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制作360度全景图片的过程通常被称为“拼接”。但是,这么说还不够准确,全景照片的制作要包含两个步骤:拼接渲染以及漫游制作。在这个过程中,拍摄者不仅要完成图像的拼接,同时还要根据需求渲染出特定的图片格式,最后根据需求制作漫游场景并发布。随着摄影技术的进步和计算机技术的飞速发展,所有的数码玩家都有能力去体验全景摄影的独特魅力,技术的不断进步也为热衷于全景摄影的朋友提供了更多的“折腾”空间。
准备工作
全景照片不能抓拍,要得到精美的全景照片,准备工作必不可少:一是拍摄准备,二是软件准备。对于前者,拍摄用到的相关器材已在本栏目上一篇文章中介绍,需要强调的是,拍摄全景图对于存储的要求较高,应当准备不低于8GB的可用存储空间。另外,如果条件允许,给相机配备GPS单元,以增加最终全景照片的信息量。在软件准备方面,又可分为两个部分:一是编辑软件的准备,推荐选择Photoshop、Lightroom等主流的图像编辑软件对素材进行处理,之后再选择专业图片拼接渲染软件,PTgui是首选,同时也有Kolor公司的Autopano系列软件可供选择;二是全景照片漫游发布软件的准备,首选是界面友好、操作简单的Pano2VR,如果拍摄者对于计算机编程较为精通,也可以考虑选择灵活性更强的krpano。
拍摄图片素材
当前主流的相机都有多种图片格式可供选择,这里推荐采用RAW格式拍摄,这是因为相比于JPG,RAW格式具有更高的动态范围;使用RAW格式能够在图片质量损失最小的前提下后期调节曝光参数。
要想得到理想的全景照片,需要在拍摄工作即将开始之前再次检查云台及相机的固定情况,以防意外出现。建议将相机设定在手动曝光及手动白平衡模式,因为在进行全景图片素材采集过程中,光线的强度以及方向在每张图片中都不尽相同,采用手动模式能够最大限度提高后期拼接的成功率。对于动态范围过大的拍摄环境,例如日出日落,建议在手动曝光的前提下采用包围曝光模式以期获得更多细节。
为了让没有经验的朋友都能对拍摄有较为清晰的了解,这里以佳能400D+Sigma 8毫米/F3.5 Ex鱼眼镜头+得力镜头箍云台为例详细说明一下拍摄过程。第一步,将相机竖直倾斜45度方向固定在全景云台上,调节好节点位置及曝光参数;第二步,松开云台上的LOCK锁紧螺钉,同时将止动顶丝置于60度分度位置,将云台的俯仰角设定在+5度。第三步,按照一个方向旋转,间隔60度停止,然后分别拍摄六组照片即可完成图片素材的采集工作。这里,建议朋友们采用无线快门(对于单反相机还应开启反光镜预升功能以消除相机震动影响)进行拍摄来消除机械快门释放带来的相机抖动。由于鱼眼镜头拥有较大的视场角,拍摄者本人及其影子尽量避免出现在画面中。拍摄者还应注意场景中移动的人或者物体,如果实在无法避免,就尽可能保证移动物体仅仅出现在一张(一组)照片中。在一些光线变化十分迅速的场景,例如晚会或者日落,要求拍摄者要十分娴熟并且快速地完成所有照片素材的拍摄工作,目的是为了将光线变化引起的拼接失误降到最小。第四步:将三脚架移开一定距离,之后将云台俯仰角设定在-45度,对地拍摄补充地面素材。这时应注意避免拍摄者以及相机因为现场光而留下的影子。
如果拍摄者能够用一个记事本记录下每组全景照的起始文件名及拍摄地,将会给后期的工作带来极大便利。另外尤其需要注意的是,一旦三脚架在拍摄过程中发生了移动,拍摄者应该重新开始本组全景图片的拍摄。拍摄完毕之后,最好在相机中检查图片是否被完整保存下来。
素材拼接
