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Interaktive Kugelpanoramen fuer Einsteiger

Posted in Tutorials von mague am 30. Nov. 2010

Mit diesem NP-Wissen Beitrag wollen wir Euch einen Leitfaden zur Erstellung von Kugelpanoramen in die Hand geben, der alle wichtigen Aspekte dieses Themas beleuchten soll.

Warum macht man sich so viel Mühe? Ganz einfach, es macht Spaß und es gibt keine bessere, interaktive  Möglichkeit dem Betrachter einen Eindruck vom Ort des Geschehens zu vermitteln. Der visuelle Eindruck eines Kugelpanoramas ist ein ganz anderer als der eines Bildes. Man kann dem Betrachter seine Umgebung so zeigen wie man sie selbst wahrgenommen hat und stellt die Möglichkeit zur Verfügung die Szene (in Grenzen) selbst zu erkunden. Der Blick ist nicht durch die Grenzen einer fest eingestellten Brennweite beschränkt. Einzig die Auflösung der Kamera bzw. der ausgegebenen Datei begrenzen die sichtbaren Details.

Dank Flash als Anzeigeformat bleiben unendliche Möglichkeiten offen. Der Rundumblick mit der Möglichkeit zu zoomen  ist erst der Anfang, außerdem gelten Flash Panoramen als die schärfsten ihrer Art. Ein weiterer Grund für Flash sowie die verwendeten Programme:  Sie sind alle Plattformübergreifend und für PC und Mac erhältlich. Autopano Giga sogar für Linux. Es sollte also keiner benachteiligt sein. Die Spezialisten der Linuxgemeinde werden sich in Sachen RAW Entwicklung und Bildbearbeitung sicher zu helfen wissen. Programme wie RawTherapee oder UF RAW sollten den eingefleischten Linuxern bekannt sein. Zur Bildbearbeitung ist Gimp mittlerweile auch schon bei den Windows Usern als Photoshop Ersatz ein Begriff.

Zum Inhalt dieses Leitfadens:

1 ) Einleitung und Inhalt

2 ) Ausrüstung

3 ) Aufbau der Ausrüstung

4 ) Aufnahme der Bilder

5 ) Erste Bearbeitung der Bilder mit Nikon Capture NX2 und Ausgabe als .tiff

6 ) Maskierung von irrelevanten bzw. störenden Bildteilen in einem Fotoeditor

7 ) Erstellung des equirectangulären Bildes im Format 2:1 mit Autopano Giga

8 ) Eventuell notwendige Zwischenschritte bei Problemen mit dem Nadir

9 ) Ausgabe des Panoramas als interaktive Flashdatei mit Autopano Tour

2) Die Notwendige Ausrüstung

Grundsätzlich ist jede Fotokamera dazu geeignet Kugelpanoramen zu erstellen.

Einzig wichtig ist, daß die Kamera bei der Aufnahme um den “No Parallax Point”, auch Nodalpunkt genannt, gedreht wird.Wird das nicht gemacht dann bekommt man zwangsläufig immer Fehler beim zusammensetzen der Bilder.Daher braucht man für ein Kugelpanorama entweder viel Geschick oder einen sogenannten Nodalpunktadapter (NPA). Wir haben uns für einen NPA in Form eines Nodalnina 3 Mark II entschieden. Alle relevanten Information zum NN3II können auf der Homepage des Herstellers gefunden werden.
Der Grund für diese Wahl ist die außerordentlich gute Reputation sowie der günstige Preis des Gerätes und die Verfügbarkeit der passenden Einstellungen für viele wichtige Kamera-/Objektivkombinationen.

Dann braucht man natürlich eine Kamera. In unserem Fall eine Nikon D300 mit dem 10,5mm Fisheye. Das Fischauge weil sich durch die extrem wenigen Bilder (exakt 10 Stück) die Aufnahmezeit verringert. Dadurch werden vorbeiziehende Wolken nicht gleich zum Problem, die Auflösung steigt nicht ins unermessliche und somit bleibt auch die Verarbeitungszeit am Computer im Rahmen. Außerdem muss keine zweite Reihe aufgenommen werden, das vermindert die Gefahr das Stativ zu verrücken.

