Das unten abgebildete Panorama besteht aus einer Reihe Fotos, die ohne Stativ gemacht worden sind. Die Einzelbilder wurden überlappend in ein Fotoalbum eingeklebt. Es handelt sich dabei um keine «geometrisch-korrekte» Darstellung bei der jedem Punkt aus der Umgebung ein Bildpunkt in der Ebene zugeordnet wird. Die gewählte Abbildungsform dürfte jedoch eine der einfachsten (und auch der ältesten) Arten sein, ein fotografisches Panoramabild anzufertigen.
Weitere, verfeinerte Beispiele: Panographies: Panoramas on Steroids by Mareen Fischinger
Das so entstandene Panorama hat bezüglich technischer Perfektion gewisse Nachteile:
Diese (meist unerwünschten) Effekte können beim elektronischen Verarbeiten der Bilder zumindest teilweise behoben werden.
Es gibt übrigens viele verschiedene Möglichkeiten, eine Panorama-Fotografie zu erstellen. Hier ein Versuch, diese verschiedenen Techniken zu kategorisieren:
Es gibt eine Vielzahl von Projektionsarten für Panoramen, die Übergänge zwischen den einzelnen Kategorien sind manchmal fliessend. Die Kategorien «Kugel», «Würfel» und «Zylinder» sind wichtig für das Verstehen der Abbildung eines 360°-Panoramas. Selbstverständlich können jedoch auch andere Projektionsarten für Panoramen verwendet werden (z.B. die Mercator-Projektion, ein Sonderfall der Zylinderprojektion, die das Programm Hugin anbietet).
Manche Projektionsarten erscheinen uns als «unnatürlich». Insbesondere ist es schwierig bis unmöglich, einen grossen Bildwinkel so abzubilden, dass er «natürlich» wirkt. Welche Projektionsarten/Verzerrungen uns als «angenehm» erscheinen und wie mehrere von ihnen in einem einzelnen Panorama eingesetzt werden können, erörtern diese Beiträge:
Bei dieser Vorstellung wird davon ausgegangen, dass ein Beobachter sich in einer Kugel befindet und alle Punkte seiner Umgebung auf dieser fiktiven Plexiglaskugel einzeichnet, wo er sie sieht. Dabei wird der Beobachter in seiner Grösse auf einen Punkt reduziert, damit keine «Verschiebungsfehler» auftreten (Parallaxe). Dies entspricht der oben bereits beschriebenen Vorstellung.
Die Kugeloberfläche (Sphäre) wird nun auf eine Ebene übertragen (Projektion), so wie dies beispielsweise auch bei Weltkarten gemacht wird. Wenn man sich die Weltkugel dabei als Orange vorstellt, entspricht diese Projektion dem Vorgang des Schälens (von Pol zu Pol, also entlang der «Längengrade»). Damit zwischen den einzelnen Streifen keine leere Räume entstehen, muss dieser Raum durch entsprechende Dehnung gefüllt werden bzw. es müssen unendlich viele unendlich feine Schnitte vorgenommen werden:
Das Ergebnis wird als sphärisches Panorama, Kugelpanorama oder equirektanguläres Panorama bezeichnet. Letztere Bezeichnung kommt daher, dass die Winkel zwischen drei Punkten auf der Projektionsebene den Winkeln zwischen den ursprünglichen Punkten auf der Kugel entsprechen. Die Projektion ist so genannt winkeltreu.
Jedoch ist die «Kugelabwicklung» nicht die einzige winkeltreue Projektionsform: Beispielsweise ist auch die Mercator-Projektion winkeltreu, weil dies für die Seefahrt (Einzeichnen des jeweiligen Kurses mittels Lineal) notwendig ist. Es handelt sich bei der Mercator-Projektion jedoch um eine «verzerrte» Zylinderprojektion (dazu erfahren Sie etwas weiter unten gleich mehr). Da die anderen winkeltreuen Projektionen in der Panoramafotografie meist nicht verwendet werden, besteht beim Begriff «sphärisches Panorama» jedoch keine Verwechslungsgefahr.
Umgekehrt zum oben beschriebenen Vorgang können equirektanguläre Panoramen auch auf eine Kugel, wie einen Ball etc., (zurück-)übertragen werden. Siehe dazu:
Genauere technische Nachweise über diese Projektionsart finden Sie auf der Homepage von MathWorld, vergleichende Ansichten der verschiedenen Projektionsarten auf der Seite von Henry Bottomley.