拼接工作是一个看似简单实则复杂的过程,拍摄过程可能仅仅需要几分钟,拼接过程可能需要花费好几个小时甚至几天。在准备工作中,笔者已经列出了需要的软件。同样,拍摄者仍然需要明确拼接前的图片素材管理工作的重要性。拼接前,先按照拍摄日期分类,在每个分类中按照下面的方式分类是一种合理的形式:“原片”文件夹,存放原始RAW图片;“后期”文件夹存放从原片中经过后期制作后的图片;“未使用”文件夹用于存放多余素材,有时对于一个场景需要补拍一些素材,而这些素材又未必全能用上;“成品”文件夹用于存放最后生成的全景照片。在这个阶段,最好采用16-bit Tiff作为全景拼接的素材格式以保证最终全景照片的质量。如果对于最终图像品质要求不高则另当别论。
能够完成全景图片拼接及渲染的软件很多,有些甚至是开源软件。每款软件都有自己的特长,常见的是PTgui和Autopano pro。二者各有优劣,PTgui的优势在于能够比较直观地对各种图片映射变换进行操作,但对于大量全景图片的管理功能稍微欠缺;Autopano Pro很好地解决了全景图片的管理问题,功能十分精细体贴,但是它的操作方式及对于一些全景名词的称谓对于长期使用PTgui的用户来说还是难以很快接受并适应的。但无论是哪种软件,基本的工作流程都是一致的,下面以PTgui Pro为例介绍图片拼接渲染的步骤。
第一步:将待拼接图片素材导入到拼接环境中。通常相机图片都会包含有Exif信息,PTgui会根据图片的Exif信息自动确定下一步的参数。如果没有Exif信息则需要拍摄者手动输入参数来进行对准。
第二步:对载入图片进行对准。对准的过程是确定图片之间控制点的过程。控制点可以由软件自行生成,对于一些特殊的场景可能需要自己去添加控制点。手动添加控制点的方法如下:在方案助手中点击“高级”,然后找到“控制点”这个标签页,进去之后可以在其中不同编号的图片之间添加控制点。如果控制点的添加比较准确,在添加完4个控制点之后,系统将会自动识别后加入的控制点。在手动添加控制点完毕之后,回到“方案助手”标签页,点选“优化”按键,通过Panotools脚本对控制点进行自动优化,并根据控制点的加权距离判别对准质量的好坏。我们不需要知道具体参数的含义,只要从优化结果上来判断,判断情况如右表: 第三步:渲染输出最终的全景照片。在第二步完成之后,可以选择直接渲染输出全景照片,也可以在全景照片编辑器中预览并且编辑全景图。全景照片编辑器中可以选择不同的投影格式,这里360度全景通常会选择“球面:360×180 等距圆柱投影”模式进行投影。对于普通拼接,也可以选择其他投影。常用投影及其基本描述如下表:
对于360度全景,水平线的调整是一个需要关注的工作,这一步同样可以在PTgui中通过改变“居中点”来实现。完成上述工作后,可以选择一种恰当的图片格式进行输出。常用的输出格式有立方体面片、JPG或TIFF格式图片、QTVR格式全景等。
全景照片的漫游观看
观看数码全景照片的方式有很多种,既可以通过网络观看,也可以在本地存储介质上观看。网络存储存在带宽受限的问题,而本地观看存在共享性差的缺点。同时随着移动终端的普及,在移动终端上观看全景照片也成了一个主流趋势。不过,单纯的平面全景照片只对科研领域起到一定作用,在许多场合中,都需要一种更具有观赏价值的浏览方式。为了兼顾多样化的需求,全景漫游制作就成了数码全景摄影中不可或缺的过程。
特别是在博物馆、房地产交易等需要重复讲解的场所,全景漫游的确提供了一种有效的展示方式。客户只需要通过点击、拖动甚至采用多点触控就可以身临其境般了解自己感兴趣的内容。通过链接不同的热点,客户甚至能够在虚拟的空间中前后移动。此外,全景照片作者的信息也可以在其中的得到体现。
