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任务1.1
拍摄VR全景图

【任务描述】

制作VR全景图需要先使用拍摄设备捕捉整个场景的图像信息,即使用拍摄设备进行旋转拍摄取景,以手机、720云全景云台、手机夹座、三脚架和无线手机遥控器等为设备,进行安装、调试和拍摄,得到一组VR全景图片。

【任务要求】

·掌握摄影相关知识。

·了解透视与视差。

·了解图片的拼接原理与接片技术。

·掌握拍摄设备的安装。

·掌握设备的调试。

·掌握手机照片参数的设置。

·掌握VR全景图片的拍摄。

【知识链接】

说起VR全景拍摄,很多人会觉得所需设备门槛非常高,需要专业的单反相机、鱼眼镜头、无人机、节点云台等。接下来将讲解在没有专业设备的情况下,如何使用手机进行拍摄,揭晓VR全景图的拍摄过程。

VR全景摄影涉及图片的清晰度、分辨率,相机和镜头的拍摄范围,镜头视差和透视关系,畸变等问题,以及普通平面图接片的类别及方法。

1.1.1 摄影相关知识

通常,标准的VR全景图是一张画面比例为2:1的图像,其实质就是等距圆柱投影所得到的展开图像。等距圆柱投影是指将球体上的各个点投影到圆柱体侧面上的一种投影方式,投影完之后再展开就得到一张长宽比为2:1的矩形图像。一个球体展开成平面的步骤如图1-1所示。VR全景图也是静态图像,它和普通照片的基本原理是相同的,只是图像的上下两端会被拉伸。将投影方式改为直线投影,或者使用全景播放器播放全景图就可以看到正常无变形的画面。

图1-1 球体的展开

VR全景摄影也是摄影技术的一个门类,学习VR全景摄影之前,首先需要对摄影这门技术的基本术语和原理进行学习。摄影技术所涉及的知识点非常多,本项目对摄影涉及的重要知识进行了梳理和讲解。在学习摄影的过程中,还需要多思考如何将摄影技术应用在VR全景摄影中,这样的VR全景作品才会更加出彩。

1. 基础概念

摄影又称摄影术,就是人们通过相机把反射在景物上的光线通过镜头投射在感光元件上感光而形成影像的过程。相机成像的原理和景物在人眼视网膜上成像的原理相同,人通过眼睛看景物会在视网膜上形成影像,摄影是通过相机使光线在感光材料(胶片)上形成潜影,从而记录下被摄物的过程。

被摄物发出的光线被相机镜头汇聚,由摄影者调整镜头和曝光等参数,使其在感光材料平面产生清晰的影像,相机便可以记录下想要的内容。

理解了这个基本原理,就可以开始了解影响影像的因素有哪些了,通过调整这些因素,获得自己想要的画面是一个摄影师的基本技能,下一步才是随心创作。

如果想要拍摄出一个优秀的摄影作品,还需要对摄影相关的参数和基本概念有一个清楚的认识,例如相机的成像原理、光圈、快门速度、感光度等。

2. 图像分辨率

自从摄影技术出现以后,人们一直在追求创造一个与人眼相媲美,甚至超过人眼的相机来记录更大、更清晰的图像。那么相机的分辨率和像素是什么呢?

首先需要了解像素,像素是组成图像的最基本元素,而分辨率是指图像中存储的信息量,是用于度量图像内数据量多少的一个参数。通常表示成ppi(Pixel Per Inch,每英寸像素数)和dpi(Dots Per Inch,每英寸点数)。ppi和dpi常会出现混用现象。从技术角度说,“像素”(P)只存在于计算机显示领域,而“点”(D)只出现于打印或印刷领域,请注意分辨。

日常提到的300ppi就是每英寸上有300个像素点。如图1-2所示的圆脸的大小在100%缩放的情况下与本书的正文文字一样大,但是放大后就可以看到整齐排列的像素点。在分辨率低的情况下适当放大图片就可以看到像素点,在稍大一些的屏幕上观看分辨率比较低的图片,会感到图片模糊。为了保证每英寸的画面上拥有更多的像素点,在做大幅的喷绘时,要求图片分辨率要高。

图1-2 像素图

可见,图像分辨率决定了图像输出的质量,另外,图像分辨率和图像尺寸(高和宽)的值一起决定了图像文件的大小。图像的分辨率越高,尺寸越大,图像文件占用的磁盘空间就越大。如果保持图像尺寸不变,将图像分辨率提高1倍,则其文件大小增大为原来的4倍。

常说相机最大有多少像素,就是指相机中CCD(Charge-coupled Device,电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)感光元件芯片上最大像素点的多少。相机感光元件(CCD/CMOS)为相机中间的感光装置,如图1-3所示,其密集排列的像素点越多,拍摄出的图像分辨率就越高。感光元件放大后得到的示意图(并非真实放大拍摄),如图1-4所示,数码相机的最大分辨率也是由感光元件的生产工艺决定的。就同类数码相机而言,最高像素数量越多,通常相机的档次越高。

