Gigapanoramatické fotografie v SAGElabu

K čemu je to dobré?

To je otázka na svém místě, ale začněme od začátku. Jak jsem naznačil, tak si dnes povídáme o fotografiích s rozlišením gigapixelu a více. Ze srovnání je patrné, že je nevyfotíme jen tak na jedno “cvaknutí”, takže s tím bude docela dost práce, ale o tom později.

V běžné fotografii řešíme rozlišení s ohledem na možnost velkoformátového tisku, jako obrazů či plakátů, nebo z důvodu pozdější postprodukce, kdy nám rozlišení dává manipulační prostor pro hrátky ve Photoshopu. V tomto případě, ale už není ani jedno tím skutečným důvodem. Jednak proto, že úpravy takovýchto souborů jsou spíš potíž, než že by nám nějak pomohly, to ostatně pochopíme, až se podíváme na zpracování těchto fotek. Ani možnost tisknout neomezený rozměr nám není příliš užitečná především proto, že není smysluplně využitelná.

Hlavním důvodem pořizování gigapixelových fotografií jsou virtuální prohlídky. Pro ty bychom sice extrémní rozlišení nutně nepotřebovali, ale posuďte sami v ukázce, jestli není možnost prohlídnout si každý detail scény, jako bychom byli  na místě s dalekohledem, lákavá.

Osobně nesouhlasím s názorem, že by se virtuálními prohlídkami dala nahradit osobní návštěva místa, ale na některá místa se prostě ne každý může dostat ať už z jakéhokoliv důvodu. Z pohledu cestovatele fotografa je to pak dobrá možnost, jak se na místo podívat před samotnou cestou a naplánovat si focení.

Samostatnou kapitolou jsou pak vědecká využití pro dokumentaci určitých oblastí a jejich stavu pro srovnání v budoucnosti či jen experimentální tvorba s cílem překonávat limity SW určeného ke skládání a zobrazování tak, aby bylo vytvořeno rekordní rozlišení. Na největší mně známý gigapan v době psaní článku se můžete podívat zde: http://www.in2white.com/

Gigapan technologie HW

Technologie využívané k tvorbě tohoto typu fotografií se liší. Existuje mnoho různých pomůcek od těch manuálních, až po velmi pokročilé automatizované systémy. Vždy jde v zásadě o zařízení, které autorovi umožní přesný pohyb s aparátem tak, aby měl úplnou a jasně definovanou kontrolu nad každým dílčím snímkem. Obecně se těmto zařízením říká panoramatické hlavy. Proč panoramatické je zjevné a hlavy, protože již u obyčejných stativových hlav, ze kterých vycházejí, je podobnost jejich pohybu s pohybem lidské hlavy nasnadě. Nejjednodušší jsou mechanické typy zajišťující přesné otáčení okolo vertikální osy fotoaparátu. S jejich jednoduchou formou se setkáte v téměř každém stativu. Nás ale s ohledem na gigapanoramata budou zajímat varianty, které umožňují pohyb v obou osách. Pro většinu využití opět postačují manuální verze, které umožní nastavit vhodný bod otáčení a pak jen postupně fotíte snímek za snímkem. Pokud ovšem přistoupíme k opravdu velkým fotografiím, zjistíte, že to manuálně fotit nelze. Taková gigapanoramata se skládají ze stovek až tisíců dílčích snímků, a to by nebylo nic pohodlného na ruční práci a navíc by to trvalo dlouho. Z toho důvodu přišly chytré technické hlavy s nápadem celý proces zjednodušit automatizací. Dnes se tak využívají motorizované a počítačem řízené panoramatické hlavy. Zařízení pak typicky funguje tak, že nastavíte vhodný bod otáčení, nastavíte parametry objektivu a nakonec hlavě určíte rohové snímky budoucího výsledného snímku. Hlava pak spočítá optimální rozložení fotek s ohledem na nutné překryvy a následně odfotí celou sérii fotek pomocí dálkové spouště fotoaparátu.

