Фотопейзаж и компьютер полностью

Центральная цилиндрическая проекция (или просто цилиндрическая) преобразует изображение на поверхности цилиндра в плоскую картинку. По мере удаления от горизонта все объекты растягиваются по вертикали все сильнее и сильнее. Все вертикальные линии остаются вертикальными, линия горизонта становится горизонтальной линией, проходящей через центр картинки. Не может отобразить углы, близкие к ±180°.

Проекция Меркатора (равноугольная цилиндрическая проекция). Вертикальное растяжение меньше, чем для центральной цилиндрической, но больше, чем для сферической. Углы не искажаются. Относительные размеры объектов искажаются не так сильно, как в прямолинейной проекции.

Проекция Панини (cylindrical stereographic projection). Остаются прямыми все вертикальные линии и все диагональные линии, проходящие через центр.

Какую же проекцию выбрать при построении панорамы?

На панорамах пейзажей применение проекций становится актуальным только, если в изображении присутствуют протяженные объекты, наблюдаемое искривление которых не может иметь естественного объяснения (высокие деревья или прямолинейный участок реки). Чем больше угол зрения, который охватывает панорама, тем труднее замаскировать такой завал.

Поэтому, если угол обзора панорамы невелик, то, обычно, выбирают прямолинейную проекцию или просто склеивают кадры без преобразования.

Если же угол обзора панорамы большой, то можно попробовать применить цилиндрическую проекцию. Если растяжения сверху и снизу окажутся недопустимыми, их можно уменьшить, выбрав проекцию Меркатора.

Проекция Панини позволяет сделать некоторые панорамы с большим углом обзора похожими на созданные с помощью прямолинейной проекции, но без чрезмерных растяжений на периферии.

Панораму, имеющую небольшой угол обзора, тоже можно подвергнуть преобразованию, соответствующему той или иной проекции. Для того чтобы изображение производило нужное впечатление. Например, применив цилиндрическую проекцию, для некоторых панорам можно усилить «высоту» неба.

При использовании прямолинейной проекции прямые линии в трехмерном пространстве изображаются прямыми линиями на плоской картинке, но угол зрения изображения по горизонтали и по вертикали не может превышать ±180°. При приближении угла к ±180° размер получаемой картинки стремится к бесконечности.

При использовании цилиндрической или сферической проекций угол зрения изображения может достигать 360° по горизонтали (для сферической, кроме того, угол зрения по вертикали может достигать ±180°). Но обе проекции искривляют прямые линии трехмерного пространства.

Зная основные свойства проекций, креативный фотограф легко выберет те проекции, которые ему нужно будет попробовать в том или ином конкретном случае.

Перейдем от модельных картинок к панорамам реальных пейзажей. Все изображения получены с помощью программы hugin. На рисунке 7.13 показана трехрядная панорама с большим углом обзора, состоящая из 60 фрагментов, в сферической проекции (речка Кука́рка возле города Советск, Кировская область). Простая склейка кадров в этом случае дала почти такой же результат. На рисунке 7.14 показана та же панорама в прямолинейной проекции (часть чрезмерно растянутых областей справа и слева обрезана).

Рис. 7.13. Сферическая проекция.

Рис. 7.14. Прямолинейная проекция.

Несмотря на то, что реальная речка текла более или менее прямо, сферическая проекция дала характерный поворот в центре кадра. Прямолинейная проекция этот поворот выпрямила, но края слева и справа исказила до неузнаваемости.

Почему возникают такие искажения? Дело в том, что формулы для прямолинейной проекции получены для ситуации, когда фотографируется плоский объект. Такой плоский объект восстанавливается правильно, без искажений, даже для больших углов обзора. Мы это видели на рисунке 7.11, где моделировалась фотосъемка плоской сетки.

При фотографировании же объемной сцены, изображения всех объектов, расположенных перед плоскостью, интерпретируются этими формулами как изображения, находящиеся на этой плоскости. Чтобы изображение на плоскости при рассматривании из точки съемки выглядело точно так, как и объект, находящийся перед плоскостью, изображение на плоскости нужно растянуть. Так же, как растянется на плоскости тень от этого объекта, при освещении источником, находящимся в точке съемки. Как известно, чем острее угол, который направление световых лучей образует с плоскостью, тем сильнее должно быть растяжение тени (вспомним, как удлиняются тени при низком положении солнца). Полученные растянутые изображения и являются результатом применения прямолинейной проекции.

Другими словами, прямолинейная проекция восстанавливает не объекты, расположенные перед плоскостью, а их проекции на эту плоскость, полученные проектированием из точки съемки. Так что тут нет ни ошибки, ни какого-то коварства.