图1-3 CCD/CMOS

图1-4 感光元件

例如,2400万像素的微单相机所记录的最大图像尺寸为6000×4000像素,通常按照350dpi的印刷标准,最大可输出20in×13.3in(对角线为24in)画布的图像(当然也可以通过PS处理降低dpi,从而获得更大尺寸画布的图像),所以如果想要获得更大并且清晰的图片可以使用相机感光元件更大的数码相机。

人眼就好比一台像素高达5亿的“超级相机”,目前使用的相机所能记录的图像像素值距离人眼的像素值还差很多。

3. 镜头视角

众所周知,使用长焦镜头拍摄出来的照片画面范围会比较小,而使用广角镜头拍摄出来的照片画面范围会比较大。从拍摄物体的左右边缘作引向视点的两根直线所形成的夹角就是镜头视角,这是以成像画幅的尺寸定义的视角,如图1-5a所示。除此之外,视角还可以以镜头可视范围定义,即镜头中心点到成像平面对角线两端所形成的夹角也是视角,如图1-5b所示。一般以镜头可视范围来定义镜头视角。

图1-5 镜头视角

视场角(FOV)是指镜头所能覆盖的范围大小。有很多摄影师疑惑:我明明用了广角镜头却拍摄不出大场景效果的图像,这是怎么回事呢?这就需要弄懂摄影中的像场和视角等概念了。

4. 相机的画幅

从镜头视角和视野之间的关系可以看出,视角实际上是镜头的开口角度,视野是镜头在相应距离内可以拍摄的物体的范围,因为镜头是圆形的,所以镜头的视野也是圆形的。

但人们看到的照片显然是矩形的,为什么说视野是矩形的?这是拍摄时存在像场的缘故,像场即在镜头视野范围内可清晰成像的区域。

为了符合人们的视觉习惯,相机的感光元件是矩形的,如图1-6所示。为了保证拍摄出来的照片是矩形的,就不能让感光元件的最大幅面超过镜头像场的范围,这样拍摄出来的照片才是清晰的。

图1-6 相机的感光元件

换句话说,我们看到的照片只是镜头像场区域的一部分。不同相机的传感器是不同的,一些广角镜头不能捕获大型场景的影像,可能是因为这些相机不是全画幅相机。以前的相机是用胶片作为感光元件进行图像记录,但现在是用电子感光元件进行图像记录。就像胶片有很多尺寸一样,数码时代不同的相机画幅代表了不同尺寸的感光元件(包括CCD和CMOS)。感光元件的面积越大,捕捉到的光越多,摄影性能就越好。自诞生以来,数码相机一直有多种尺寸的传感器,不同的传感器有不同的名称,例如全画幅、APS-C画幅、M4/3画幅、1in等,图1-7所示为它们所对应的尺寸大小。

图1-7 传感器尺寸

画幅是对相机中感光元件大小的一种称呼,人们通常称拥有全画幅感光元件的相机为全画幅相机,画幅为感光元件大小的单位。全画幅相机的感光元件尺寸为36mm×24mm。全画幅是针对传统的35mm胶卷的尺寸(也可以称为35mm画幅,如图1-7所示,其对角线尺寸为43.4mm)来说的。

为什么要制造不同大小的传感器呢?在胶片行业还未衰落,还需要讨论使用胶片相机好还是数码相机好的时代,想要快速提高数码相机的市场占有率,必须要降低成本。当时传感器的成本十分高昂,尤其是全画幅传感器,各个厂商开始将传感器做小,以达到降低成本的目的,于是介于成本和画幅之间,市场所能接受的平衡点的产物诞生了——APS-C画幅传感器的数码相机。

全画幅传感器可以将镜头转化的像场完整地记录下来,但是APS-C画幅传感器只可以记录像场的一部分,就像是对全画幅传感器记录的影像进行剪裁后所获得的画面。APS-C画幅覆盖的像场更小,如图1-8所示。

图1-8 画幅比较

VR全景摄影可将小画幅照片“变”成大画幅照片。

在镜头焦距、拍摄距离和传感器密度相同的情况下,相机所能记录的场景大小由传感器的尺寸所决定。传感器的尺寸越大,所能记录的场景就越大,画幅就越大,照片输出尺寸就越大,成像表现自然就更好。但是像飞思、哈苏、宾得等公司的顶级全画幅相机价格都高达20万元左右,普通消费者根本难以负担。一般对于初学者而言,销量比较大的单反、微单相机往往是APS-C画幅相机和全画幅相机,它们在售价与性能上有着不错的平衡,但是很多商业摄影都需要大画幅出图,这时就可以通过数码接片来解决此类问题。使用APS-C画幅相机,通过中长焦镜头为一个场景拍摄多组照片再进行后期拼接,就可以将一张照片的像素值提升至上亿。至于拍摄方法,会在任务实施中进行详细讲解。这里的拍摄方法与VR全景的拍摄方法同理,这样就可以使手上的小画幅照片“变身”为大画幅照片,从而为你的创作空间打开一扇窗。