Gigapan technologie SW

Po softwarové stránce je skládání panoramat jakéhokoliv tipu zajímavou záležitostí. Nebudu zde ovšem zabíhat do algoritmických či matematický detailů neb na to jsou tu povolanější. Podíváme se společně jen na různé způsoby skládání fotek z pohledu uživatele.

Možnost skládat panoramata ručně rovnou přeskočíme, pojďme se tedy podívat na metody v praxi používané. Pokud se zajímáme o fotografii, tak nás určitě napadne využít nekonečných možností Photoshopu, vždyť ten přece umí zázraky. No, se zázraky je to pravda jen částečně, ale každopádně s panoramatickými fotkami nám pomoci dokáže. Pokud skládáme typická panoramata pro účely širšího úhlu záběru, je vše v nejlepším pořádku. Počítač se vám sice při skládání docela dost zapotí, ale vše dobře dopadne. Pokud začneme být náročnější na počet zdrojových souborů, a to z jakéhokoliv důvodu (může se jednat o extrémní rozlišení, techniku HDR či focus stacking) narazíme na omezení. Jak brzo na ně narazíme, bude záležet na našem HW, nicméně dříve či později Photoshop spotřebuje všechnu dostupnou paměť a následně svými dočasnými soubory zaplní i místo na discích. Další komplikací, na kterou narazíme, je nevalná schopnost Photoshopu proces skládání fotek paralelizovat. Photoshop tedy není pro naše potřeby extrémních panoramat vhodnou volbou. V laboratoři používáme specializovaný SW Kolor Autopano Giga, jehož výhodou je jednak relativně slušná paralelizace a jednak umí lépe zacházet s pamětí a nezabere tak veškeré dostupné místo. Ani tak ovšem nepočítejme se skládáním na notebooku či slabším PC, to bychom se výsledku dočkali až napřesrok.

Když už máme SW, ve kterém fotky složíme, tak máme vyhráno, nebo snad ne? Nebudu zdržovat a prozradím, že ne. Potíž je právě v extrémním rozlišení, o které nám šlo a v extrémním datovém objemu. Na jpeg můžeme zapomenout, jelikož ten má omezení na 65 tis. px šířky, což je sice hodně, ale pro naše potřeby stále ne dost, u formátu tiff narazíme pro změnu na maximální objem dat 4 GB. Použitelným formátem se nakonec ukázal PSB tedy Photoshop big, který umožňuje až 300 tis. px a není limitován velikostí souboru. Zároveň je tento formát podporován skládacím programem.

Máme tedy složenou fotku a máme jí jak uložit, nicméně s otevíráním to nebude žádná sláva, když náš PSB soubor má nějakých 20 GB. Možností máme vícero. První je nahrát soubor na web gigapan.com, který slouží ke zobrazování a sdílení těchto extrémních obrázků (viz grafit at gigapan.com ) nebo se můžete stavit u nás v SAGElabu, kde je k dispozici specializovaná aplikace pro zobrazování těchto souborů.

Jak na tvorbu gigapanoramat?

Jak vidno tak takové skládání gigapixelových fotografií není nic primitivního, ale na druhou stranu pokud nebudeme chtít lámat rekordy, a tím pádem zápasit s omezením dostupných obrazových formátů, není to ani nijak extrémně náročné. Je jen potřeba dát si pozor na pár věcí.

Předně, jako u každé fotografie je potřeba mít dobře pořízený zdrojový materiál. V tomto případě hodně záleží na proměnlivosti počasí v době snímání. Samotné snímání totiž i v případě automatizace bude trvat minimálně desítky minut, a proto bude vítr naším nepřítelem. Rychle letící mraky nebo kývající se stromy rozhodně nejsou něco, co by skládací SW uměl dobře složit. Prostě pokud se mu něco v obraze hýbe, tak nedokáže přijít na to, jakou část odkud by měl použít. Proto je docela dobré, pokud se jedná o menší panorama a není možné se větru vyhnout, fotit po vodorovných řadách a postupovat ve směru pohybu mraků, sníží se tak rozdíly mezi jednotlivými snímky.

