje se poslije teško spajaju pri kreiranju panorame

Preporučuje se zato: Korištenje velikog reflektora Ako se fotografiše u prostoriji sa svijetlim zidovima trebalo bi koristiti zid kao reflektor

od kojeg se odbija svjetlost

11

Ako se fotografiše u prostoriji možemo takođe upaliti sva svjetla da bi povećali osvijetljenost ali možemo dobiti i dodatne sjene tako da to treba razmotriti od slučaja do slučaja

Koristiti dužu ekspoziciju Kad god smo u dilemi šta uraditi najbolje je napraviti više fotografija sa različitim ekspozicijama.

Spajanje fotografija u panoramu Većina softvera namijenjenog spajanju ostavlja nam određenu kontrolu procesa spajanja. Primjeri programa za spajanje (stitch) fotografija: PhotoVista Panorama i PanaVue Image Assembler Kontrole koje najčešće imamo su: određivanje korištenog objektiva slobodno poravnanje fotografija određivanje kako će fotografije biti osvjetljenje spojenih fotografija

Određivanje korištenog objektiva Ne mora značiti da će se najbolji rezultati spajanja poklapati sa izborom tačne vrijednosti za naš objektiv. Npr. nekad možemo dobiti bolje rezultate biranjem opcije 26mm objektiva iako smo mi fotografije radili 24mm objektivom Slobodno poravnanje fotografija Algoritmi za automatko poravnanje fotografija nikad nisu davali najbolje rezultate. Većina programa dozvoljava ručno poravnavanje a neki i insistiraju na tome. Kod PhotoVista Panorama poravnavanje se vrši mišem (drag and drop), a kod PanaVue Image Assembler pomoću kontrolnih tačaka ili zastavica. Određivanje kakvo će biti osvjetljenje spojenih fotografija Nakon podešavanja objektiva i poravnanja fotografija trebamo pokušati podesiti osvjetljenje spojeva. Samo neki od programa za spajanje nude ovu opciju koja je jako bitna za oštrinu finalne panorame. Nema gotovog recepta za ovo podešavanje. Nekada je potrebno reducirati osvjetljenje na ivici spoja a nekada na cijeloj panorami. Ako postoji veliki kontrast između dvije susjedne fotografije treba povećati osvjetljenje tako da prelaz na spoju bude što mekši.

Kreiranje self-extracting ili self-installing panorama Ako želimo poslati neku panoramu e-mail-om ili je postaviti na web ili na CD ne možemo tražiti od ostalih korisnika da moraju instalisati dodatne programe. Za kreiranje self-extracting ili self-installing panorama koristimo sljedeće programe: Pano2Exe Ovo je jednostavan uslužni program koji možete naći na http://change7.com/pano2exe/ Pomoću njega možemo kreirati self-executing panorame za Windows korisnike. WinZIP SE Za razliku od WinZip-a nije besplatan i može se naći na www.winzip.com Primjer ovakve self-executing panorame dat je na sljedećem linku winzipse.exe

12

Literatura: http://www.panoguide.com http://change7.com/pano2exe/ www.winzip.com http://en.wikipedia.org/wiki/Panorama http://www.greg.cupantae.com/photography/panoramic

13