5. 镜头焦距

镜头焦距是指镜头光学后主点到焦点的距离,是镜头的重要性能指标。

前面提到视场角是指镜头所能覆盖的范围大小,镜头的焦距是镜头另一个非常重要的指标,它决定了该镜头拍摄的被摄物在传感器上所形成的影像大小。假设以相同的距离面对同一被摄物进行拍摄,那么镜头的焦距越长,则被摄物在传感器上所形成的影像就越大。

镜头焦距的长短决定了成像大小、视场角大小和景深,以及画面的透视强弱。根据不同的用途,相机镜头的焦距差别很大,有短到几毫米的镜头,例如10mm焦距的镜头,可用于风光摄影等;也有几百毫米长的镜头,例如200mm焦距的镜头,可用于鸟类摄影等。根据焦距和拍摄范围,镜头可分为鱼眼镜头、广角镜头、标准镜头和长焦镜头等。

在同一位置用不同焦距的镜头拍摄景物并进行对比,如图1-9所示,可以看到24mm焦距的镜头视野宽广,取景范围大,容纳的景物多;105mm焦距的镜头视野窄,取景范围小,容纳的景物少。

图1-9 同一位置不同焦距的镜头拍摄景物

总的来说,焦距数值越小,焦距越短,视野越宽广,取景范围就越大,反之亦然。

6. 画幅的等效焦距

目前有很多不同类型的相机画幅,这里有一个问题需要特别注意,如果使用APS-C画幅相机,安装的镜头上标注的焦距其实不是真实的焦距。通过对画幅的理解可以知道,APS-C画幅传感器只可以记录像场的一部分,就像是对全画幅传感器记录的影像进行剪裁后所获得的画面,所以APS-C画幅传感器的取景范围变小了,这会导致画面被放大,这时就需要计算出等效焦距。那等效焦距怎么计算呢?

将不同尺寸的感光元件上成像的视角转化为全画幅相机上同样的成像视角所对应的镜头焦距,这之后的焦距就是等效焦距。全画幅传感器的焦距转换系数是1.0,可以理解为全画幅相机上的镜头实际焦距是多少,等效焦距就是多少。

APS-C画幅传感器相机的焦距转换系数与品牌有关,通常尼康、索尼、富士公司相机的焦距转换系数是1.5,佳能公司相机的焦距转换系数为1.6,实际焦距乘以1.5或者1.6就是这些相机镜头的等效焦距,相当于画面放大了1.5倍或1.6倍。

不同画幅相机的等效焦距计算方法为:实际焦距×对应的焦距转换系数。

例如,18~55mm焦距的镜头,如果搭配一个APS-C画幅相机,虽然它的广角端实际焦距是18mm,但转化为等效焦距就是27mm,所以只要记住使用的相机机身的焦距转换系数,然后乘以实际焦距,就能知道这个镜头放在自己的相机机身上的等效焦距到底是多少了。充分了解这一点,在后期利用拼接软件进行拼接处理的时候按照等效焦距进行填写,才可以成功识别并拼接。

27mm的等效焦距视角只能算是广角。对于等效焦距要记住:只要机身不是全画幅的,就有焦距转换系数,就要考虑等效焦距。这也就是用广角镜头拍不出大场景效果图像的原因。

1.1.2 视差概念

相机视点就犹如画中的观察点,我们可以通过这样的透视方法拍摄长卷、长条壁画等。如果不移动观察点,就很难将一个长条的画作清晰、完整地记录下来。使用透视方式对壁画进行拍摄,拍摄出的图像一般在相邻两个方向的交接位置会有脱离现实的感觉(往往还伴随着拼接的交错)。

1. 视差

这里的视差是视点误差的意思,VR全景摄影的视差问题是非常值得注意的,所以这里介绍的概念需要认真理解。如果能理解视差概念,就会知道为什么VR全景摄影有错位产生了,这样才可以完美地拼接出一张VR全景图。

人眼之所以能形成立体的视觉,主要是因为左、右眼看到的不同画面所构成的视差。视差指的是在有两个以上的、前后有一定距离的垂直物体的场景中,如果观察位置发生位移,所观察图像中的物体也会发生位移的现象。例如,人有两只眼,它们之间大约相隔65mm,当观看一个物体,两眼视轴辐合在这个物体上时,物体的影像将落在两眼视网膜的对应点上。这时如果将两眼视网膜重叠起来,它们的视像重合在一起,即会看到单一、清晰的物体。但人类的左眼和右眼看到的图像是不一样的,大脑会将左右眼看到的不同图像进行合成,从而形成立体视觉,如图1-10所示,并可以辨别图像的深度信息,所以人眼可以看到三维世界。