Außerdem sollte man ein Stativ mit Kugelkopf und einen Fernauslöser verwenden.

Zuguterletzt darf auch die Software nicht vernachlässigt werden. Für sphärische Panoramen ist Spezialsoftware unerlässlich. Autopano Giga von Kolor bringt für unsere Zwecke alles notwendige mit und ermöglicht es in kurzer Einarbeitungszeit sehr gute Ergebnisse zu erhalten. Dazu bringt das Programm noch die Software Autopano Tour mit, mit der sich aus dem equirectangulären Bild eine interaktive Flash Datei erstellen lässt.

Die Wahl des RAWkonverters und des Programms zur Bildbearbeitung bleibt jedem selbst überlassen. Weil Nikons Capture NX2 die Möglichkeit bietet chromatische Abberation in beide Richtungen zu entfernen und die Krümmung des Fischauges automatisch herausrechnen kann ist dieses Programm unsere erste Wahl.

Zusammenfassung der verwendeten Ausrüstung:

-Eine Kamera die sich fernbedienen lässt und ein AF DX 2,8/10,5mm Fisheye

-Dreibeinstativ

-Kugelkopf

-Nodalpunktadapter Nodal Ninja 3 MarkII

-Fernauslöser

-Nikon Capture NX2

-Kolors Autopano Giga

-Ein Bildbearbeitungsprogramm das die Bearbeitung von Alpha Kanälen zulässt.

3 ) Aufbau der Ausrüstung

Jetzt gehts ans eingemachte. Es ist soweit. Wir haben einen reizvollen Ort gefunden an dem wir ein Kugelpanorama erstellen möchten.

Das Stativ sollte so stabil wie möglich stehen.

Die Rastscheibe 60° wird in den NodalNinja eingesetzt und das Gerät auf den Stativkopf geschraubt. Das Ausrichten der Kamera spart man sich wenn man die mitgelieferte Kameraplatte des Nodalninja benutzt. Die Einstellungen für die D300 mit Nikkor 2,8/10,5 Fisheye:
Der aufgesetzte Arm wird auf 60mm eingestellt. Die Markierung der Kameraplatte muss sich am oberen Auslegearm bei exakt 86mm befinden

Kamera auf NN3

Kamera auf NN3

Jetzt wird die Mittelsäule so weit wie möglich ausgezogen. Das ist in unserem speziellen Fall kein Problem. Dank Fernauslöser und SVA wird die Gefahr des Verwackelns gering. Durch diesen Aufbau wird der sogenannte Fußabdruck des Stativs im Bild relativ klein. Das spart Nacharbeit am PC.

Ist der Aufbau komplett muss das Gerät noch Waagerecht ausgerichtet werden. Am Nodalninja ist eine kleine Libelle. Mithilfe dieser Libelle und der Einstellung des Kugelkopfes wird eine waagerechte Aufnahmeposition erreicht. Am besten nimmt man die Nivellierung mit montierter Kamera vor. Es sei noch gesagt daß ein Kugelkopf nicht unbedingt vonnöten ist, eine Nivellierungseinrichtung genügt völlig.

Aufbau

Kompletter Aufbau

4 ) Aufnahme der Bilder

2 Blenden Reserve sind immer etwas wert, also nutzen wir das RAW Format.  Für eine große Schärfentiefe wählt man an diesem Objektiv am besten Blende 8 – 11. So werden bei Einstellung “undendlich” nahe und ferne Objekte scharf.

Um die passende Belichtungszeit zu ermitteln wird mit der Kamera im Modus A (Zeitautomatik)in jeder Rastposition des NPAs die Belichtung gemessen. Den Mittelwert aus längster und kürzester Zeit stellen wir dann im Modus M fest ein. Es hat sich gezeigt daß es hier und da auch sinnvoll sein kann ein wenig dunkler zu belichten und später die Tiefen anzuheben. Das sollte jeder selbst entscheiden.
Nicht vergessen dien Autofokus auszuschalten und das Objektiv fest auf “unendlich” einszustellen.

