Панорамная фотография: история и особенности

Введение

Широкоугольный фотографический вид сцены.

Панорамная фотография – это техника фотографии, использующая специализированное оборудование или программное обеспечение для создания изображений с горизонтально вытянутым полем зрения. Иногда её называют широкоформатной фотографией. Этот термин также применяется к фотографии, обрезанной до относительно широкого соотношения сторон, например, к привычному формату "letterbox" в широкоэкранном видео. Хотя чёткого разграничения между "широкоугольной" и "панорамной" фотографией нет, "широкоугольный" обычно относится к типу объектива, однако использование такого объектива не обязательно делает изображение панорамой. Снимок, сделанный с помощью сверхширокоугольного "рыбьего глаза", покрывающего стандартный кадр 1:1.33, автоматически не считается панорамой. Панорамным может считаться изображение, поле зрения которого приближается к, или превышает, поле зрения человеческого глаза – примерно 160° на 75°. Обычно это означает, что соотношение сторон составляет 2:1 или больше, то есть изображение как минимум в два раза шире, чем высокое. Полученные изображения имеют вид широкой полосы. Соотношение сторон некоторых панорамных изображений может достигать 4:1 и даже 10:1, охватывая поле зрения до 360 градусов. Как соотношение сторон, так и охват поля зрения являются важными факторами для определения истинного панорамного изображения. Лаборатории фотопечати и производители камер Advanced Photo System (APS) используют слово "панорамный" для обозначения любого формата печати с широким соотношением сторон, а не обязательно фотографий, охватывающих большое поле зрения.

История

Устройство панорамы существовало в живописи, особенно в монументальных росписях, обнаруженных в Помпеях в 20 году нашей эры, как средство создания захватывающего «паноптического» опыта обзора задолго до изобретения фотографии. В столетие, предшествовавшее появлению фотографии, а с 1787 года, благодаря работам Роберта Баркера, панорама достигла пика своего развития: для размещения 360° панорам строились целые здания, в которых даже использовались световые эффекты и движущиеся элементы. Фактически, карьера одного из изобретателей фотографии, Дагера, началась с создания популярных панорам и диорам. Идея и стремление создать детальный городской пейзаж без кисти вдохновили Фридриха фон Мартена. Фон Мартен создал панорамный дагерротип, используя специально разработанную им панорамную камеру. Камера позволяла запечатлеть широкий обзор на одной дагерротипной пластине. Перед зрителем предстает полностью и ярко детализированный городской пейзаж. Разработка панорамных камер была логическим продолжением увлечения панорамой в XIX веке. Один из первых зарегистрированных патентов на панорамную камеру был подан Йозефом Пучбергером в Австрии в 1843 году – это была камера с ручным приводом, полем обзора 150° и фокусным расстоянием 8 дюймов, позволявшая экспонировать относительно большой дагерротип длиной до… Более успешная и технически совершенная панорамная камера была собрана Фридрихом фон Мартенсом в Германии в 1844 году. Его камера, «Мегаскоп», использовала изогнутые пластины и включала важнейшую особенность – набор шестерен, обеспечивающих относительно стабильную скорость панорамирования. После появления процесса коллодирования на мокрой пластине фотографы брали от двух до дюжины полученных альбуминовых отпечатков и соединяли их, чтобы создать панорамное изображение (см. «Сегментированные»). Этот фотографический процесс был технически проще и значительно дешевле, чем дагерротипия. В то время как панорама Порт-Джексона (Новый Южный Уэльс), снятая Уильямом Стэнли Джевонсом с высокой скалы над Shell Cove на Северном берегу, оставалась ненайденной до 1953 года в его альбоме 1857 года, некоторые из самых известных ранних панорам были собраны таким образом Джорджем Н. Барнардом, фотографом армии Союза во время Гражданской войны в США в 1860-х годах. Его работы предоставляли обширные обзоры укреплений и местности, которые высоко ценились инженерами, генералами и художниками (см. «Фотография и фотографы Гражданской войны в США»). В 1875 году Бернард Отто Холтерман и Чарльз Бейлис, приложив значительные усилия, покрыли двадцать три мокрых пластины размером 56 x 46 сантиметров, чтобы запечатлеть захватывающий вид на Сиднейскую гавань. После изобретения гибкой фотопленки в 1888 году панорамная фотография претерпела революцию. На рынок вышли десятки камер, многие из которых имели названия, отражающие дух эпохи: Pantascopic (1862), Cylindrograph survey camera (1884), Kodak Panoram (1899), Wonder Panoramic (1890) и Cyclo Pan (1970). Более портативные и простые в эксплуатации, а также обладающие преимуществом возможности размещения нескольких панорамных снимков на одном рулоне пленки, эти камеры с энтузиазмом использовались в начале XX века такими фотографами, как американский авантюрист Мелвин Ваниман, который популяризировал этот вид фотографии в Австралии, где его приняли как пикториалисты, так и фотографы-почтовики, такие как Роберт Вер Скотт, Ричард Т. Морис (1859–1909), Х. Х. Тилбрук (1884–1937) и Гарри Филлипс (1873–1944).

