玩轉智能掃描全景拍攝

田京輝

我們現在到頤和園里的歷史圖片展可以看到100年前拍攝的公園全景照片,可見全景照片之悠久歷史,不過幾年前拍攝全景照片還是一件麻煩事,或者使用操作復雜的專業轉機,或者用數碼相機拍攝多張局部照片進行后期拼接。2009年年初,索尼HX1數碼相機第一次裝備了“掃描全景”功能,從此拍攝全景圖成為舉手之勞,目前索尼、富士、奧林巴斯、三星、柯達等多種品牌的數碼相機上都配置了智能全景掃描功能,掃描角度多為120度、180度或360度可選。

1.掃描全景拍攝功能的原理

從前數碼相機上有“輔助拼貼”功能,大致是按著設定方向轉動相機,拍攝下一張時,上一張照片的邊緣部分會顯示在取景屏上,以此幫助拍攝者找好銜接位置,拍攝好的多張照片需要在電腦上用專用軟件拼合在一起。新型的智能全景掃描功能依舊是利用多張照片合成的原理,不過不需電腦,而是利用自身高速拍攝和高速處理的優勢,直接在相機里合成全景照片。

智能掃描全景拍攝是手持相機,按一下快門按鈕,快速旋轉相機,一次完成全景照片的拍攝。經過對各種試拍樣片的分析,掃描全景拍攝的工作原理,大致是快速拍攝多張照片在機內進行合成,以索尼TX55相機為例,它是以大約每秒10張的速度拍攝,每次按下快門最多可以拍攝100張照片。每次拍攝的第一張照片選用中間部分較大的面積,后續照片只選用每張照片中間很小的部分,最后一張照片也選用中間部分較大的面積,由機內處理器即時把它們拼合為一張照片。需要注意的是第一張照片和最后一張照片,它們也沒有用到全張照片的邊緣,用的也是比較居中的部分,只是面積比較大而已,這對照片的變形控制有很大的意義。

2.掃描全景拍攝的優點

掃描全景拍攝的主要優點,一是快捷,幾秒鐘就可以得到最終結果,如果不滿意則可以當場重來;二是因為作為原材料的每張照片都取自拍攝場景的中間部分,所以景物變形非常小,不管是俯拍還是仰拍,基本都可以把場景中的豎直線條保持為豎直;三是高像素,其清晰度遠遠超過常規的單張照片,比如索尼TX55相機最大常規照片尺寸是4608×3456像素,而高分辨率的全景照片尺寸是10480×4096像素。

3.掃描全景照片的拍攝方法和注意事項

首先通過相機菜單或機身按鈕把相機設置為智能掃描全景模式,不同品牌的相機可能會有不同的具體叫法。

在菜單里設定相機運動方向。如果沒有特殊考慮,從左至右或從上至下的運動因為和寫字相同,最符合多數人操作習慣。

設定全景影像的尺寸。以索尼TX55為例,水平拍攝時,寬尺寸為7152×1080,標準尺寸為4912×1080;垂直拍攝時,寬尺寸為1920×4912,標準尺寸為1920×3424,高分辨率的全景照片尺寸是10480×4096像素。因為現在存儲卡都很大,所以建議多以寬尺寸拍攝,這樣取景范圍更廣闊,后期剪裁的余地大。

舉起相機,按下快門,按照設定的運動方向旋轉移動相機完成拍攝。相機可以水平移動,也可以垂直移動。有的相機在屏幕上會出現提示:按快門并平穩地向箭頭方向移動相機。

相機要勻速運動,速度大約是10秒鐘旋轉一周360度,在開始玩全景拍攝時可以有意識地練習掌控旋轉速度。好的全景照片應該曝光準確、構圖均衡、畫面里連續的橫線條沒有斷裂或鋸齒、豎線條基本保持豎直、運動物體和行人沒有變形和重復影像。