Nun machen wir unsere Bilder. Man sollte so schnell wie möglich arbeiten um z.B.  die Bewegung von Wolken einigermaßen genau einzufangen. Auch Personen sind ein Thema.  Manchmal muß man nochmal anfangen weil der Bus der da eben noch stand nun losgefahren ist oder eine Windbö das Gras bewegt. Solche Dinge sollten beachtet werden. Wenn das Stativ nicht 100%ig steht, kann es passieren daß es sich durch das Drehen des NPAs etwas bewegt. Es empfiehlt sich also im Fall des Falles das Stativ an der Basis festzuhalten. Ist das Stativ einmal verrutscht muss man von vorne beginnen.
Es wird in jeder Rastposition mittels Fernauslöser und SVA/Mup eine Aufnahme erstellt. Alternativ geht auch der Zeitauslöser und die Spiegelvorauslösung. Einmal im Rund ergibt das 6 Bilder. Jetzt einmal weiter drehen daß die Kamera wieder in Startposition steht.

Dann wird der obere Arm des NN3 an der Gelenkschraube gelöst und die Kamera nach unten geschwenkt, um den Deckel für das Pano zu fotografieren. Dieses Bild wird Zenith genannt. Das Bild wird zu diesem Zeitpunkt gemacht um Wolkenformationen noch zusammenhängend zu erwischen.
Ist dieses Bild im Kasten, lösen wir den Arm wieder und schwenken die Kamera nach oben, zur Aufnahme des Bodens. Für den Boden (Nadir) machen wir 3 Bilder. Das erste Bild wird in der jetzt eingestellten Position erstellt.Für das  zweite Bodenbild wird der NPA um zwei Rastpositionen verdreht . Für Bild Nummer drei löst man die Kamera vom NPA, stellt das Stativ zur Seite und fotografiert auf etwa passender Höhe am ausgestreckten Arm den Boden. Könner in Sachen Bildbearbeitung können sich die zwei Bilder auf dem NPA auch sparen. Es hat sich aber gezeigt daß es mit den drei Nadirbildern und dem späteren ausmaskieren störender Bildteile durchaus möglich ist schon direkt aus Autopano Giga fertige Ergebnisse zu erhalten.

Achtet beim Erstellen der Bodenbilder auf Euren eigenen Standort und auf Euren Schattenwurf! Das Fisheye wird den Fotografen in fast jedem Fall mit aufs Bild bringen. Stellt Euch bei der Aufnahme der zwei gedrehten Bodenbilder hinter den Arm des Nodalpunktadapters, dann seid ihr im Bild nur wenig sichtbar

Kontrolle der Bilder am Kameradisplay. Das wars. Wir haben mit 10 Bildern eine lückenlose Kugel fotografiert.

Auf zum nächsten Panorama!

5 ) Erste Bearbeitung der Bilder mit Nikon Capture NX2 und Ausgabe als .tiff

Das erste Bild der Bildfolge wird mit Capture NX 2 geöffnet. Im Normalfall ist bei Blende 8-11 mit dem Fisheye keinerlei Bearbeitung notwendig. Schärfe und Farben sind perfekt. Allerdings bildet das Fisheye bei harten Kontrasten doch desöfteren heftige lila Farbsäume aus die es zu beseitigen gilt. Der “Korrektur des Farblängsfehlers” sollte man deshalb etwas Beachtung schenken. Der Wert 80 scheint schon recht hoch zu sein, wirkt sich aber nicht negativ auf das Bild aus.