这方面的软件也有不少,但大多数以商业用途为主。我国国内专门从事虚拟现实软件开发的上海杰图公司曾推出国内第一款自主研发的三维虚拟漫游系统“漫游大师”,一般只有商业全景摄影师才会使用。Pano2VR是由国外GardenGnome公司开发的一款漫游生成软件,它能够将球形全景或者柱形全景转化为Flash 10、HTML5等格式,方便在各个平台进行观看及分享。这款软件是在全景摄影爱好者中流传最广的漫游制作软件。
使用Pano2VR制作全景照片漫游可分为以下几个步骤:
第一步:导入全景照片(兼容各种格式),并根据图片内容加入场景简介、作者信息、插入声音甚至是视频。值得一提的是通过设置声音的场强分布,能够营造出真实环境中声音效果。此外,在全景图片采集的时候,对于天和地都没有进行过多特殊处理。这反映到全景照片上有可能是天和地的两个窟窿。这两个窟窿可以通过Pano2VR的Patch Input功能,局部抽出需要修补的图片,通过Photoshop的内容识别填充功能进行修补再导入到全景图中,从而完成补天补地。
第二步:编辑漫游场景皮肤。这一步的目的是提高全景漫游的交互性,通过设置导航按键、热点以及导航缩略图,观看者将能够根据皮肤的设定功能进行镜头的摇移、推拉等操作,并根据热点及导航缩略图进行漫游场景之间的切换。皮肤制作会牵扯到一些简单的Pano2VR语法,在这里就不多介绍了。
第三步:漫游系统的生成及发布。这是全景照片从拍摄到生成的最后一个环节,这一步将生成真正的漫游系统。漫游系统的文件构成根据发布平台的不同而不同,在PC浏览器终端,基于Shockware 3D的Flash格式是首选格式,因为Flash的平台兼容性相比于QTVR等其他格式是最好的。在安卓系统终端,也可以采用Flash格式进行发布,因为安卓系统可以通过安装第三方Adobe的软件而支持Flash;在iOS终端只能发布为HTML5格式,因为iOS平台不支持Flash。随着HTML5标准的不断完善,越来越多的浏览器开始支持HTML5,基于HTML5的全景漫游或是大势所趋。
准备工作
全景照片不能抓拍,要得到精美的全景照片,准备工作必不可少:一是拍摄准备,二是软件准备。对于前者,拍摄用到的相关器材已在本栏目上一篇文章中介绍,需要强调的是,拍摄全景图对于存储的要求较高,应当准备不低于8GB的可用存储空间。另外,如果条件允许,给相机配备GPS单元,以增加最终全景照片的信息量。在软件准备方面,又可分为两个部分:一是编辑软件的准备,推荐选择Photoshop、Lightroom等主流的图像编辑软件对素材进行处理,之后再选择专业图片拼接渲染软件,PTgui是首选,同时也有Kolor公司的Autopano系列软件可供选择;二是全景照片漫游发布软件的准备,首选是界面友好、操作简单的Pano2VR,如果拍摄者对于计算机编程较为精通,也可以考虑选择灵活性更强的krpano。
拍摄图片素材
当前主流的相机都有多种图片格式可供选择,这里推荐采用RAW格式拍摄,这是因为相比于JPG,RAW格式具有更高的动态范围;使用RAW格式能够在图片质量损失最小的前提下后期调节曝光参数。
要想得到理想的全景照片,需要在拍摄工作即将开始之前再次检查云台及相机的固定情况,以防意外出现。建议将相机设定在手动曝光及手动白平衡模式,因为在进行全景图片素材采集过程中,光线的强度以及方向在每张图片中都不尽相同,采用手动模式能够最大限度提高后期拼接的成功率。对于动态范围过大的拍摄环境,例如日出日落,建议在手动曝光的前提下采用包围曝光模式以期获得更多细节。