The device of the panorama existed in painting, particularly in murals as early as 20 A. D. in those found in Pompeii, as a means of generating an immersive 'panoptic' experience of a vista, long before the advent of photography. In the century prior to the advent of photography, and from 1787, with the work of Robert Barker, it reached a pinnacle of development in which whole buildings were constructed to house 360° panoramas, and even incorporated lighting effects and moving elements. Indeed, the careers of one of the inventors of photography, Daguerre, began in the production of popular panoramas and dioramas. The idea and longing to create a detailed cityscape without a paintbrush, inspired Friedrich von Marten. von Marten created panoramic daguerreotype by using a special panoramic camera that he created himself. The camera could capture a broad view on a single daguerreotype plate. In complete and vivid detail, a cityscape is laid out before the viewer. The development of panoramic cameras was a logical extension of the nineteenth century fad for the panorama. One of the first recorded patents for a panoramic camera was submitted by Joseph Puchberger in Austria in 1843 for a hand cranked, 150° field of view, 8 inch focal length camera that exposed a relatively large Daguerreotype, up to long. A more successful and technically superior panoramic camera was assembled the next year by Friedrich von Martens in Germany in 1844. His camera, the Megaskop, used curved plates and added the crucial feature of set gears, offering a relatively steady panning speed. After the advent of wet plate collodion process, photographers would take anywhere from two to a dozen of the ensuing albumen prints and piece them together to form a panoramic image (see: Segmented). This photographic process was technically easier and far less expensive than Daguerreotypes. While William Stanley Jevons' wet collodion Panorama of Port Jackson, New South Wales, from a high rock above Shell Cove, North Shore survived undiscovered until 1953 in his scrap book of 1857, some of the most famous early panoramas were assembled this way by George N. Barnard, a photographer for the Union Army in the American Civil War in the 1860s. His work provided vast overviews of fortifications and terrain, much valued by engineers, generals, and artists alike. (see Photography and photographers of the American Civil War) In 1875, through remarkable effort, Bernard Otto Holtermann and Charles Bayliss coated twenty three wet plates measuring 56 by 46 centimetres to record a sweeping view of Sydney Harbour. Following the invention of flexible film in 1888, panoramic photography was revolutionised. Dozens of cameras were marketed, many with brand names indicative of their era; such as the Pantascopic, (1862) Cylindrograph survey camera (1884), Kodak Panoram (1899), Wonder Panoramic (1890), and Cyclo Pan (1970). More portable and simple to operate, and with the advantage of holding several panoramic views on the one roll, these cameras were enthusiastically deployed around the turn of the century by such photographers as the American adventurer Melvin Vaniman, who popularised the medium in Australia where it was taken up by both Pictorialist and postcard photographers, such as Robert Vere Scott,. Richard T. Maurice (1859 1909), H. H. Tilbrook (1884 1937), and Harry Phillips (1873 1944).

Стереоциклограф

Камера, объединяющая две панорамные камеры с фиксированным фокусом в одном корпусе из красного дерева. Объективы располагались на расстоянии восьми сантиметров друг от друга, между ними был установлен индикатор уровня для помощи фотографу в выравнивании камеры. Часовой механизм перемещал пленку шириной девять сантиметров и одновременно вращал вал, обеспечивающий поворот камеры. Камера позволяла получать панорамную пару размером 9 × 80 см, для просмотра которой требовался специальный видоискатель. Эти изображения в основном использовались для создания карт.

