玩转智能扫描全景拍摄

田京辉

我们现在到颐和园里的历史图片展可以看到100年前拍摄的公园全景照片,可见全景照片之悠久历史,不过几年前拍摄全景照片还是一件麻烦事,或者使用操作复杂的专业转机,或者用数码相机拍摄多张局部照片进行后期拼接。2009年年初,索尼HX1数码相机第一次装备了“扫描全景”功能,从此拍摄全景图成为举手之劳,目前索尼、富士、奥林巴斯、三星、柯达等多种品牌的数码相机上都配置了智能全景扫描功能,扫描角度多为120度、180度或360度可选。

1.扫描全景拍摄功能的原理

从前数码相机上有“辅助拼贴”功能,大致是按着设定方向转动相机,拍摄下一张时,上一张照片的边缘部分会显示在取景屏上,以此帮助拍摄者找好衔接位置,拍摄好的多张照片需要在电脑上用专用软件拼合在一起。新型的智能全景扫描功能依旧是利用多张照片合成的原理,不过不需电脑,而是利用自身高速拍摄和高速处理的优势,直接在相机里合成全景照片。

智能扫描全景拍摄是手持相机,按一下快门按钮,快速旋转相机,一次完成全景照片的拍摄。经过对各种试拍样片的分析,扫描全景拍摄的工作原理,大致是快速拍摄多张照片在机内进行合成,以索尼TX55相机为例,它是以大约每秒10张的速度拍摄,每次按下快门最多可以拍摄100张照片。每次拍摄的第一张照片选用中间部分较大的面积,后续照片只选用每张照片中间很小的部分,最后一张照片也选用中间部分较大的面积,由机内处理器即时把它们拼合为一张照片。需要注意的是第一张照片和最后一张照片,它们也没有用到全张照片的边缘,用的也是比较居中的部分,只是面积比较大而已,这对照片的变形控制有很大的意义。

2.扫描全景拍摄的优点

扫描全景拍摄的主要优点,一是快捷,几秒钟就可以得到最终结果,如果不满意则可以当场重来;二是因为作为原材料的每张照片都取自拍摄场景的中间部分,所以景物变形非常小,不管是俯拍还是仰拍,基本都可以把场景中的竖直线条保持为竖直;三是高像素,其清晰度远远超过常规的单张照片,比如索尼TX55相机最大常规照片尺寸是4608×3456像素,而高分辨率的全景照片尺寸是10480×4096像素。

3.扫描全景照片的拍摄方法和注意事项

首先通过相机菜单或机身按钮把相机设置为智能扫描全景模式,不同品牌的相机可能会有不同的具体叫法。

在菜单里设定相机运动方向。如果没有特殊考虑,从左至右或从上至下的运动因为和写字相同,最符合多数人操作习惯。

设定全景影像的尺寸。以索尼TX55为例,水平拍摄时,宽尺寸为7152×1080,标准尺寸为4912×1080;垂直拍摄时,宽尺寸为1920×4912,标准尺寸为1920×3424,高分辨率的全景照片尺寸是10480×4096像素。因为现在存储卡都很大,所以建议多以宽尺寸拍摄,这样取景范围更广阔,后期剪裁的余地大。

举起相机,按下快门,按照设定的运动方向旋转移动相机完成拍摄。相机可以水平移动,也可以垂直移动。有的相机在屏幕上会出现提示:按快门并平稳地向箭头方向移动相机。

相机要匀速运动,速度大约是10秒钟旋转一周360度,在开始玩全景拍摄时可以有意识地练习掌控旋转速度。好的全景照片应该曝光准确、构图均衡、画面里连续的横线条没有断裂或锯齿、竖线条基本保持竖直、运动物体和行人没有变形和重复影像。