Hier wird davon ausgegangen, dass sich der Beobachter nicht in einer Kugel sondern in einem Würfel befindet. Daher spricht man auch von einem kubischen Panorama oder einem Würfelpanorama.
Die Abwicklung der Würfeloberfläche ist «einfacher» (bzw. besser nachvollziehbar). Jedoch sieht man entlang der Würfelkanten «Knicke» (vgl. waagrechte Linien in der linken Abbildung) und darüber hinaus entsteht - wenn Würfeloberseiten und -unterseite ebenfalls abgebildet werden - ein grosser Leerraum auf dem Projektionsbild. Aus diesem Grund sieht man diese Projektionsform selten bei gedruckten Panoramen.
Jedoch wird das kubische Format häufig dazu benutzt, um Panoramen am Bildschirm anzuzeigen, da diese Darstellungsform etwas weniger rechenintensiv ist.
Einen Würfel «umgestülpt» hat Michael Zander in seinem Beispiel «The Die - unfolded - cubed - re-assembled - ...» (vgl. letztes Beispiel auf der dortigen Seite).
Bei dieser Projektionsart wird wiederum vom Bild der Kugel ausgegangen. Die Punkte auf der Kugeloberfläche werden nun auf einen Zylindermantel übertragen (projiziert), der abgewickelt ein Rechteck ergibt. Es entsteht dabei eine Verzerrung in Richtung der Pole (der Pol selbst kann übrigens nicht abgebildet werden, da er sich unendlich weit vom Äquator entfernt befinden würde).
Eine Beschreibung dieses Vorgangs und weitere Hintergrundinformationen finden Sie auf der Homepage von MathWorld.
Von dieser Projektionsform wurde auch für die Monumentalpanoramen im 19. Jahrhundert ausgegangen, da die Bilder auf (mehr oder weniger ebene) Leinwände gemalt werden musste. Um jedoch bessere Effekte (gleichmässigere Beleuchtung durch weniger Faltenwurf/weniger Abstands- und damit Ausleuchtungsdifferenzen zum Betrachter etc.) zu erreichen, wurden die Leinwände nass aufgespannt, so dass sie sich beim Trocknen an der Ober- und Unterkante etwas zusammenzogen. Damit handelte es sich also genau genommen nicht um eine «reine» Zylinderprojektion.
Weitere, meist in der Panoramafotografie nicht verwendete «Spielarten» der Zylinderprojektion finden Sie auf der entsprechenden Wikipedia-Seite.
Hier dreht sich der Beobachter nicht um eine vertikale Achse sondern um eine Horizontale:
Diese Projektionsform findet sich häufig bei so genannten Alp(en)zeigern, Informationstafeln bei Aussichtspunkten, auf denen die sichtbaren Gipfel des Bergpanoramas benannt werden.
Vergleiche dazu auch den Wiki-Beitrag von Erik Krause sowie die Photoshop-Aktion «pano2donut».
Im ausgehenden 19. Jahrhundert war diese Darstellungsform auch als Druck beliebt. Ein Beispiel: KÜMMERLY, GOTTFRIED, Rundsicht von der Altane des Bundesrathhauses, Bern 1858 (beispielsweise in der Stadt- und Universitätsbibliothek Bern StUB einsehbar).
Dies ist eine «unmögliche» Projektion eines theoretischen 360°-Fischaugen-Objektivs (eigentlich nur innerhalb eines kreisrunden Bildausschnitts - was darüber hinaus geht ist eine Verdoppelung der vorhandenen Bildinformation und entspricht damit > 360°).
Es gibt mehrere Vorgehensweisen, um diese «Little Planet»-Bilder herzustellen, namentlich:
Diese Darstellungsform entspricht dem Abbild, das ein gewöhnliches Foto-Objektiv liefert. Dabei ist ein Abbildungswinkel von bis zu 180° möglich, also sind damit auch Panoramen darstellbar. Bei grösserem Winkel nimmt jedoch die Verzerrung gegen den Bildrand hin stark zu.
Die Seiten der oben beschriebenen Würfel-Projektion stellen einen Spezialfall der rektilinearen Projektion dar (jede Würfelfläche ist eine rektilineare Projektion mit einem Öffnungswinkel von genau 90°, sowohl senkrecht als auch waagrecht).