Панорамная камера Wonder

Изготовленная в 1890 году в Берлине, Германия, Рудольфом Штирном, панорамная камера "Чудо" требовала участия фотографа для приведения в движение. Внутри камеры находилась нить, проходящая через отверстие в винте штатива и обмотанная вокруг шкива внутри деревянного корпуса камеры. Чтобы сделать панорамный снимок, фотограф отодвигал металлический колпачок от объектива, запуская экспозицию. Угол поворота можно было установить для обзора в 360 градусов, что позволяло получить негатив длиной 18 дюймов. Во время съемки объектив поворачивался вокруг своей задней узловой точки, а щель экспонировала вертикальную полосу пленки, выровненную по оси объектива. Обычно экспозиция занимала доли секунды. Как правило, такие камеры захватывают поле зрения от 110° до 140° и соотношение сторон от 2:1 до 4:1. Полученные изображения занимали на негативе от 1,5 до 3 раз больше места, чем стандартный кадр 35 мм размером 24 x 36 мм. К камерам этого типа относятся Widelux, Noblex и Horizon. Размер их негатива составляет примерно 24x58 мм. Российская "Spaceview FT 2", изначально артиллерийский дальномер, создавала более широкие негативы, получая 12 кадров на 36-кадровой 35-мм пленке. Камеры с коротким вращением обычно имеют малое количество выдержек и ограниченные возможности фокусировки. В большинстве моделей используется объектив с фиксированным фокусным расстоянием, установленный на гиперфокальное расстояние максимальной диафрагмы, часто около… Фотографы, желающие снимать близкие объекты, должны использовать меньшую диафрагму, чтобы добиться резкости переднего плана, что ограничивает использование камеры в условиях низкой освещенности. Камеры с вращающимся объективом создают искажение прямых линий. Это выглядит необычно, поскольку изображение, полученное с широкой, изогнутой перспективы, просматривается в плоском виде. Для правильного просмотра изображения зрителю необходимо было бы сделать достаточно большой отпечаток и изогнуть его в соответствии с кривизной плоскости пленки. Это искажение можно уменьшить, используя камеру с качающимся объективом и объективом стандартного фокусного расстояния. FT 2 оснащена объективом 50 мм, в то время как большинство других 35-мм камер с качающимся объективом используют широкоугольный объектив, часто 28 мм. Подобное искажение наблюдается и в панорамах, снятых цифровыми камерами с использованием склейки изображений внутри камеры.

Made in 1890 in Berlin, Germany, by Rudolf Stirn, the Wonder Panoramic Camera needed the photographer for its motive power. A string, inside of the camera, hanging through a hole in the tripod screw, wound around a pulley inside the wooden box camera. To take a panoramic photo, the photographer swiveled the metal cap away from the lens to start the exposure. The rotation could be set for a full 360 degree view, producing an eighteen inch long negative. As the photograph is taken, the lens pivots around its rear nodal point while a slit exposes a vertical strip of film that is aligned with the axis of the lens. The exposure usually takes a fraction of a second. Typically, these cameras capture a field of view between 110° and 140° and an aspect ratio of 2:1 to 4:1. The images produced occupy between 1.5 and 3 times as much space on the negative as the standard 24 mm x 36 mm 35 mm frame. Cameras of this type include the Widelux, Noblex, and the Horizon. These have a negative size of approximately 24x58 mm. The Russian "Spaceview FT 2", originally an artillery spotting camera, produced wider negatives, 12 exposures on a 36 exposure 35 mm film. Short rotation cameras usually offer few shutter speeds and have poor focusing ability. Most models have a fixed focus lens, set to the hyperfocal distance of the maximum aperture of the lens, often at around Photographers wishing to photograph closer subjects must use a small aperture to bring the foreground into focus, limiting the camera's use in low light situations. Rotating lens cameras produce distortion of straight lines. This looks unusual because the image, which was captured from a sweeping, curved perspective, is being viewed flat. To view the image correctly, the viewer would have to produce a sufficiently large print and curve it identically to the curve of the film plane. This distortion can be reduced by using a swing lens camera with a standard focal length lens. The FT 2 has a 50 mm while most other 35 mm swing lens cameras use a wide angle lens, often 28 mm. Similar distortion is seen in panoramas shot with digital cameras using in camera stitching.

Полный оборот

Ротационные панорамные камеры, также называемые камерами со щелевым сканированием или сканирующими камерами, способны к вращению на 360° или более. Механизм с часовым заводом или мотором непрерывно вращает камеру и протягивает пленку, синхронизируя ее движение с движением изображения на плоскости изображения. Экспонирование осуществляется через узкую щель. Центральная часть изображения получается очень четкой и равномерной по всему кадру. Цифровые вращающиеся линейные камеры создают панораму 360° построчно. К цифровым камерам этого типа относятся Panoscan и Eyescan. К аналоговым камерам относятся Cirkut (1905), Leme (1962), Hulcherama (1979), Globuscope (1981), Seitz Roundshot (1988) и Lomography Spinner 360° (2010).