Das sieht teils grundsätzlich gar nicht schlimm aus, im Panorama wird es aber sichtbar.

vor der Korrektur                und danach

Kugelpanoramen - mit CA Kugelpanoramen - ohne CA

Wenn notwenig passt man noch den Weißabgleich und die Schärfe des Bildes an, dann speichert man seine Einstellungen über den Dialog ” Stapelverarbeitung – Einstellungen speichern”. Dann wird das Bild ohne zu speichern geschlossen. Markiert nun im  Bildbrowser in CNX2 alle relevanten Bilder per shift+click und öffnet mit dem Rechtsklickmenü den Punkt “Einstellungen laden” und wählt unsere vorher erstellte Einstellungsdatei aus.

Kugelpanoramen - Einstellungen

Kugelpanoramen - Einstellungen CNX2

Im folgenden Stapelverarbeitungsdialog stellt man am besten alles so ein, daß die Einstellungen in der Quelldatei, also dem Nikon .nef gespeichert werden.

Kugelpanoramen - Stapel

Stapelverarbeitung

Mehr Bearbeitung brauchen die Bilder eigentlich nicht.  Sollte es notwendig sein die Bilder aufzuhellen oder abzudunkeln ist jetzt der richtige Zeitpunkt. Es sollten immer alle Bilder gleich bearbeitet werden. Ist der Stapel durchgelaufen, werden die Bilder nochmal alle markiert und per “Datei – speichern unter” als .tiff exportiert.

6 ) Maskierung von irrelevanten bzw. störenden Bildteilen in einem Fotoeditor

Ist die Ausgabe der Tiff Dateien erfolgt, kann es an das Bearbeiten unserer Quellbilder gehen. Störende Bildelemente, z.B. Stativteile wie der NPA oder auch der Fotograf, sollten  per Alpha-Kanal ausmaskiert werden. Dazu öffnet man die betroffenen Bilder, erstellt einen neuen Alphakanal als Auswahl und übermalt mit einem Pinsel, am einfachsten bei 100% Härte, die unerwünschten Bildteile. Anschließend speichert man das Bild.

Nach der Bearbeitung sieht das dann so aus:

Kugelpanoramen - Alpha

Kugelpanoramen - Nadir NPA

Im frei Hand erstellten Bodenbild wird, bis auf die Stelle an der das Stativ stand, alles ausmaskiert.

Kugelpanoramen - Alpha2

Kugelpanoramen - Nadir freihand

Beim lezten gezeigten Bild ist es so eine Sache mit der Maskierung. Das Bild selbst wird in jedem Fall gebraucht. Allerdings ist es möglich daß unser Stitchprogramm mit der Maskierung nicht ganz zurechtkommt. Deshalb sollte man bei einem schlechten, bzw. schlecht korrigierbaren Ergebnis vielleicht eine Variante erstellen in der nur der Fotograf maskiert ist. Ein definitives “so gehts immer” gibts hier nicht. Es kann auch vorkommen daß der Boden gar nicht akzeptabel wird. Dann muss man eben mit dem Kopierstempel das Flicken anfangen.

Wer sich in Sachen Bildbearbeitung gut auskennt, kann natürlich auch etwas anders vorgehen, eigene Templates erstellen oder seine Maskierungen sonstwie vornehmen. Hautsache die Maskierung passt am Ende!

7 ) Erstellung des equirectangulären Bildes im Format 2:1 mit Autopano Giga

Nach dem Start unseres Stitchingprogramms stellen wir in den Globalen Einstellungen die Optimierung auf “Fisheye”.  Weitere Einstellungen wie Benennung etc. sollte man nach eigenem Gusto treffen. Danach klicken wir auf  “neue Gruppe”  und laden die Bilder. Im Screenshot sieht man die neue Gruppe und auch die Auswirkungen der vorhergehenden Maskierung. Darunter ist noch das Einstellungsfenster geöffnet. Wie ihr seht werden unterschiedliche Belichtungszeiten angezeigt. Hier hat der Fotograf einen Fehler gemacht. Ein Fehler den das Programm Autopano Pro/Giga hier und da verzeiht. Andere Programme sind hier nicht so gutmütig!

