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— Panoramen: Ausrüstung & Nadir —

Hardware für sphärische Panoramen

Spiegelkugel
Eine Fotokamera, die auf einem Dreibein montiert werden kann und das passende Dreibein dazu. Als ich ernsthaft damit begann, mich mit Panoramenfotografie zu befassen, arbeitete ich mit einer DSLR DX Kamera auf einem günstigen Stativ aus dem Warenhaus. Eine 2.5 Zoll (63.5 mm) durchmessende polierte Chromstahl-Kugel wurde auf ein Mikrofonstativ gesetzt und mit einem Teleobjektiv von zwei Seiten fotografiert.

Kamera und Stativ nehmen in der Spiegelung viel Platz ein, daher wird eine zweite Aufnahme etwa 90° um die Kugel aufgenommen. Mit einer Maske werden die beiden Aufnahmen so kombiniert, dass die Spiegelung der Kamera wegfällt. Unter Raytracing > 3D Welt wird die Spiegelkugel-Methode ausführlicher vorgestellt.

Fischauge
Später erwarb ich ein 10.5 mm Fischauge-Objektiv für die 6 Mpx DX Kamera; ein Riesensprung in der Qualität. Nicht nur zwei, sondern mindestens sieben Aufnahmen werden benötigt: sechs horizontal und eine in den Zenit (zwei wären besser). Der Nadir schummelt man entweder nachträglich in das Panorama oder macht zusätzlich drei Aufnahmen.

Mit dem Erfolg kam auch der Wunsch, die Qualität weiter zu steigern. Eine 24 Mpx FX DSLR wurde erworben. Die DX Objektive könnten weiter benutzt werden, aber wenn man das wollte, könnte man auch auf das FX Format der Kamera verzichten. Daher wurde ein 16 mm FX Fischauge erworben. Die Arbeitsweise bleibt gleich.

Stativ
Um sphärische Panorame in guter Qualität aufnehmen zu können, benötigt man ein Panoramakopf für das Dreibein. Es hat sich gleich gezeigt, dass das günstige Dreibein aus dem Warenhaus zu schwach war, um das Gewicht des Panoramakopfes und der Kamera zu tragen. Daher wurde auch das Stativ ersetzt – es kostete mehr als die DX DSLR mit allen Objektiven, die ich dafür hatte. Den Kauf habe ich nie bereut. Für Panoramen, insbesondere für HDRI Panoramen, wird ein stabiles Stativ benötigt. Es gilt dasselbe wie für die Astronomie: Investiere das Budget für Stativ und Montierung, falls noch etwas Geld übrig ist, kaufe damit ein Teleskop damit.

Ausrichten
Bevor Stativ, Kamera und Objektiv das erste Mal für ein Panorama in Einsatz kommt, müssen sie aufeinander abgestimmt werden. Wenn die Kamera auf dem Dreibein gedreht wird, muss der Fokalpunkt des Objektivs am selben Ort bleiben und kein Kreis beschreiben. Das bedeutet, dass die links-rechts (X), vor-zurück (Z) und auf-ab (Y) Achsen eingestellt werden müssen. Diese sehr zeitaufwändige Einstellung muss für jede Kamera-Objektiv Kombination einmal gemacht und notiert werden. Die Präzision dieser Einstellung bestimmt, wie genau die Einzelaufnahmen zu einem Panorama zusammengestellt werden.

Sind die der Kamera am Nächsten stehenden Objekte weit entfernt, 10 Meter oder mehr, spielt die Genauigkeit eine weniger wichtige Rolle, als wenn sie nahe sind. Wie genau man ausgerichtet hat prüft man daher in einem möglichst kleinen Raum – man macht ein «Klaustropano».

Links die Kamera in einem engen Raum, 2 m lang, 1,2 m breit und 2,4 m hoch, die Kamera 1,5 m über dem Boden und die nächste Wand 40 cm von der Kamera entfernt. Auf der rechten Seite die zusammengestellten Panoramen, einmal mit dem Stativ im Nadir und einmal ohne die Nadiraufnahme. Die Kachelung an den Wänden und am Boden waren hilfreich um Stitching-Fehler zu lokalisieren. Beim ersten Versuch fand sich im 8400 x 4200 Pixel Panorama ein Fehler von 4 Pixeln, beim zweiten Versuch waren keine Fehler mehr zu finden.