图1-10 双眼的视差产生立体视觉示意图

现在很多3D技术就是通过视差的概念来模拟立体效果的。计算机想要模拟人类视觉,只需要利用两台相机拍摄出左、右眼两个视角的图像,再将两个不同的画面分别给左眼和右眼观看,这样就可以把二维的图像转变成三维的了。

如果将右手伸出一根手指,闭上左眼,睁开右眼,让手指和远处墙角的竖线重合,三点一线,这时候手指不动,闭上右眼,睁开左眼,会发现手指与远处墙角的竖线不重合了,墙角的竖线往左偏移了一段距离。同理,如果把头横过来,手指也横置,与墙角的横边重合,双眼交替睁开也会导致之前的三点一线发生位移,这就是视差导致的结果。在这个实验当中,人眼所在的这个观察位置称为视点。当前景和后景的位置没有发生变化时,视点的位置如果发生变化,所看到的景象也是不一样的。

前面说到3D技术是利用视差的概念来模拟立体效果的,但是VR全景摄影就是要尽可能地减少视差的存在,才可以将两个相邻的画面更好地拼接起来。要保证相邻的每两个画面没有位移,就需要使镜头围绕一个圆心旋转来记录画面。如何才能使镜头围绕着一个圆心旋转记录画面呢?这时需要了解镜头最小视差点的概念。

2. 镜头最小视差点

镜头最小视差点又称镜头节点,拍摄VR全景图时需要让镜头围绕一个圆心旋转并进行拍摄,但是在拍摄的过程中,随便找一个圆心是不行的,必须让相机围绕镜头节点旋转,这样才可以拍摄出没有错位的VR全景图素材。

镜头节点是指相机镜头的光学中心,光线穿过此点不会发生折射。在镜头的光轴中有一对特殊的点,即折射点 P Q ,如图1-11所示,前方的点( P 点)一般称为“物方节点”,后方的点( Q 点)一般称为“像方节点”。在拍摄时,从镜头前方物方节点射入的光线会以相同的方向从像方节点射出,不会发生折射。这里所说的节点不是真正意义上的一个中心点,一般是从 P Q 两点中间选择一个对视差影响最小的点。

图1-11 折射点

拍摄时,通过镜头节点的光线在成像面上不会产生折射,镜头转动时被摄物(远、近物体)也就不会发生位移,因此要拍摄出完美的VR全景照片就要把镜头节点作为旋转中心,这样拍摄的多张照片中的物体都不会发生位移,从而可以完美地合成一张VR全景图。

单张照片拍摄不涉及视差问题,而数码接片或VR全景摄影是通过多幅画面拍摄组合而成的,如果相机发生位移,就会出现视差,导致拍摄的图像中物体发生位移,进一步导致后期的拼接过程无法配准对齐或者拼接不严谨,从而影响照片的拼接质量。

图1-12所示的红点位置是8~15mm镜头大概的节点位置,在拍摄VR全景图时,需要精准地找到这个镜头节点,围绕这个点旋转并进行拍摄,这样才可以避免出现视差。对定焦镜头来说只有一个固定的镜头节点,而对于变焦镜头来讲,则可以有很多镜头节点,因为在改变焦距时,镜头节点随着镜头的机械变化会影响光线的折射。后面会讲解如何找到变焦镜头在不同焦距下的镜头节点,以及如何让相机准确地围绕着镜头节点旋转。

图1-12 相机上的节点位置

1.1.3 图片拼接原理

刚才讲到要围绕镜头节点旋转并进行拍摄,才可以将相邻的两张图片进行拼接。通常使用软件通过算法进行拼接,主要原理是计算出相邻两张图片的位置关系,将其融合成为一张图片。目前主流的拼接软件有Photoshop、PTGui。拼接软件主要使用的拼接算法有两种,分别是基于区域特征拼接算法和基于光流特征拼接算法,这里主要介绍前者。

1. 基于区域特征拼接算法

基于区域特征拼接算法是最为传统和应用最普遍的算法之一。基于区域特征拼接算法从待拼接图像的灰度值出发,对待配准图像中的一块区域与参考图像中的相同尺寸的区域,使用最小二乘法或者其他数学方法计算其灰度值的差异,据此来判断符合拼接图像重叠区域的相似程度,由此得到待拼接图像重叠区域的范围和位置,从而实现图像拼接。

基于区域特征拼接算法是根据像素信息导出图像特征,然后以图像特征作为标准来搜索和匹配图像重叠部分相应特征区域的拼接算法。这种拼接算法具有比较好的稳定性。基于区城特征拼接算法有两个操作步骤:先提取特征,再对特征进行匹配。