相机移动轨迹要保持平滑,抖动太大会使横线条无法顺利衔接,如图中红圈处的锯齿就是相机抖动造成的。

平滑的移动相机并不是指绝对的横平竖直,如本例图就是把相机向右倾斜大约15度拍摄的,但是要注意移动相机的轨迹需要和相机的底边保持平行。

全景照片包含了很大的方向范围,所以光比会非常大,而全景照片在拍摄时会使用同一个曝光量,所以,为了使整张照片曝光准确,就要选一个合适的场景作为测光基准。

例图的上图以画面左侧场景为测光点,这里光线很暗,就造成照片中间阳光地带严重曝光过度。中图以照片中部为测光依据,半按快门,从画面左侧的阴影部分开始拍摄,虽然阴影部分过暗,但是阳光区域没有发生高光溢出。因为数码影像的暗部蕴含着丰富的层次信息,所以可以在电脑上适度提亮暗部得到下图,使整张照片的动态范围有所提升。这个例子说明,在整个场景明暗悬殊的情况下,一般应该对亮部测光,保证高光区域不溢出。

目前数码相机拍摄智能全景照片只能用最广角焦距,变换其它焦距后相机会提示用最大广角,这是因为广角端景物最小,拼接时有一些疏漏也不会显示得特别明显。用广角端拍摄的另一个好处是景深特别大,一般不用格外注意对焦点的选择。转动相机时,最理想的状态是以相机本身为圆心,不过在广角镜头下也不必那么严格,尽量减小旋转半径就是了。

运动物体是拍摄全景照片时一个很大的麻烦,所以全景照片适合拍摄静止的风光或建筑,但是拍摄城市风光时很难完全避开车辆,这时就要了解车辆在照片上的呈现规律,尽量减轻其不良影响。一般来说,车辆和相机运动方向相同,汽车会被拉长(上图);车辆和相机运动方向相反,汽车会被压短(中图)。

解决车辆问题的一个思路是尽量让车辆离相机远一些,这样万一有一点不和谐也不明显;另一个思路是尽量防止车辆出现在显示屏的中间部位,因为全景图是由很多照片的中间部位合成的,汽车出现在显示屏的边缘部分对最终成像没有影响(下图)。

在移动相机的过程中,除了防止抖动和俯仰外,还要防止相机左右倾斜,例图的上图相机移动扫描到右半部时倾斜了,在合成照片中虽然没有产生明显的接合缺陷,但是亭子整体明显向左倾斜,没有把接片保持竖直的优点发挥出来。下图是发现问题后小心翼翼重新拍摄的全景图,亭子在画面上端端正正。

全景拍摄的技法一般多用于横拍,但是用于竖拍也会产生神奇的效果。不过竖拍时靠近边缘的竖直线条会变成弧形,这一点应该有所准备,减轻这种现象的方法是尽量避开把竖直线条安排在画面边缘。其实横拍画面也存在严重的横线变弧形的问题,只不过大家对此已经比较熟悉,有些见怪不怪了,另一个原因是横拍画面基本是左右对称的,心理上比较容易接受,而竖拍画面多是站在地面拍高楼高塔,画面是不对称的,看起来就更容易让人不舒服。

拍摄全景照片时数码相机是怎样感知相机移动速度的呢?我猜想是依靠对每一幅照片成像场景的分析,所以我估计如果手持相机平行移动,应该也可以拍摄全景图像。我步行和乘车做了大量实验,结果是有的一塌糊涂,有的还不错,感觉是公交车在进出站时速大约10公里时正常成像的几率最高。如果被摄物体足够远,比如15米以上,近处没有过往的车辆和行人,相信应该有一个移动速度可以完美成像。

拍摄360度全景图时选好起始点很重要,全图趣味中心可以依情况放在中央或宽度三分之一处,本例图上图基本是放在中央,但是考虑到左边楼房的受光是逆光,层次少,所以适当加大了右侧顺光区域的比例。下图起始点就不太妥当,主体过于偏右,读者看照片时多遵循读书的习惯,视线从左侧扫过大段无效区域才看到主要建筑,使画面从心理感受上左右失衡。

上图是正常水平状态旋转相机拍摄的全景图,图像流畅自然。下图是有意对远山部分压低相机镜头拍摄的,这样远山就可以比原来看起来高一些。在压低镜头拍摄时,每次曝光的相邻的画面其实是错开的,所以在下图的中间部分可以看到山顶轮廓线是断裂的,山腰的阴影也不连续,不过这样的小缺陷可以在后期通过软件加以修整。

责任编辑/刘欣