Nadir

Der Nadir ist eine Herausforderung. Jedes Stativ verbirgt die Sicht zum Boden teilweise, manche Dreibeine weniger, manche mehr. Meines verdeckt sehr großzügig – auf der breiteren Seite bis 60° und auf der schmaleren 30°. Wird der Nadir nicht aufgenommen, bleibt ein Kreis von knapp 40° Durchmesser, was fehlt hat die kleinere Fläche als jene, welche Stativ verdeckt. Fehlende oder verdeckte Teile des Nadirs können nachträglich in einem Bildbearbeitungsprogram eingefügt werden. Drei Strategien bieten sich an:

1. Man verschiebt Kamera und Stativ und macht eine Aufnahme vom Boden, wo das Dreibein vorher stand, entzerrt die Aufnahme und fügt sie ein.
2. Man kopiert aus der Umgebung des fehlenden Nadirs ähnliche Teile aus und vervollständigt so das Panorama.
3. Man setzt eine Spiegelkugel ein, immer noch besser als ein Loch.

1. Zusatzaufnahme
Dies ist die sauberste, aber auch aufwändigste Strategie. Man macht die Nadiraufnahme, dreht die Kamera um 90° und macht nochmals eine Aufnahme. Damit hat jede Aufnahme unverdeckte Anteile, wo die anderen verdeckte haben. Zusätzlich macht man noch eine Aufnahme von einem anderen Standort aus. PTGui erlaubt das Entzerren und Einfügen einer solchen Aufnahme, um das Panorama zu vervollständigen. Der Vorgang ist etwas aufwändig aber der Nadir kann makellos eingesetzt werden.

2. Teile der Umgebung einkopieren
Bei Kachel- oder sonstwie gemusterten Böden kommt das nie gut, bei Außenaufnahmen kann man hingegen die Ausrüstung an einem Ort aufstellen, wo keine regelmäßigen Muster sind: Straße, Feldweg, Wiese, Geröll, Kies, Schnee …

Der Nadir in einem sphärischen Panorama auf diese Weise einzusetzen, ohne das man die Schummelei bemerkt, ist schwierig, weil dieser Teil stark verzerrt und nur als schmale Linie sichtbar ist. Man transformiert das Panorama so, dass der Boden unverzerrt ist. Man kann es in die sechs Würfelseiten transformieren. Dann benutzt man die Würfelseite unten und korrigiert sie. Anschließend transformiert man die Würfelseiten zurück in die sphärische Projektion.

Eine andere Möglichkeit bietet HDRShop: Panoramic Transformation, als Ein- und Ausgabeprojektion Latitude/Longitude wählen und unter 3D Rotation Arbitrary Rotation den X-Wert 90.0000 eingeben. Das Resultat ist gekippt, der Nadir genau in der Bildmitte und kann gut korrigiert werden.

Links das Panorama mit dem Nadir als schwarzer Streifen am unteren Bildrand, rechts so gekippt, dass der Nadir als schwarzer Fleck in der Bildmitte erscheint und sich einfach korrigieren lässt. Nun transformiert man das Panorama erneut in HDRShop mit genau den gleichen Einstellungen, X bleibt 90.0000, nicht etwa minus.

3. Spiegelkugel einsetzen
In einem Bildbearbeitungsprogramm markiert man den schwarzen Streifen und notiert sich die Bildhöhe, dann kehrt man die Auswahl um, kopiert diese und macht daraus ein neues Bild. Dieses Bild wird vertikal gespiegelt und die Bildgröße verändert: Die horizontale Breite bleibt und die vertikale Höhe wird auf den Wert gestaucht, den man sich notiert hat und der Höhe des schwarzen Streifens entspricht. Dieses Bild setzt man nun im Panorama ein und verdeckt damit den schwarzen Streifen.

Das Bild oben links zeigt das Panorama ohne Nadir, rechts den aus dem guten Teil des Panoramas gemachten, vertikal gespiegelten Streifen. Unten links ist er im Panorama einkopiert und rechts die Sicht von oben auf den Boden mit der Spiegelkugel im Nadir.