例如,如图1-13所示,每对图片(图片1和图片2)之间都有25%的重叠。首先,从两个图像中提取具有明显灰度变化的点、线和区域;再将两个图像的特征集中,利用匹配算法尽可能将具有对应关系的特征位置对齐;最后将对齐的图像进行融合。

图1-13 上下、左右图片有重叠

2. 成功拼接图片的关键

VR全景图的拼接算法都基于两个画面的相关性,将相关性作为拼接的参考元素才可以成功拼接,所以我们拍摄的相邻两张图片必须要有足够的,能提供给计算机识别和计算位置关系的重叠画面样本,这是成功拼接图片的必要条件。

在VR全景图中,所拍摄的相邻两个画面的图片至少要保证有25%的重叠才可以有效地拼接,在25%的重叠中要保证有足够多的有特征的画面。如果相邻画面都为相同的纯色(如无云的蓝天、纯白色的墙壁等),就很难计算出相邻画面的位置关系,导致无法成功拼接。我们可以通过制造一些同时出现在两个画面中的特征,或者记录更大面积的重叠画面来保证图片拼接成功。

如图1-14所示,待拼接的图片素材共有5张,这里就有5个重叠区域,红色区域是相互重叠的内容,这样图片1和图片2就可以通过拼接软件进行拼接处理。这5张图片素材两两重叠就可以拼接出水平视角为360°的影像,如果中间有1张图片缺失,就会导致整个图片无法完整拼接,所以相邻图片之间的相互重叠是必需的。

图1-14 重叠图片

1.1.4 接片技术

接片是指将实际场景从左到右(或从右到左,或从上到下)分解成多个片段,使用相机有限的画幅对每个片段有规律地进行采集取景,完成所有拍摄后,在后期制作中将各个片段无缝拼接在一起。通过这种方式得到的是具有超大面幅的高像素图像,这种方式特别适合拍摄大型场景。拍摄素材时使用的镜头焦距越长,拼接时用到的照片张数越多,获得的图像尺寸越大,细节表现就越好。但是对于VR全景图而言,对细节的需求并非必要。一般场景可以用鱼眼镜头拍摄,而特殊场景,例如具有丰富细节和有保留价值的场景,则可以使用焦距较长的镜头来拍摄。

普通的单幅摄影不存在视差问题,而接片和VR全景摄影的视差则是一个关键问题。随着现代数码接片技术的发展,后期拼接软件已经可以在一定程度上缝合拍摄时有视差的源图像。因而可以将接片按照不同的视差分为两类,分别是固定机位单视点接片和移动机位多视点接片,这里主要介绍固定机位单视点接片。

1. 固定机位单视点接片

固定机位单视点接片即无视差或最小视差的数码接片。其特点是拍摄源图像时,以镜头节点为相机的旋转中心,进行水平和垂直方向的旋转拍摄,这样可以保证在任何场景下拍摄的照片都容易拼接且接片质量高,可以达到很好的效果。

球形接片拍摄(VR全景图):对着景物将其影像信息全部记录下来,从而拼接成VR全景图,如图1-15所示。

图1-15 VR全景图

2. 透视带来镜头畸变

镜头畸变实际上是光学透镜固有的透视失真的总称,也就是透视原因造成的失真,通常是沿着透镜半径方向分布的畸变。出现镜头畸变的原因是光线在远离透镜中心的地方比靠近中心的地方更加弯曲,这种畸变在使用普通或廉价镜头拍摄的画面中表现得更加明显,这种失真对于照片的成像质量是非常不利的。

镜头畸变主要包括枕形畸变和桶形畸变两种,如图1-16所示。成像仪光轴中心的畸变为0,沿着镜头半径向边缘移动,畸变会越来越严重。使用鱼眼镜头拍摄的画面会出现非常严重的透视畸变,这种镜头会有意地保留影像的桶形畸变,用以夸大其变形效果,拍出的画面除了中心部位以外,其他部分的直线都会变成弯曲的弧线。

图1-16 枕形、桶形畸变图

如何避免画面变形呢?

