PANORAMSKE PROJEKCIJE SLIK

Do projekcije slike pride vsakič, ko je ravna slika preslikana na ukrivljeno površino ali obratno, in je še posebej pogosta pri panoramski fotografiji. Projekcija se izvede, ko kartograf na primer preslika sferično zemeljsko kroglo na ploščat kos papirja. Ker si celotno vidno polje okoli nas lahko predstavljamo kot površino krogle (za vse kote gledanja) je za fotografije, ki jih nameravate natisniti, potrebna podobna sferična kot 2-D projekcija.

Ozek vidni kot
(mreža ostane skoraj kvadratna) Širši vidni kot
(mreža je močno popačena)

Pri majhnih kotih gledanja je razmeroma enostavno to popačiti v sliko na ravnem listu papirja, saj je ta lok gledanja relativno raven. Nekatero popačenje je neizogibno, ko poskušate sferično sliko preslikati na ravno površino, zato poskuša vsaka vrsta projekcije samo zmanjšati eno vrsto popačenja na račun drugih. Z večanjem vidnega kota postane vidni lok bolj ukrivljen, zato postane razlika med tipi panoramske projekcije bolj izrazita. Kdaj uporabiti posamezno projekcijo, je v veliki meri odvisno od teme in uporabe; tukaj se osredotočamo na nekaj, ki jih najpogosteje srečamo v digitalni fotografiji. Veliko tipov projekcij, obravnavanih v tej vadnici, je mogoče izbrati kot izhodni format za več panoramskih programskih paketov; PTAssembler omogoča izbiro vseh tistih, ki so navedeni.

VRSTE PROJEKCIJE SLIKE V FOTOGRAFIJI

Mreža, ki predstavlja sfero vida
(če stoji na sredini)
Vrsta projekcije za sploščeno kroglo:

Enakopravokoten (100-odstotna pokritost)
Premočrtno	Cilindričen
Mercator	Ribje oko
Sinusno	Stereografsko

Če se vse zgornje vrste projekcije slik zdijo nekoliko zastrašujoče, poskusite najprej samo prebrati in razumeti razliko med pravokotnimi in cilindričnimi (prikazano krepko), saj se te najpogosteje uporabljajo pri sestavljanju digitalnih panoram fotografij.

Enakopravokoten slikovne projekcije preslikajo koordinate zemljepisne širine in dolžine sferičnega globusa neposredno na vodoravne in navpične koordinate mreže, kjer je ta mreža približno dvakrat širša kot visoka. Horizontalno raztezanje se zato poveča dlje od polov, pri čemer sta severni in južni pol raztegnjena čez celoten zgornji in spodnji rob sploščene mreže. Enakokotne projekcije lahko prikažejo celoten navpični in vodoravni zorni kot do 360 stopinj.

Cilindričen slikovne projekcije so podobne enakopravnim, le da tudi navpično razteza predmete, ko se približujejo severnemu in južnemu polu, z neskončnim navpičnim raztezanjem na polih (zato na vrhu in dnu te sploščene mreže ni prikazana vodoravna črta). Prav zaradi tega tudi cilindrične projekcije niso primerne za slike z zelo velikim navpičnim zornim kotom. Cilindrične projekcije so tudi standardna vrsta, ki jo upodabljajo tradicionalne panoramske filmske kamere z vrtljivo lečo. Cilindrične projekcije ohranjajo natančnejše relativne velikosti predmetov kot premočrtne projekcije, vendar je to storjeno na račun upodabljanja črt, vzporednih z gledalčevim vidnim poljem, kot ukrivljenih (čeprav bi bile drugače videti ravne).

Premočrtno slikovne projekcije imajo glavno prednost, da preslikajo vse ravne črte v tridimenzionalnem prostoru v ravne črte na sploščeni dvodimenzionalni mreži. To vrsto projekcije želi proizvesti večina običajnih širokokotnih objektivov, zato je to morda najbolj poznana projekcija. Njegova glavna pomanjkljivost je, da lahko močno poveča perspektivo, ko se zorni kot poveča, kar povzroči, da so predmeti na robovih okvirja videti poševni. Zaradi tega razloga premočrtne projekcije na splošno niso priporočljive za zorne kote, ki so veliko večji od 120 stopinj.

