COOLPIX P5100
360°球体パノラマに挑戦

2010/02/02

パノラマ投影(panorama projections)の種類

PowerShot S90のパノラマは、走馬灯のように円筒に写真を貼り付けた手法で、円筒図法(Cylindrical projection)(Wikipedia)と呼ぶらしい。　Cyber-shot DSC-WX1のスイング・パノラマも同様だ。

PTGuiのヘルプは、

This is the result of projecting the panoramic sphere onto the surface of a cylinder:

Cylindrical panoramas can have a horizontal field of view of up to 360 degrees. In the vertical direction the projection behaves similar to rectilinear: the vertical field of view has a physical limit of 180 degrees, and a practical limit of about 120 degrees. Cylindrical projection therefore is mostly suitable for single row 360 degree panoramas.
All vertical straight lines are preserved. For horizontal straight lines, only the horizon itself is a straight line in the cylindrical panorama. All other straight lines (including horizontal straight lines above or below the horizon) are projected to a curved line in the panorama.
As with rectilinear projection, cylindrical projection has a vertical compression slider. Increasing vertical compression reduces the stretching effect near the top and bottom of the panorama. At full vertical compression the result equals Equirectangular projection:

(自動日本語訳)

これはパノラマ式な球をシリンダの表面に投影するという結果です.

筒状のパノラマは最大360度の水平な視野を持つことができます。 縦方向では、映像が直線と同様の状態で振る舞います: 垂直な視野には、180度の物理的限界、および約120度の実用限界があります。 したがって、円筒図法は一つの列の360度のパノラマにほとんど適当です。
すべての垂直な直線が保存されます。 水平な直線のために、唯一の地平線自体は筒状のパノラマの直線です。 他のすべての直線(地平線の上、または、地平線の下に水平な直線を含んでいる)がパノラマの曲線に映し出されています。
直線の映像のように、円筒図法には垂直な圧縮スライダーがあります。 増加する垂直な圧縮はパノラマの天地の近くでストレッチング効果を減少させます。 完全な垂直な圧縮では、結果はEquirectangular映像と等しいです。

と説明している。

これに似た図法として、心射方位図法(Rectilinear projection)(Wikipedia)がある。

PTGuiのヘルプを見ると、

This is the projection of the panoramic sphere onto a flat surface. It is the projection our eyes are used to, the projection of a normal camera:

Rectilinear projection has the unique property of preserving all straight lines: any line that is straight in real world, is displayed as a straight line in the panorama. This makes it a suitable projection for architectural panoramas.
However due to the same property it is physically impossible to display panoramas wider or taller than 180 degrees in rectilinear projection. At higher field of view, stretching becomes apparent in the sides and corners of the image. This stretching becomes severe already at 120 degrees and more.
The corner stretching effect can be reduced by using horizontal and/or vertical compression: click on Projection Settings in the Panorama Editor and move the compression sliders to the right. By compressing the rectilinear view it is possible to create panoramas up to 180 x 180 degrees without extreme distortion. Horizontal and vertical lines are still preserved as straight but diagonal lines become curved when compression is used.
For panoramas wider than 180 degrees one of the other projections should be used:

(自動日本語訳)

これは平面へのパノラマ式な球の映像です。 それは私たちの目が使用されている映像であり、標準の映像はカメラです:

直線の映像には、すべての直線を保存する特異的性質があります: 本当の世界でまっすぐであり、直線としてパノラマに表示されるどんな台詞。 これはそれを建築パノラマへの適当な映像にします。
しかしながら、同じ特性のため、直線の映像の180度よりさらに広いか高いパノラマを表示するのは、物理的に不可能です。 より高い視野では、ストレッチングはイメージの側と角で明らかになります。 このストレッチングは既に120度で厳しくより多くなります。
効果を伸ばす角は、水平な、そして/または、垂直な圧縮を使用することによって、減少できます: Panorama EditorのProjection設定をクリックしてください、そして、圧縮スライダーを右に動かしてください。 直線の視点を圧縮することによって、極端なひずみなしでパノラマを180x180度まで作成するのは、可能です。 水平で垂直な線はまっすぐであるとしてまだ保存されていますが、圧縮が使用されているとき、対角線は曲がるようになります。
他の映像の180度1が使用されるべきであるより広いパノラマに:

と言うことらしいが、体操の演技種目の名前みたいで、お気楽にはチンプンカンプンだ。　

要するに、WX1のパノラマで例えると、スイングして撮れば円筒図法で、走る電車からスイングしないで、パノラマを撮ると、心射方位ではないのか？

以前に掲載したバカラの大燭台の写真を元に、両方のパノラマを作って見た。

心射方位図法(Rectilinear projection)

円筒図法(Cylindrical projection)

Rectilinear projectionは、中心付近ではフラットで歪みもないが、水平端では、伸長が目立ってくる。

水平方向360°、垂直方向180°の球体パノラマは、正距円筒図法(equirectangular projection)(Wikipedia)で作成する。　南極と北極が上下端にへばりついた世界地図を描くのと同じ手法だ。

PTGuiのヘルプでは、

This is a latitude/longitude projection of the panoramic sphere:

The field of view of equirectangular projection is not limited (although PTGui is limited to 360x180 degrees), which makes it the choice for full spherical (360° x 180°) panoramas.
As with cylindrical and mercator projection, only vertical lines and the horizon line are projected as straight lines in equirectangular projection. All other lines become curved.
Many spherical panorama viewers (applications that allow you to interactively look around, up and down in a panorama) use equirectangular source images and the 360° x 180° equirectangular projection has become a standard for exchanging spherical panoramas between applications.

(自動日本語訳)

これはパノラマ式な球の緯度/経度映像です:

equirectangular映像の視野は限られていません(それを完全な球体(360°x180°)のパノラマのための選択にします)(PTGuiは360×180度に制限されますが)。
筒状、そして、mercator映像のように、縦線と地平線だけがequirectangular映像の直線として映し出されています。 他のすべての線が曲がるようになります。
多くの球体のパノラマ視聴者(あなたがパノラマの上と、そして、パノラマをインタラクティブに見回すことができるアプリケーション)がequirectangularソースイメージを使用します、そして、180°の360°のx equirectangular映像はアプリケーションの間の球体のパノラマを交換する規格になりました。

と、説明している。

球体パノラマ用の写真は、根気よく頑張れば、PowerShot S90でも撮れなくはないと思うが、そんな苦労をしたくないお気楽は、魚眼レンズを使う。

魚眼レンズ(fisheye lenz)

コンデジ用として、よく使われているのは、Nikon FC-E8、FC-E9 フィッシュアイ・コンバータだ。　後にも先にもメーカー純正として販売されたのは、この二つだけだと思う。

FC-E8はCOOLPIX 5000(E5000)まで、COOLPIX 5400(E5400)以降はFC-E9が純正アクセサリーとしてリストされていた。　現在、どちらも販売されていない。　FC-E8は、しばしばオークションで見かけ、落札価格は20,000円前後。

APS-Cデジ一眼用で、8mm以下の焦点距離を持つ交換レンズは、シグマの4.5mm F2.8 EX DC CIRCULAR FISHEYE HSM などがある。　EOS 40D,50D,7Dで7.2mmの円周魚眼レンズになる。　

Nikon COOLPIX 950とFC-E8フィッシュアイ・コンバータ

ずいぶん昔、QuickTimeVRに憧れ、自分でも作ってみたいと、COOLPIX 950(E950)の中古を購入し、FC-E8とパノラマ台座も買い込んだ。　が、当時のPTGuiはPhotoshopのプラグインとして動作し、難解そのもの、結局、満足なパノラマを作ることが出来ず挫折した。　最新のPTGuiで球体パノラマに再挑戦だ。

防湿ボックスの片隅で眠っていた、

E950とFC-E8、それに

Kaidan製E950用パノラマ台座を引っ張り出してきた。　Kaidan社は、現在営業を中止しているようだ。

このパノラマ台座は、二つのパーツからなり、写真右のステイ板を左の台座に取り付ける。　ステイ板の底に付いているダイヤルを分解すると、

このようになっていて、ステンレス製リングに開いた穴が、台座の回転停止位置になる。　穴の数が異なるリングが３つあったのだが、現在、写真に写っている物しか残っていない。

このパノラマ台座にカメラを取り付けると、

このようになる。　FC-E8は、アダプタ不要で直接E950にねじ込める。　レンズ位置が低いので、台座が大きく写りこむのが難点だ。　

蒲生海岸

S90 Av 28㎜ f7.1 1/80 +2/3AEB ISO80 wb(太陽光)
DPP:br(-0.33) ps(風景) shp(8)