(1)选择优质的镜头进行取景 控制畸变对使用广角镜头拍摄来说很重要。如果想拍摄出横平竖直的建筑,可以使镜头的取景范围尽量大,镜头的中心靠近物体中心,再让相机后背(屏幕)与物体尽量平行,这样可以较好地解决透视带来的畸变问题。为了解决透视带来的畸变问题,镜头厂商制作了一种“移轴镜头”,它可以将相机固定,通过上下或左右移动镜头前半部分,被摄物的正面与位于固定位置的胶片可以保持平行。这是消除透视带来的畸变比较好的办法,也是建筑摄影师总是使用机背与视线平行的方法取景的原因;但是它也有相应的弊端,例如拍摄的效率会变低,有时候画面视野不够,无法将被摄物收全。

(2)通过软件矫正镜头畸变 对于使用鱼眼镜头拍摄的画面,可以通过软件将枕形畸变的图像或者桶形畸变的图像调整为人眼观看到的效果。注意在使用鱼眼镜头拍摄时需要尽量扩大取景范围。例如我们通过PTGui软件矫正使用鱼眼镜头拍摄的图像(见图1-17),将画面矫正为直线镜头的效果(见图1-18),画面四周会被拉伸,通过裁切保留中间畸变最小的位置(见图1-19),这样图像就与人眼观察的效果一致了。

图1-17 鱼眼镜头拍摄的图像

图1-18 直线镜头的效果

图1-19 裁切后效果

1.1.5 拍摄设备的选择

微课

使用手机拍摄VR全景图片,需要有以下4种主要设备:

1)记录画面的设备。一部具备拍照功能的手机,任意品牌均可,但照相机的分辨率越高,VR全景图片的分辨率就越高,如图1-20所示。

2)720云全景云台。例如720云专业版全景云台,如图1-21所示。720云全景云台的结构如图1-22所示。

图1-20 手机

图1-21 720云全景云台

图1-22 720云全景云台结构

3)支架。三脚架、手机夹座等可以立在地面上的支架均可,如图1-23所示。

图1-23 三脚架、手机夹座

4)无线手机遥控器。蓝牙遥控器、控制手机的线控耳机等均可(主要为了方便拍摄,非必备品),如图1-24所示。

图1-24 蓝牙遥控器

微单相机与手机的拍摄方法大致是一样的,项目2会详细讲解使用微单相机拍摄VR全景图的方法。

1.1.6 实例1设备安装与设置

微课

接下来对手机和全景云台的安装进行讲解。

首先组装720云全景云台,如图1-25所示;再将手机固定到720云全景云台上,如图1-26所示。

图1-25 安装720云全景云台

图1-26 固定手机

1. 设备的安装

按照图1-27所示安装手机的目的就是在拍摄VR全景图片时让手机的镜头以主摄像头为圆心进行旋转。

1)确定手机的主摄像头。打开相机应用后,用手遮住一个镜头即可判断哪个是主摄像头,遮住该摄像头后,屏幕变黑,即为主摄像头。摄像头的横轴要对准全景云台立臂上方旋转轴的位置,如图1-27所示。

2)摄像头的竖轴要对准720云全景云台的一体水平板与脚架连接轴的位置,参考红色箭头位置进行安装,如图1-27所示。

3)如果是其他类型的手机,只需要移动一体水平板,调整立臂的位置即可,如图1-28所示。

图1-27 移动全景云台及手机

图1-28 苹果手机位置

2. 手机的设置

具体操作步骤如下:

1)打开手机上的相机,设置手机照片选项的“分辨率”为“5000万像素”,“拍摄角度”为“超广角”,设置HDR(高动态范围成像,用来实现比普通数字图像技术更大曝光动态范围,即更大的明暗差别的一组技术)为AUTO,打开AI场景增强(通过摄像头进光,对被摄物光线场景进行人工智能分析计算后,自动匹配拍照模式的功能),如图1-29所示。

2)单击右上角的“三点” 按钮,将“画面比例”设置为4:3,如图1-30所示。

3)单击“设置”按钮,打开“设置”对话框,开启网格线和水平仪,如图1-31所示。

图1-29 手机参数设置1

图1-30 手机参数设置2

图1-31 手机参数设置3

使用这种方式安装手机就是为了避免视差,可测试一下这样安装手机后,左右旋转手机或者上下旋转手机时是否都是将主摄像头作为圆心进行旋转的。将所看到的场景按前后、左右、上下的顺序有计划地拍摄下来就是VR全景图的拍摄方法。

1.1.7 实例2VR全景图的拍摄

微课

在使用手机拍摄VR全景图时需要注意一个问题。打开手机上自带的相机,可以看到手机上通常有个全景功能,如图1-32所示,这个全景功能是无法拍摄出我们需要的VR全景图的。它拍出的全景图是宽幅接片全景图,无法完整记录天空和地面,所以无法拼接成真正意义上的VR全景图。

在取景的时候,把当下眼睛所能够看到的景象围绕一个视点全部记录下来,就可以拼接成一张完整的VR全景图。

在拍摄之前,要对手机进行曝光锁定设置,这是为了保证拍摄的每一张照片明暗度都是一致的,这样拼接出来的照片才没有违和感。

1)选择曝光点时,为了方便后期处理,前期拍摄要做到“宁欠勿曝”。这个时候可以选择整个环境中偏亮的地方,例如户外等。以OPPO手机为例,长按屏幕,屏幕上方会显示自动曝光锁定和自动对焦锁定,使用安卓系统的手机可以手动调整锁定参数。