为了让没有经验的朋友都能对拍摄有较为清晰的了解,这里以佳能400D+Sigma 8毫米/F3.5 Ex鱼眼镜头+得力镜头箍云台为例详细说明一下拍摄过程。第一步,将相机竖直倾斜45度方向固定在全景云台上,调节好节点位置及曝光参数;第二步,松开云台上的LOCK锁紧螺钉,同时将止动顶丝置于60度分度位置,将云台的俯仰角设定在+5度。第三步,按照一个方向旋转,间隔60度停止,然后分别拍摄六组照片即可完成图片素材的采集工作。这里,建议朋友们采用无线快门(对于单反相机还应开启反光镜预升功能以消除相机震动影响)进行拍摄来消除机械快门释放带来的相机抖动。由于鱼眼镜头拥有较大的视场角,拍摄者本人及其影子尽量避免出现在画面中。拍摄者还应注意场景中移动的人或者物体,如果实在无法避免,就尽可能保证移动物体仅仅出现在一张(一组)照片中。在一些光线变化十分迅速的场景,例如晚会或者日落,要求拍摄者要十分娴熟并且快速地完成所有照片素材的拍摄工作,目的是为了将光线变化引起的拼接失误降到最小。第四步:将三脚架移开一定距离,之后将云台俯仰角设定在-45度,对地拍摄补充地面素材。这时应注意避免拍摄者以及相机因为现场光而留下的影子。
如果拍摄者能够用一个记事本记录下每组全景照的起始文件名及拍摄地,将会给后期的工作带来极大便利。另外尤其需要注意的是,一旦三脚架在拍摄过程中发生了移动,拍摄者应该重新开始本组全景图片的拍摄。拍摄完毕之后,最好在相机中检查图片是否被完整保存下来。
素材拼接
拼接工作是一个看似简单实则复杂的过程,拍摄过程可能仅仅需要几分钟,拼接过程可能需要花费好几个小时甚至几天。在准备工作中,笔者已经列出了需要的软件。同样,拍摄者仍然需要明确拼接前的图片素材管理工作的重要性。拼接前,先按照拍摄日期分类,在每个分类中按照下面的方式分类是一种合理的形式:“原片”文件夹,存放原始RAW图片;“后期”文件夹存放从原片中经过后期制作后的图片;“未使用”文件夹用于存放多余素材,有时对于一个场景需要补拍一些素材,而这些素材又未必全能用上;“成品”文件夹用于存放最后生成的全景照片。在这个阶段,最好采用16-bit Tiff作为全景拼接的素材格式以保证最终全景照片的质量。如果对于最终图像品质要求不高则另当别论。
能够完成全景图片拼接及渲染的软件很多,有些甚至是开源软件。每款软件都有自己的特长,常见的是PTgui和Autopano pro。二者各有优劣,PTgui的优势在于能够比较直观地对各种图片映射变换进行操作,但对于大量全景图片的管理功能稍微欠缺;Autopano Pro很好地解决了全景图片的管理问题,功能十分精细体贴,但是它的操作方式及对于一些全景名词的称谓对于长期使用PTgui的用户来说还是难以很快接受并适应的。但无论是哪种软件,基本的工作流程都是一致的,下面以PTgui Pro为例介绍图片拼接渲染的步骤。
第一步:将待拼接图片素材导入到拼接环境中。通常相机图片都会包含有Exif信息,PTgui会根据图片的Exif信息自动确定下一步的参数。如果没有Exif信息则需要拍摄者手动输入参数来进行对准。
第二步:对载入图片进行对准。对准的过程是确定图片之间控制点的过程。控制点可以由软件自行生成,对于一些特殊的场景可能需要自己去添加控制点。手动添加控制点的方法如下:在方案助手中点击“高级”,然后找到“控制点”这个标签页,进去之后可以在其中不同编号的图片之间添加控制点。如果控制点的添加比较准确,在添加完4个控制点之后,系统将会自动识别后加入的控制点。在手动添加控制点完毕之后,回到“方案助手”标签页,点选“优化”按键,通过Panotools脚本对控制点进行自动优化,并根据控制点的加权距离判别对准质量的好坏。我们不需要知道具体参数的含义,只要从优化结果上来判断,判断情况如右表: 第三步:渲染输出最终的全景照片。在第二步完成之后,可以选择直接渲染输出全景照片,也可以在全景照片编辑器中预览并且编辑全景图。全景照片编辑器中可以选择不同的投影格式,这里360度全景通常会选择“球面:360×180 等距圆柱投影”模式进行投影。对于普通拼接,也可以选择其他投影。常用投影及其基本描述如下表:
对于360度全景,水平线的调整是一个需要关注的工作,这一步同样可以在PTgui中通过改变“居中点”来实现。完成上述工作后,可以选择一种恰当的图片格式进行输出。常用的输出格式有立方体面片、JPG或TIFF格式图片、QTVR格式全景等。
全景照片的漫游观看
观看数码全景照片的方式有很多种,既可以通过网络观看,也可以在本地存储介质上观看。网络存储存在带宽受限的问题,而本地观看存在共享性差的缺点。同时随着移动终端的普及,在移动终端上观看全景照片也成了一个主流趋势。不过,单纯的平面全景照片只对科研领域起到一定作用,在许多场合中,都需要一种更具有观赏价值的浏览方式。为了兼顾多样化的需求,全景漫游制作就成了数码全景摄影中不可或缺的过程。
特别是在博物馆、房地产交易等需要重复讲解的场所,全景漫游的确提供了一种有效的展示方式。客户只需要通过点击、拖动甚至采用多点触控就可以身临其境般了解自己感兴趣的内容。通过链接不同的热点,客户甚至能够在虚拟的空间中前后移动。此外,全景照片作者的信息也可以在其中的得到体现。
这方面的软件也有不少,但大多数以商业用途为主。我国国内专门从事虚拟现实软件开发的上海杰图公司曾推出国内第一款自主研发的三维虚拟漫游系统“漫游大师”,一般只有商业全景摄影师才会使用。Pano2VR是由国外GardenGnome公司开发的一款漫游生成软件,它能够将球形全景或者柱形全景转化为Flash 10、HTML5等格式,方便在各个平台进行观看及分享。这款软件是在全景摄影爱好者中流传最广的漫游制作软件。
使用Pano2VR制作全景照片漫游可分为以下几个步骤:
第一步:导入全景照片(兼容各种格式),并根据图片内容加入场景简介、作者信息、插入声音甚至是视频。值得一提的是通过设置声音的场强分布,能够营造出真实环境中声音效果。此外,在全景图片采集的时候,对于天和地都没有进行过多特殊处理。这反映到全景照片上有可能是天和地的两个窟窿。这两个窟窿可以通过Pano2VR的Patch Input功能,局部抽出需要修补的图片,通过Photoshop的内容识别填充功能进行修补再导入到全景图中,从而完成补天补地。
第二步:编辑漫游场景皮肤。这一步的目的是提高全景漫游的交互性,通过设置导航按键、热点以及导航缩略图,观看者将能够根据皮肤的设定功能进行镜头的摇移、推拉等操作,并根据热点及导航缩略图进行漫游场景之间的切换。皮肤制作会牵扯到一些简单的Pano2VR语法,在这里就不多介绍了。
第三步:漫游系统的生成及发布。这是全景照片从拍摄到生成的最后一个环节,这一步将生成真正的漫游系统。漫游系统的文件构成根据发布平台的不同而不同,在PC浏览器终端,基于Shockware 3D的Flash格式是首选格式,因为Flash的平台兼容性相比于QTVR等其他格式是最好的。在安卓系统终端,也可以采用Flash格式进行发布,因为安卓系统可以通过安装第三方Adobe的软件而支持Flash;在iOS终端只能发布为HTML5格式,因为iOS平台不支持Flash。随着HTML5标准的不断完善,越来越多的浏览器开始支持HTML5,基于HTML5的全景漫游或是大势所趋。