相機移動軌跡要保持平滑,抖動太大會使橫線條無法順利銜接,如圖中紅圈處的鋸齒就是相機抖動造成的。

平滑的移動相機并不是指絕對的橫平豎直,如本例圖就是把相機向右傾斜大約15度拍攝的,但是要注意移動相機的軌跡需要和相機的底邊保持平行。

全景照片包含了很大的方向范圍,所以光比會非常大,而全景照片在拍攝時會使用同一個曝光量,所以,為了使整張照片曝光準確,就要選一個合適的場景作為測光基準。

例圖的上圖以畫面左側場景為測光點,這里光線很暗,就造成照片中間陽光地帶嚴重曝光過度。中圖以照片中部為測光依據,半按快門,從畫面左側的陰影部分開始拍攝,雖然陰影部分過暗,但是陽光區域沒有發生高光溢出。因為數碼影像的暗部蘊含著豐富的層次信息,所以可以在電腦上適度提亮暗部得到下圖,使整張照片的動態范圍有所提升。這個例子說明,在整個場景明暗懸殊的情況下,一般應該對亮部測光,保證高光區域不溢出。

目前數碼相機拍攝智能全景照片只能用最廣角焦距,變換其它焦距后相機會提示用最大廣角,這是因為廣角端景物最小,拼接時有一些疏漏也不會顯示得特別明顯。用廣角端拍攝的另一個好處是景深特別大,一般不用格外注意對焦點的選擇。轉動相機時,最理想的狀態是以相機本身為圓心,不過在廣角鏡頭下也不必那么嚴格,盡量減小旋轉半徑就是了。

運動物體是拍攝全景照片時一個很大的麻煩,所以全景照片適合拍攝靜止的風光或建筑,但是拍攝城市風光時很難完全避開車輛,這時就要了解車輛在照片上的呈現規律,盡量減輕其不良影響。一般來說,車輛和相機運動方向相同,汽車會被拉長(上圖);車輛和相機運動方向相反,汽車會被壓短(中圖)。

解決車輛問題的一個思路是盡量讓車輛離相機遠一些,這樣萬一有一點不和諧也不明顯;另一個思路是盡量防止車輛出現在顯示屏的中間部位,因為全景圖是由很多照片的中間部位合成的,汽車出現在顯示屏的邊緣部分對最終成像沒有影響(下圖)。

在移動相機的過程中,除了防止抖動和俯仰外,還要防止相機左右傾斜,例圖的上圖相機移動掃描到右半部時傾斜了,在合成照片中雖然沒有產生明顯的接合缺陷,但是亭子整體明顯向左傾斜,沒有把接片保持豎直的優點發揮出來。下圖是發現問題后小心翼翼重新拍攝的全景圖,亭子在畫面上端端正正。

全景拍攝的技法一般多用于橫拍,但是用于豎拍也會產生神奇的效果。不過豎拍時靠近邊緣的豎直線條會變成弧形,這一點應該有所準備,減輕這種現象的方法是盡量避開把豎直線條安排在畫面邊緣。其實橫拍畫面也存在嚴重的橫線變弧形的問題,只不過大家對此已經比較熟悉,有些見怪不怪了,另一個原因是橫拍畫面基本是左右對稱的,心理上比較容易接受,而豎拍畫面多是站在地面拍高樓高塔,畫面是不對稱的,看起來就更容易讓人不舒服。

拍攝全景照片時數碼相機是怎樣感知相機移動速度的呢?我猜想是依靠對每一幅照片成像場景的分析,所以我估計如果手持相機平行移動,應該也可以拍攝全景圖像。我步行和乘車做了大量實驗,結果是有的一塌糊涂,有的還不錯,感覺是公交車在進出站時速大約10公里時正常成像的幾率最高。如果被攝物體足夠遠,比如15米以上,近處沒有過往的車輛和行人,相信應該有一個移動速度可以完美成像。

拍攝360度全景圖時選好起始點很重要,全圖趣味中心可以依情況放在中央或寬度三分之一處,本例圖上圖基本是放在中央,但是考慮到左邊樓房的受光是逆光,層次少,所以適當加大了右側順光區域的比例。下圖起始點就不太妥當,主體過于偏右,讀者看照片時多遵循讀書的習慣,視線從左側掃過大段無效區域才看到主要建筑,使畫面從心理感受上左右失衡。

上圖是正常水平狀態旋轉相機拍攝的全景圖,圖像流暢自然。下圖是有意對遠山部分壓低相機鏡頭拍攝的,這樣遠山就可以比原來看起來高一些。在壓低鏡頭拍攝時,每次曝光的相鄰的畫面其實是錯開的,所以在下圖的中間部分可以看到山頂輪廓線是斷裂的,山腰的陰影也不連續,不過這樣的小缺陷可以在后期通過軟件加以修整。

責任編輯/劉欣