Фиксированная линза

Камеры с фиксированным объективом, также называемые flatback, wide view или wide field, имеют фиксированный объектив и плоскую плоскость изображения. Это наиболее распространенный тип панорамных камер, варьирующийся от недорогих камер APS до сложных камер среднего формата 6x17 см и 6x24 см. Панорамные камеры, использующие листовую пленку, доступны в форматах до 10 x 24 дюймов. Камеры APS или 35 мм создают кадрированные изображения с панорамным соотношением сторон, используя небольшую область пленки. Специализированные панорамные камеры с фиксированным объективом 35 мм или среднего формата используют широкоугольные объективы для охвата увеличенной длины, а также всей высоты пленки, создавая изображения с большей шириной, чем обычно. Камеры-обскуры различных конструкций могут использоваться для создания панорамных изображений. Популярная конструкция – «коробка из-под овсянки», представляющая собой вертикальный цилиндрический контейнер, в котором отверстие сделано с одной стороны, а пленка или фотобумага обернуты вокруг внутренней стенки, противоположной отверстию и простирающейся почти до его края. Это создает изображение в форме яйца с углом обзора более 180°. Поскольку они экспонируют пленку за один кадр, камеры с фиксированным объективом могут использоваться с электронной вспышкой, что не всегда возможно с вращающимися панорамными камерами. При плоской плоскости изображения 90° – это максимально широкий угол обзора, который можно захватить в фокусе без значительных широкоугольных искажений или виньетирования. Объективы с углом изображения, приближающимся к 120 градусам, требуют центрального фильтра для коррекции виньетирования по краям изображения. Объективы, захватывающие углы до 180°, обычно известные как «рыбий глаз», демонстрируют сильные геометрические искажения, но обычно имеют меньшее падение яркости, чем ректилинейные объективы. Примеры таких камер: Taiyokoki Viscawide 16 ST D (пленка 16 мм), Siciliano Camera Works Pannaroma (35 мм, 1987), Hasselblad X Pan (35 мм, 1998), Linhof 612PC, Horseman SW612, Linhof Technorama 617, Tomiyama Art Panorama 617 и 624, а также Fuji G617 и GX617 (средний формат (пленка)). Паноморфный объектив обеспечивает полное полусферическое поле зрения без слепых зон, в отличие от катадиоптрических объективов.

Fixed lens cameras, also called flatback, wide view or wide field, have fixed lenses and a flat image plane. These are the most common form of panoramic camera and range from inexpensive APS cameras to sophisticated 6x17 cm and 6x24 cm medium format cameras. Panoramic cameras using sheet film are available in formats up to 10 x 24 inches. APS or 35 mm cameras produce cropped images in a panoramic aspect ratio using a small area of film. Specialized 35 mm or medium format fixed lens panoramic cameras use wide field lenses to cover an extended length as well as the full height of the film to produce images with a greater image width than normal. Pinhole cameras of a variety of constructions can be used to make panoramic images. A popular design is the 'oatmeal box', a vertical cylindrical container in which the pinhole is made in one side and the film or photographic paper is wrapped around the inside wall opposite, and extending almost right to the edge of, the pinhole. This generates an egg shaped image with more than 180° view. Because they expose the film in a single exposure, fixed lens cameras can be used with electronic flash, which would not work consistently with rotational panoramic cameras. With a flat image plane, 90° is the widest field of view that can be captured in focus and without significant wide angle distortion or vignetting. Lenses with an imaging angle approaching 120 degrees require a center filter to correct vignetting at the edges of the image. Lenses that capture angles of up to 180°, commonly known as fisheye lenses exhibit extreme geometrical distortion but typically display less brightness falloff than rectilinear lenses. Examples of this type of camera are: Taiyokoki Viscawide 16 ST D (16 mm film), Siciliano Camera Works Pannaroma (35mm, 1987), Hasselblad X Pan (35 mm, 1998), Linhof 612PC, Horseman SW612, Linhof Technorama 617, Tomiyama Art Panorama 617 and 624, and Fuji G617 and GX617 (Medium format (film)). The panomorph lens provides a full hemispheric field of view with no blind spot, unlike catadioptric lenses.

Цифровая сшивка сегментированных панорам

В цифровой фотографии наиболее распространенным методом создания панорам является съемка серии снимков и их последующее склеивание. Существуют два основных типа: цилиндрическая панорама, используемая преимущественно в обычной фотографии, и сферическая панорама, применяемая для изображений виртуальной реальности. Сегментированные панорамы, также называемые сшитыми, создаются путем соединения нескольких фотографий с небольшим перекрытием полей зрения для формирования панорамного изображения. Для объединения нескольких изображений используется программное обеспечение для склейки. В идеале, чтобы правильно соединить изображения без ошибок параллакса, камера должна вращаться вокруг центра входного зрачка объектива. Программное обеспечение для склейки может корректировать некоторые ошибки параллакса, при этом разные программы демонстрируют различную эффективность в этом отношении. Как правило, специализированное панорамное программное обеспечение справляется с этой задачей лучше, чем встроенные функции склейки в универсальных программах для редактирования фотографий.