Weitere Informationen zu dieser Projektionsart finden Sie auf der Homepage von MathWorld.
Ein Objektiv weist übrigens - neben anderen Abbildungsfehlern (Vignettierung, Farbsäume etc.) meist mehr oder weniger grosse Abweichungen (kissen- bzw. tonnenförmige Verzeichnungen) zu dieser Ideal-Projektionsform auf. Einzelne Fotos müssen deshalb ebenfalls «begradigt» werden, um zu korrekten rektilinearen Abbildungen zu werden. Dies ist möglich mit den verschiedenen Stitching-Programmen oder mit spezialisierten Programmen wie PTLens oder DxO Optics Pro:
Nicht zu den Panoramen gehört die so genannte Parallelprojektion. Hier erfolgt die Projektion nicht auf einen einzelnen Punkt («Betrachter») sondern auf eine «flache» Ebene. Der Betrachter scheint - aufgrund der fehlenden Zentralperspektive - unendlich weit von der dargestellten Szene entfernt zu sein. Ein Spezialfall stellt die orthogonale (senkrechte) Parallelprojektion dar, die beispielsweise bei den Orthofotografien (Luftbildaufnahmen, aus denen Karten erstellt werden) vorkommt.
Beispiele/weiterführende Links:
Mehr zu dieser Projektionsart finden Sie auf den Homepages «Geoinformatik-Service» der Universität Rostock oder MathWorld.
Eigentlich handelt es sich bei den klassischen Landkarten um eine Unterkategorie der Parallelprojektion (wobei die Projektionsebene parallel zur Erdoberfläche verläuft). Einen Grenzfall zum Panorama können so genannte Reliefkarten darstellen, bei denen es sich jedoch um texturierte 3D-Modelle (dazu sogleich mehr) handelt.
Beispiele:
3D-Software wird beispielsweise eingesetzt in der Architektur, im Maschinenbau, in der Computergame-Entwicklung. Es ist möglich, ein Panorama - aus jeder gewünschten Perspektive - aus dem Modellraum heraus zu berechnen. Es sind demnach in einem virtuellen Raum unendlich viele Panoramen darstellbar. Es ist weiter auch möglich, 3D-Modelle zu texturieren, also mit einem Oberflächenmuster zu versehen (dabei kann es sich wiederum um konstruierte Muster handeln, aber auch um Fotografien).
Die Modelle können entweder von Anfang an als Vektormodelle konstruiert werden oder es können mehrere (meistens: stereoskopische) Panoramen als Grundlage für die Berechnung verwendet werden. Eindrückliche Beispiele für diese Verschmelzung von Fotopanos mit Modellen finden sich auf der Homepage von Greg Downing. Weitere Informationen zu diesem Themengebiet finden sich unter dem Stichwort «Photogrammetrie» und «Stereo-Fotografie».
Beispiele (bezüglich Software eine willkürliche und kleine Auswahl, denn es gibt mittlerweile eine unüberblickbare Vielfalt):
Eine Mischform zwischen Fotopanorama und 3D-Modell ist ebenfalls möglich, vergleiche hierzu das Beispiel von B.K. Nilssen.
Interessante Projekte zum Thema 3D:
In Object Movies werden 3D-Objekte dargestellt, die aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden können. Verbreitet sind Object Movies insbesondere bei Produkte-Präsentationen.
Im Vergleich zu einem Panorama sind die Rollen von Subjekt (Betrachter) und Objekt (dargestellter Bildraum) vertauscht: Das Objekt dreht sich um eine Achse bzw. einen Punkt, der Betrachter hingegen bleibt stationär.
Zum Erstellen der Object Movies wird der entsprechende Gegenstand entweder von allen Seiten fotografiert, oder aber auf einem Drehteller, jeweils in einem bestimmten Winkelabstand (das kann von einem selbst gebauten Drehteller über den PiXi Manual Turntable von Kaidan, die professionelle Lösung der Peace River Studios bis hin zum Jumbo Drive Turntable von RODEON reichen, je nach Objekt und Ansprüchen).
Dargestellt werden können die Object Movies mittels Java (z.B. PTViewer), Flash, QuickTimeVR, DevalVR oder PDF [weitere Details folgen]
Weitere Links zu Hilfsmitteln:
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