2)拍摄的时候拍摄者要站在手机后面,防止将自己拍入画面中。

3)拍摄的时候可以用手机的蓝牙遥控器控制。打开手机蓝牙,连接蓝牙遥控器,如图1-33所示,这样可以提高拍摄效率,也可以防止手机抖动导致画面模糊。

图1-32 手机拍摄全景图

图1-33 蓝牙连接

4)如果使用三脚架,三脚架尽量不要张得太开,应稍微集中一些,这样拍摄的面积就会大一些,拼接起来更方便。

5)先确定拍摄设备取景范围的大小,通过保证每相邻两张素材至少有25%的重叠来确定拍摄素材的数量,通过反复试拍,手机一圈拍摄5张就能保证相邻画面重叠25%。

6)选定拍摄地点,如白公馆。白公馆位于重庆沙坪坝区歌乐山,是一处后人缅怀英烈的革命遗迹。用手机在0°位置拍摄第一张,然后顺时针旋转72°,拍摄第二张,以此类推,每旋转72°拍摄1张,360°水平共拍摄5张,如图1-34所示。

图1-34 水平位置拍摄5张

7)调节720云全景云台的竖滑板,使之上仰45°,在0°位置拍摄第一张,顺时针旋转72°拍摄第二张,然后每旋转72°,拍摄1张,360°上仰共拍摄5张,如图1-35所示。

图1-35 上仰45°拍摄5张

8)调节720云全景云台的竖滑板,使之下俯45°,在0°位置拍摄第一张,顺时针旋转72°拍摄第二张,然后每旋转72°,拍摄1张,360°下俯共拍摄5张,如图1-36所示。

图1-36 下俯45°拍摄5张

9)翻转720云全景云台的竖滑板为90°,手机屏幕垂直向上拍摄第一张照片。再将720云全景云台的水平滑板旋转90°,拍摄第二张照片(第一张照片拍摄时手机呈南北朝向放置,第二张照片拍摄时手机呈东西朝向放置),如图1-37所示。

10)将720云全景云台竖滑板垂直向下90°,并在三脚架轴心处地面上做一个记号;将720云全景云台竖臂外翻,水平移动三脚架,使镜头中心对准原三脚架轴心,拍摄地面一张;垂直移动三脚架,使镜头中心对准原三脚架轴心,再拍摄地面一张(第一张照片拍摄时手机呈南北朝向放置,第二张照片拍摄时手机呈东西朝向放置),这样就完成了全部的拍摄,如图1-38所示。

图1-37 补天拍摄两张

图1-38 补地拍摄两张

VR全景图需要拍摄19张素材图,在拍摄的画面下方有手机旋转方位与之对应。通过图1-34~图1-38所示可以看出,手机是从中(水平)、上(仰拍)和下(俯拍)3个方向共旋转3圈进行拍摄的。

【任务实施】

实训1 小场景的拍摄

小场景是范围较小的场景,如室内、小广场等,用OPPO Find X3手机拍摄小场景VR全景图的具体操作步骤如下:

1)将手机放在720云全景云台上,手机主摄像头的横轴对准720云全景云台立臂上方旋转轴的中心位置,竖轴要对准720云全景云台一体水平板与脚架连接轴的位置,如图1-27所示。

2)打开手机上的相机,设置相机为“照片”,“分辨率”为“5000万像素”,“画面比例”为“4:3”,“拍摄角度”为“超广角”,如图1-29和图1-30所示。

3)单击“设置”按钮,打开“设置”对话框,开启网格线和水平仪,如图1-31所示。

4)开启AI场景增强,将HDR设置为AUTO。

5)为保证每相邻两张素材至少有25%的重叠来确定拍摄素材的数量,本手机为旋转72°,就可保证相邻两张素材有25%的重叠,镜头广角越大,旋转角度越大,拍摄张数越少,工作效率越高。

6)先将手机平行放置,0°拍摄1张,然后顺时针每转动72°拍摄1张照片。将720云全景云台的分度台定位旋钮拧紧后,每转动60°,720云全景云台就会给出一个到达60°的触感反馈,再顺时针旋转12°,仔细看一下转盘的度数,拍摄1张,手机转动一圈合计拍摄5张照片,如图1-39所示。

7)将720云全景云台的竖滑板向上仰45°,0°拍摄1张,然后每转动72°拍摄1张照片,手机转动一圈合计仰拍5张照片,如图1-40所示。

图1-39 平行拍摄的角度(一)

图1-40 仰拍角度(一)