Ribje oko Cilj projekcije slike je ustvariti sploščeno mrežo, kjer je razdalja od središča te mreže približno sorazmerna z dejanskim kotom gledanja, kar daje sliko, ki bi bila videti podobna odsevu kovinske krogle. Te se na splošno ne uporabljajo kot izhodni format za panoramsko fotografijo, temveč lahko namesto tega predstavljajo vhodne slike, če je vrsta objektiva fotoaparata, ki se uporablja za sestavljanje fotografij, objektiv ribje oko. Projekcije ribjega očesa so prav tako omejene na navpične in vodoravne vidne kote 180 stopinj ali manj, kar daje sliko, ki se prilega krogu. Za to bi bile značilne (sicer ravne) črte, ki postajajo postopoma bolj ukrivljene, čim dlje se odmikajo od središča mreže slike. Fotoaparat z objektivom ribje oko je izjemno uporaben pri ustvarjanju panoram, ki zajemajo celotno vidno sfero, saj te pogosto zahtevajo sestavljanje le nekaj vhodnih fotografij.

Mercator slikovne projekcije so najbolj povezane s cilindričnimi in enakopravnimi projekcijami; mercator predstavlja kompromis med tema dvema tipoma, saj zagotavlja manjše vertikalno raztezanje in večji uporabni vertikalni zorni kot kot cilindrični, vendar z večjo ukrivljenostjo linij. Ta projekcija je morda najbolj prepoznavna po uporabi na ravnih zemljevidih ​​zemlje. Tukaj tudi ugotavljamo, da se lahko alternativna oblika te projekcije (prečni mercator) uporablja za zelo visoke navpične panorame.

Sinusno Cilj projekcij slik je ohraniti enake površine v vseh odsekih mreže. Če sploščimo zemeljsko kroglo, si lahko predstavljamo, da bi to projekcijo lahko znova zvrnili nazaj, da bi oblikovali kroglo z enako površino in obliko kot izvirnik. Značilnost enake površine je uporabna, ker pri snemanju sferične slike v 2-D ohranja enako vodoravno in navpično ločljivost celotne slike. Ta projekcija je podobna tipom ribje oko in stereografskim tipom, le da ohranja popolnoma vodoravne črte zemljepisne širine iz prvotne krogle.

Stereografsko slikovne projekcije so zelo podobne projekcijam ribjega očesa, le da ohranjajo boljši občutek perspektive s postopnim raztezanjem predmetov stran od točke perspektive. Ta značilnost perspektivnega pretiravanja je nekoliko podobna tisti, ki jo daje pravočrtna projekcija, čeprav vsekakor manj izrazita.

PRIMERI:ŠIROKO VODORAVNO POGLEDNO POLJE

Kako zgornje slikovne projekcije dejansko vplivajo na panoramsko fotografijo? Naslednje serije fotografij se uporabljajo za vizualizacijo razlike med dvema vrstama projekcij, ki ju najpogosteje srečamo v programski opremi za sestavljanje fotografij:premočrtno in cilindrično projekcijo. Ti so zasnovani tako, da prikazujejo samo razlike v popačenju za širok vodoravni zorni kot; navpične panorame se kasneje uporabijo za ponazoritev razlik v navpičnem popačenju med drugimi vrstami projekcij.

Prvi primer prikazuje, kako bi bila premočrtna slikovna projekcija upodobljena v foto šivu zgornjih treh fotografij.

Upoštevajte izjemno popačenje ob robovih vidnega kota, poleg dramatične izgube ločljivosti zaradi raztezanja slike. Naslednja slika prikazuje, kako bi izgledala zelo popačena zgornja slika, če bi jo obrezali tako, da bi vsebovala le 120-stopinjski vodoravni vidni kot.

Tukaj vidimo, da ta obrezana pravočrtna projekcija daje zelo primeren videz, saj so vse ravne arhitekturne črte na sestavljeni fotografiji upodobljene ravne. Po drugi strani pa se to naredi na račun ohranjanja relativne velikosti predmetov v celotnem zornem kotu; predmeti proti robu vidnega kota (skrajno levo in desno) so znatno povečani v primerjavi s tistimi v sredini (stolp z vrati na dnu).

Naslednji primer prikazuje, kako bi izgledale sestavljene fotografije z uporabo cilindrične projekcije. Cilindrične projekcije imajo tudi to prednost, da ustvarjajo sestavljene fotografije z razmeroma enakomerno ločljivostjo po vsej površini in zahtevajo minimalno obrezovanje praznega prostora. Poleg tega je razlika med valjastim in enakopravnim kotom zanemarljiva pri fotografijah, ki nimajo skrajnih navpičnih kotov gledanja (kot je spodnji primer).