Внутрикамерное сшивание панорам

Некоторые цифровые камеры, особенно камеры смартфонов, могут выполнять склейку изображений непосредственно в камере, иногда в режиме реального времени, либо как стандартную функцию, либо с помощью установки приложения для смартфона.

Катадиоптрические камеры

Камеры на основе линз и зеркал (катадиоптрические) состоят из линз и изогнутых зеркал, которые отражают поле зрения в 360 градусов в оптику объектива. Форма зеркала и используемая линза специально подобраны и расположены таким образом, чтобы камера сохраняла единую точку обзора. Единая точка обзора означает, что полная панорама эффективно отображается или просматривается из одной точки в пространстве. Полученное изображение можно просто преобразовать в цилиндрическую или сферическую панораму. Даже перспективные виды меньших полей зрения могут быть точно вычислены. Главное преимущество катадиоптрических систем (панорамных зеркальных объективов) заключается в том, что благодаря использованию зеркал для отклонения световых лучей вместо линз (например, «рыбьего глаза»), изображение практически лишено хроматических аберраций и искажений. Изображение, являющееся отражением поверхности на зеркале, имеет форму бублика, к которому применяется программное обеспечение для создания плоской панорамной картинки. Такое программное обеспечение обычно поставляется компанией-производителем системы. Поскольку вся панорама снимается одновременно, динамические сцены можно захватывать без проблем. Возможно создание панорамного видео, которое находит применение в робототехнике и журналистике. Система зеркальных объективов использует только частичный участок сенсора цифровой камеры, поэтому часть пикселей не используется. Рекомендуется всегда использовать камеру с высоким разрешением, чтобы максимизировать разрешение конечного изображения. Существуют даже недорогие дополнительные катадиоптрические объективы для смартфонов, такие как GoPano micro и Kogeto Dot.

Панорамы полосы

"Каждое здание на Сансет-Стрип" Эда Руши (1966) было создано путем непрерывной фотосъемки фасадов зданий, как они выглядели из кузова пикапа, движущегося вдоль 4 км улицы. В духе ироничной "бесстрастности", характерном для его работ того времени, он опубликовал серию в виде ленты в книге с разворотными страницами, которую предполагалось просматривать с одного или другого конца, чтобы увидеть обе стороны "Стрип" в правильной ориентации. До работы Руши, в 1954 году, Ёсиказу Судзуки создал панорамную книгу-гармошку со всеми зданиями на улице Гинза в Токио, опубликованную в японском издании об архитектуре "Гинза, Каваии, Гинза Хаччо".

Стройщики

Соединительные изображения (для которых используются термины панография и панограмма) — это фотографическая техника, при которой одно изображение собирается из нескольких перекрывающихся фотографий. Это можно сделать вручную с отпечатков или с помощью программного обеспечения для цифрового редактирования изображений, и результат может напоминать широкоугольный или панорамный вид сцены, подобный эффекту сегментированной панорамной фотографии или склейки изображений. Соединительное изображение отличается тем, что перекрывающиеся края между соседними фотографиями не удаляются; край становится частью изображения. Таким образом, «соединительные изображения» или «панография» являются разновидностью фотомонтажа и подмножеством коллажа. Художник Дэвид Хокни — один из первых и важных участников развития этой техники. Благодаря его увлечению человеческим зрением, его стремление передать субъективное восприятие в своих работах привело к ручному монтажу отпечатков размером 10x15 см, обработанных в фотолаборатории (часто нескольких целых) 35-миллиметровых плёнок, как к решению этой задачи. Он назвал полученные монтажи «соединителями», и одним из самых известных является «Шоссе Перлблоссом», хранящийся в музее Гетти. Его группа называлась «Соединители Хокни», и он до сих пор создает живопись и фотографии в этой технике. Серия Яна Диббетса «Голландская гора» (ок. 1971 г.) основана на склейке панорамных последовательностей для создания горы из голландского побережья.

Возрожденцы

В 1970-х и 1980-х годах группа художественных фотографов обратилась к панорамной фотографии, изобретая новые камеры и используя найденные и модернизированные антикварные камеры для возрождения этого формата. Среди новых мастеров панорамы были Кеннет Снелсон, Дэвид Ависон, Арт Синсабо и Джим Алиндер.

Цифровые швы

Андреас Гурский часто использует цифровую склейку в своих панорамных изображениях большого формата.