Pokud máme vybranou lokaci a dorazili jsme na místo za dobrých povětrnostních podmínek, můžeme si zatleskat, část úspěchu už máme. Při samotném focení jsou pak, kromě správné expozice důležité dvě věci, stabilní stativ a správně umístěný fotoaparát v tzv. nodal pointu, což je optický střed soustavy. Jde o to, abychom měli střed otáčení shodný právě s nodal pointem, což minimalizuje vznik optického zkreslení při skládání výsledného panoramatu.

Samotné skládání je pak otázkou konkrétního SW (např: Kolor Autopano), ale probíhá většinou automaticky s tím, že nastavíme parametry optiky, s jakou jste snímali a případně doladíme ručně umístění snímků, které se automatice nepovedlo spojit. Zde pak nastává nejčastější komplikace, stává se že SW nenajde ve fotkách dostatek kresby na nalezení spojů a pak snímek nezahrne do panoramatu a zůstane po něm díra. Pokud jde o pár snímků je ruční doladění sice otrava, ale celkem snadno proveditelné. Pokud ovšem chybí například polovina oblohy pak už je to složité a bude nás to stát spoustu hodin práce a mnoho nervů, pokud se vůbec povede fotky umístit. Proto doplním poslední produkční radu. Foťte scény, ve kterých je dost vzorů a málo velkých jednolitých barevných ploch, ušetříte si tak hodně času.

Pokud máme gigapanorama vytvořené, můžeme ho nahrát na web gigapan.com nebo si pomocí specializované knihovny openseadragon vytvořit vlastní aplikaci, která bude s našimi výtvory pracovat a dovolí nám se jimi pochlubit. Nebo máme třetí možnost, a to využít aplikace Deep Viewer vyvinuté kolegou Jirkou Kubištou a potěšit se svými výtvory u nás v laborce.

Gigapany na telestěně

V rámci své BP Jirka Kubišta vyvinul SAGE2 aplikaci pro zobrazování gigapanů. Mohlo by se říct, co na tom vyvíjet, vždyť prohlížečů obrázků je spousta. To ano, ale žádný neotevře 20 GB fotku a už vůbec nás nenechá jí zobrazit a dynamicky s ní pracovat na telestěně. Deep Viewer aplikace využívá speciální způsob ukládání obrázků pomocí tzv. image pyramid, což je technologie, která uchovává fotku rozřezanou na spoustu malých dlaždic v různém zazoomování dané fotky. Umístění jednotlivých dlaždic je pak popsané v dzi souboru, což je v podstatě texťák podobný xml. Díky této metodě pak aplikace načítá jen potřebnou část obrazu v potřebném rozlišení a nemusí natáhnout do paměti celou obrovskou fotku. Zároveň překreslování po malých dlaždicích je také rychlejší než manipulovat s celým souborem. Podobnou techniku ostatně využívá i web gigapan.com nebo třeba online mapy.

 

Kde jsme k ní přišli a co plánujeme do budoucna?

HW nutný k tvorbě gigapanů jsme měli jako laboratoř zapůjčený od firmy fullframeshop.cz a v případě zájmu máme slíbenou možnost dalšího využití na jiné projekty. Do budoucna bychom rádi zkusili vytvořit nějaké zajímavé virtuální prohlídky dejvického kampusu, popřípadě dalších míst, a pokud by měl někdo zájem se na něčem z toho podílet nebo měl vlastní nápad, tak rádi pomůžeme a domluvíme opět zapůjčení techniky. Kontaktovat nás můžete buď přes FB Grafitu nebo web SAGElabu.

Autor: Ondřej Bém

SdíletShare on Facebook0Share on Google+0Tweet about this on TwitterEmail this to someone