PRIMERI:VISOKO NAVPIČNO VIDNO POLJE

Naslednji primeri ponazarjajo razliko med vrstami projekcij za navpično panoramo (z zelo velikim navpičnim vidnim poljem). To daje možnost vizualizacije razlike med enakopravokotnimi, cilindričnimi in merkatorjevimi projekcijami, čeprav bi bile v prejšnjem primeru videti enake (s širokim vodoravnim zornim kotom).

Cilindrično Mercator Enakopravokoten

Opomba:Navpično stiskanje se povečuje od leve proti desni. Točka perspektive je bila nastavljena kot osnova stolpa, zato je efektivni navpični zorni kot videti, kot da bi bilo skupno 140 stopinj vidnega polja (če bi bila točka perspektive na polovici višine).

Ta velik navpični zorni kot nam omogoča, da jasno vidimo, kako se vsaka od teh slikovnih projekcij razlikuje glede na stopnjo navpičnega raztezanja/stiskanja. Enakokotna projekcija tako močno stisne navpično perspektivo, da verjetno izgubimo občutek ekstremne višine, ki ga daje ta stolp v živo. Iz tega razloga je enakokoten priporočljiv le, kadar je to nujno potrebno (na primer pri sestavljenih fotografijah z ekstremno navpičnim in vodoravnim vidnim poljem).

Cilj treh zgornjih projekcij je ohraniti skoraj ravne navpične črte; prečna mercatorjeva projekcija na desno žrtvuje nekaj ukrivljenosti za (subjektivno) bolj realistično perspektivo. Ta vrsta projekcije se pogosto uporablja za panorame z ekstremnimi navpičnimi koti gledanja. Upoštevajte tudi, kako ta projekcija natančno posnema videz posamezne izvorne fotografije.

Razlika med premočrtnim in valjastim je pri tem ozkem vodoravnem zornem kotu komaj opazna, zato premočrtna projekcija ni bila vključena.

KALKULATORJI PANORAMSKEGA VIDNEGA POLJA

Naslednji kalkulator lahko uporabite za oceno navpičnega in vodoravnega vidnega kota vašega fotoaparata za različne goriščne razdalje objektiva, kar lahko pomaga pri oceni, katera vrsta projekcije bi bila najprimernejša.

Opomba:Kalkulatorji niso namenjeni uporabi pri ekstremni makro fotografiji. Zgornji rezultati so le približni, saj na zorni kot dejansko (v manjši meri) vpliva tudi razdalja ostrenja. Poleg tega ocena vidnega polja predvideva, da leča izvede popolno pravokotno projekcijo slike; leče z velikim sodčkastim ali blazinastim popačenjem lahko dajo nekoliko drugačne rezultate.

Naslednji kalkulator oceni, koliko fotografij je potrebnih, da zajamejo 360-stopinjsko vodoravno vidno polje, glede na vhodne nastavitve:goriščne razdalje, usmerjenosti fotoaparata, prekrivanja fotografij in velikosti senzorja digitalnega fotoaparata.

Opomba:CF =faktor obrezovanja, ki opisuje relativno širino senzorja kamere v primerjavi s 35 mm kamero. Za branje v ozadju obiščite vadnico o velikostih senzorjev digitalnih fotoaparatov.

Za povzetek, kdaj upoštevati posamezno vrsto projekcije, si oglejte spodnjo tabelo:

Vrsta projekcije	Priporočila za vidno polje		Ravne črte?
	Vodoravno	Navpično	Vodoravno	Navpično
Premočrtno	<120°	<120°	DA	DA
Cilindričen	~120-360°	<120°	NE	DA
Mercator	~120-360°	<150°	NE	DA
Enakopravokoten	~120-360°	120-180°	NE	DA
Ribje oko	<180°	<180°	NE	NE

Opomba:vsi premisleki o ravni črti izključujejo najbolj sredinske vodoravne in navpične črte, vidna polja pa predpostavljajo, da je točka perspektive v središču tega kota.

Za branje v ozadju na ustvarjanje digitalnih panoram, glejte tudi:
1. del:Digitalne panorame za sestavljanje fotografij
2. del:Uporaba programske opreme za sestavljanje fotografij