Wir wollen nicht zu tief in das Programm einsteigen. Sonst wird aus diesem Beitrag ein Tutorial über Autopano. Wer aber sehr gute Ergebnisse mit diesem Programm erhalten möchte, der sollte sich eingehend mit dem Programm beschäftigen. Die Anleitungen, zum Teil als Video hierzu sind wirklich sehr ausgereift. Hier haben die Jungs von Kolor  ganze Arbeit geleistet. Vor allem folgende Video Tutorials wollen wir Euch ans Herz legen:

http://www.autopano.net/wiki-en/action/view/My_first_panorama

http://www.autopano.net/wiki-en/action/view/Manual_stitching_of_panoramas

Sollte eventuell ein älteres Peleng Fisheye oder eines der beliebten Samyang Fisheyes benutzt werden, dann verhilft dieses Video zu einem korrektem Ergebnis.

Nun aber weiter. Ein Klick auf den Grünen Pfeil startet die Erkennung des Panoramas.

Nach der Erkennung sieht das dann so aus.

Kugelpanoramen - APG erkannt

Kugelpanoramen - APG erkannt

Ein Klick auf die Schaltfläche “Panoramaeditor” zeigt das Panorama als Voransicht.

Kugelpanoramen - APG Panoramaeditor

Kugelpanoramen - APG Panoramaeditor

Grundsätzlich hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die “Controlpoints” vor dem Rendern des Bildes kontrollieren. Denn auch wenn der RMS Wert (der das zu erwartende Ergebnis beschreibt – je kleiner die Zahl desto besser) niedrig ist, kann es trotzdem zu Stitchingfehlern kommen. Deshalb gehen wir mit dem Controlpointeditor die Punkte durch, löschen alle schlechten CPs und lassen das Programm an diversen Stellen neue Kontrollpunkte setzen.

Grundregel: So viele gute Controlpoints wie möglich über die Schnittflächen der zwei Bilder verteilt. Übertreiben, wie hier zum zeigen, braucht man es aber nicht, die Hälfte der gezeigten CPs genügt völlig.

Links die Kontrollpunkte nach der automatischen Erkennung und rechts nach dem manuellen Eingriff in die Controlpoints.

Kugelpanoramen - APG CPedit1

Kugelpanoramen - APG CPedit1

Kugelpanoramen - APG CPedit2

Kugelpanoramen - APG CPedit2

In dieser Art werden alle Bildverknüpfungen bearbeitet. Wichtig ist es die schwierigen Bildteile, hier vor allem die Bereiche oben und unten mit Controlpoints zu versorgen. Stromleitungen und ähnliches sind eine Herausforderung. Man sollte sich überlegen ob man gut korrigierbare Stromleitungen vor dem Stitchen eventuell wegstempelt. Die Kontrollpunkte am Boden sind ebenfalls entscheidend an einem guten Ergebnis beteiligt.

Sind alle Bilder mit genügend guten Kontrollpunkten versorgt muss man unbedingt auf “Optimize Panorama” klicken. Damit wird das Bild nochmal berechnet. Mit den neuen Kontrollpunkten sollte man anschließend eine niedrigere RMS erreicht haben und das Vorschaubild im Panoramaeditor sollte richtig gut geworden sein.

Jetzt können wir das Panorama rendern lassen. Für eine erste Ansichtsversion empfiehlt es sich nicht gleich die volle Auflösung von über 10000×5000 Pixeln zu rendern sondern erstmal eine Vorschau. Hierfür reichen 2000×1000 Pixel Auflösung vollkommen aus. Genügt die Stitchingqualität dann wird das Panorama in bester Qualität gerendert.

8 ) Eventuell notwendige Zwischenschritte bei Problemen mit dem Nadir

Trotz der zumeist guten Ergebnisse von Autopano kommt es hier und da zu sichtbaren Problemen mit dem Bodenbild. Meist ist das bei Kopfsteinpflaster oder ähnlichem der Fall. Wer hier ein perfektes Bild möchte kommt um eine separate manuelle Bearbeitung des Bodens nicht herum.