8)将720云全景云台的竖滑板向下调45°,0°拍摄1张,然后每转动72°拍摄1张照片,手机转动一圈合计俯拍5张照片,如图1-41所示。

9)补天拍摄(备用)。翻转720云全景云台的竖滑板为90°,手机屏幕垂直向下拍摄1张照片,手机旋转90°再拍摄1张照片(第一张照片拍摄时手机呈南北朝向放置,第二张照片拍摄时手机呈东西朝向放置),如图1-42所示。

图1-41 俯拍角度(一)

图1-42 补天拍摄(一)

10)补地拍摄。将720云全景云台竖滑板垂直向下旋转90°,并在三脚架轴心处地面上做一个记号;将720云全景云台竖臂外翻,水平移动三脚架,使镜头中心对准原三脚架轴心,拍摄地面1张;垂直移动三脚架,使镜头中心对准原三脚架轴心,再拍摄地面1张(第一张照片拍摄时手机呈南北朝向放置,第二张照片拍摄时手机呈东西朝向放置),这样就完成了全部的拍摄,如图1-43所示。

图1-43 补地拍摄(一)

实训2 大场景的拍摄

大场景是指范围较大的场景,如在足球场、大广场中心拍摄等,有时用超广角拍摄5张图片,无法拼接成VR全景图片。这时可以增加拍摄张数,比如6张,这样会更容易拼接出VR全景图片。用OPPO Find X3手机拍摄大场景VR全景图片的具体操作步骤如下:

1)打开手机上的相机,设置相机为“照片”,“分辨率”为“5000万像素”,“画面比例”为“4:3”,“拍摄角度”为“超广角”。

2)让手机镜头以主摄像头为圆心进行旋转,将手机旋转至与地面垂直的状态,调节竖滑板,移动720云全景云台的快装夹座、快装板和手机,横轴对准720云全景云台立臂上方旋转轴的位置。

3)移动720云全景云台的一体水平板,竖轴对准720云全景云台一体水平板与脚架连接轴的位置,如图1-27所示。

4)先将手机平行放置,0°拍摄1张,然后顺时针每转动60°拍摄1张照片。将720云全景云台的分度台的定位旋钮拧紧后,在每转动60°的时候,720云全景云台会给出一个达到60°的触感反馈,再仔细看一下转盘的度数,拍摄1张,手机转动一圈合计拍摄6张照片,如图1-44所示。

图1-44 平行拍摄的角度(二)

5)将720云全景云台的竖滑板向上仰45°,0°拍摄1张,然后顺时针每转动60°拍摄1张照片,手机转动一圈合计仰拍6张照片,如图1-45所示。

6)将720云全景云台的竖滑板向下调45°,0°拍摄1张,然后顺时针每转动60°拍摄1张照片,手机转动一圈合计俯拍6张照片,如图1-46所示。

图1-45 仰拍角度(二)

图1-46 俯拍角度(二)

7)补天拍摄(备用)。翻转720云全景云台的竖滑板为90°,手机垂直向下拍摄1张照片,手机旋转90°再拍摄1张照片(第一张照片拍摄时手机呈南北朝向放置,第二张照片拍摄时手机呈东西朝向放置),如图1-47所示。

8)补地拍摄。将720云全景云台竖滑板垂直向下90°,并在三脚架轴心处地面上做一个记号;将720云全景云台竖臂外翻,水平移动三脚架,使镜头对准原三脚架轴心,拍摄地面1张;垂直移动三脚架,使镜头对准原三脚架轴心,再拍摄地面1张(第一张照片拍摄时手机呈南北朝向放置,第二张照片拍摄时手机呈东西朝向放置),这样就完成了全部的拍摄,如图1-48所示。

图1-47 补天拍摄(二)

图1-48 补地拍摄(二)

手机型号不同,镜头的取景范围会有一些区别。可以加装手机配件来扩大取景范围,例如加装广角镜头、鱼眼镜头等,这样拍摄VR全景图时所需要的素材数量就会少很多。

VR全景图的前期素材拍摄完毕,就可以用这些拍摄好的素材去拼接VR全景图片了,拼接好一个完整的VR全景图片后,就可以通过720云平台进行分享。

【任务拓展】

请用手机拍摄三张重庆渣滓洞VR全景图片。

【思考与练习】

1. 什么是图像的分辨率?

2. 什么是相机的画幅?常用的画幅有哪些?

3. 什么是画幅的等效焦距?

4. 成功拼接图片的关键是什么?

5. 什么是镜头的最小视差?什么是镜头节点?

6. 什么是接片?

7. 用手机拍摄VR全景图片需要哪些设备?

8. 怎样解决视差问题?

9. VR全景图片拼接要点是什么?

10. 怎样确定多摄像头手机的主摄像头?

11. 怎样设置手机摄像头的参数?

12. 怎样在720云全景云台上安装手机? TTnSysUfryA5kC+scvZ8aWnpV5eKDvZASv3nvbc4fLIq0CrOfeC90EbU7IJKPLkA

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