Panorama fehlerhaft

Panorama fehlerhaft

Es  sollte mittels Capture NX2 das Bild Nummer 10, das freihand Bodenbild, von der Verzeichnung befreit werden. Man öffnet das .nef in CNX2,  lässt das Programm die Fisheyekorrektur automatisch vornehmen und speichert das entzerrte Bild als Tiff.

Zur weiteren Bearbeitung wird neben einem guten Bildbearbeitungsprogramm auch Pano2QTVR benötigt. Eigentlich für die Erstellung von Quicktime VR Videos gedacht, nutzen wir dieses frei erhältliche Programm um das mit Autopano Giga erstellte 2:1 Bild in sogenannte Würfelflächen umzurechnen.

Dazu legen wir im Programm ein neues Projekt an, geben unser erstelltes Panorama als Quelldatei an und lassen das Programm mit gezeigten Einstellungen die 6 Teilbilder erstellen.

Danach starten wir das Bildbearbeitungsprogramm und laden das Quadratische Bodenbild und das davor erstellte, entzerrte Bodenbild. Mit dem Hintergrund Radierwerkzeug werden die störenden Bildteile der Würfelfläche entfernt. Per copy+paste wird das entzerrte Bild Nr. 10 in die Würfelfläche eingefügt und die Ebene in den Hintergrund gelegt. Nun wird mit dem Werkzeugen “frei Transformieren” und/oder “verkrümmen” solange an dem Bild gezogen und gezerrt bis es in etwa in das vorher radierte Loch passt.

Anschließend werden die beiden Ebenen ausgewählt und mittels “Ebenen automatisch füllen” richtet Photoshop die beiden Bilder automatisch passend aus und lässt die Übergänge verschwinden. Kleinere Fehler können problemlos mit Kopierstempel und Bereichsreparaturwerkzeug behoben werden.

Ist das Ergebnis akzeptabel wird das Bild unter dem gleichen Namen gespeichert.

Jetzt können wir die 6 Bilder wieder mit Pano2QTVR zu einem Panoramabild zusammenrechnen lassen und es ist fast geschafft.

Fehler Behoben

Fehler Behoben

9 ) Ausgabe des Panoramas als interaktive Flashdatei mit Autopano Tour

Verwendet eine möglichst aktuelle Version von Autopano Tour!

Nach dem Start von Autopano Tour laden wir per Klick auf  “Panorama hinzufügen” unser fertiges Panoramabild. Nach kurzer Wartezeit ist das Bild geladen und es können die bevorzugten Einstellungen getroffen werden.

Wir klicken die Fullscreenansicht des Panoramaeditors an und stellen per Maus unseren gewünschten Startpunkt ein. Dann wird per Rechtsklickmenü dieser mit dem Befehl “set as Startpoint” fixiert. Mit dem Mausrad zoomen wir nun vor und zurück und stellen im selben Menü mit den Befehlen “Set as Zoom min” und “Set as Zoom max” den maximalen Zoombereich des Panoramas ein. Wird das nicht gemacht dann kann der Betrachter bis ins Nirvana Zoomen.

Um für dem Betrachter ein möglichst komfortables Ergebnis zu erreichen Wird folgendes eingestellt:

Automatische Rotation: In den Projekteigenschaften (Project Properties) den Haken bei “Use auto rotation” setzen.

Anzeige als Fullscreen sollte möglich sein : Im selben Menü unter Interface das Template “navigation-fullscreen.xml auswählen

Ladeanzeige und Steuerelemente integrieren: Progressbar auf default und unter “Export” den Haken bei “Embed all data” dran machen sowie als HTML Template “simpleWitchFullScreen.html” auswählen.

Das wars. Nun per Klick aufs Zahnrad die Flashdatei erstellen lassen.

Zum Einbinden in die Homepage werden die beiden Dateien Panorama.swf sowie Panorama.html auf den Webspace gelegt.

In der Panorama.html Datei kann man dann auch einstellen welche Größe das Panorama auf der Webstite einnehmen darf.

Wenn man alles richtig gemacht hat, dann sollte das fertige interaktive Panorama nun so aussehen:

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