日の出撮影の下見を兼ねて、蒲生海岸日和山にやって来た。　まだ3:30pmなのに、月が輝いている。

ここでのパノラマ撮影については、こちらのブログで記事にしたが、今回、別の写真を使ってパノラマを作り直した。

f7.4 1/127 ISO80 WB(AUTO)

これが、５枚撮影した写真の一枚。　E950の撮影メニューに、コンバータ用の設定項目がある。　ここで、フィッシュアイを指定すると、フォーカスは自動で無限遠にセットされる。　さらに、露出固定を有効にして、一枚目の絞り値とシャッター速度を全てに適用する。

底に写っている赤い物は、たたんだ三脚の足を固定するバンド、上端には、お気楽の指が写っている。　油断していると、思わぬ物が写りこむ。

PTGuiは、５枚の写真を読み込むと、ほとんど自動で、

正距円筒図(equirectangular)を作成する。　今回、カメラをパノラマ台座に固定するのに、目視で位置を決めたため、カメラの回転軸がノーダル・ポイントからずれていた。　そのため、

底面の円形の台座が妙な形になった。　カメラを、もう少し高い位置で三脚に固定すると、台座は小さく写る。

PTGuiの最適化の成績も、

”very good”じゃなく、この程度だ。

画像をクリックすると別ウィンドウで再生

完成したQuickTimeVRが、これ。　　画像をクリックすると、別ウィンドウで再生、カーソル移動キーで視点移動、Ctrlキーでズーム・アウト(縮小)、Shiftキーでズーム・イン(拡大)ができる。

QuickTimeVR用のmovファイルもPTGuiで作成でき、大した時間もかからず、作業が完了した。

ただ、E950は192万画素、1000万超が当たり前の現在では、余りに低画素。

Nikon COOLPIX P5100とFC-E8フィッシュアイ・コンバータ

ネットで調べると、1200万画素のCOOLPIX P5100は、ニコン非公認だが、UR-E20アダプタを介して、FC-E8が装着できるようだ。　このカメラ、2007年10月発売だから、オークションでも、お買得価格では出品されていない。　とりあえず、UR-E20だけ購入して、本体は関西タヌキ君から、借りることにした。

P5100のレンズ・リングを取り外し、UR-E20アダプタを取り付け、それにFC-E8フィッシュアイ・コンバーターをねじ込む。

ちょっと余談になるが、FC-E8は、とても気に入っているが、最低なのが、前後のレンズ・キャップ。
リア・キャップはFC-E8にねじ込むようになっているのだが、　一回ですんなり、はまったためしがない。　FC-E8のネジの溝に真っ直ぐ入らないのである。　そのうちにFC-E8のネジ溝を壊すのではないかと心配している。
前キャップは、ユルユルの海苔缶のふた状態で、すぐにはずれる。　うっかりキャップ部分を掴んで持ち上げると、レンズは落下する。　バッグの中でキャップがはずれて、その角がレンズに傷を付けないか心配だ。

P5100では、E950と違い、FC-E8が純正アクセサリーではないので、撮影メニューにフィッシュアイ・コンバーターの使用を宣言する項目はなく、手動で設定する。

1. MFの機能がないので、フォーカス・モードを”遠景AF”にセット。
2. 露出固定が出来ないので、Mモードで撮影するか、あるいはPTGuiのブレンド機能を信じてAEで撮るか、撮影現場の状況に合わせて決める。　明暗の差が激しければ、AEで撮ってPTGuiでブレンドした方がいいかも。
3. ズームは広角端、画像サイズは1:1の2992x2992を選択。

ズーム広角端　4000 ｘ 3000	ズーム中間域　4000 x 3000
ズーム望遠端　4000 x 3000	ズーム広角端 2992 x 2992

P5100用パノラマ台座

Kaidan製パノラマ台座は、E950専用なので、そのままだとP5100では使えない。　取り合えず、三脚用機材の中からストレートとＬ型プレートをピックアップした。

これだけでは、ノーダル・ポイント調整のための前後移動が難しいので、写真手前に写っているハクバHB-1WS 1ウェイ・シフターを追加購入。　三脚に固定したままで前後5.5㎝の調整が可能。

これらを組み立てると、

このようになる。　写真に写っている状態で、回転軸とノーダル・ポイントは一致している。

前方から見ると、

回転軸上にレンズの中心を合わせたつもりだったが、少しずれていた。　撮影後に再調整した。

真上から見ると、こんな感じで、正直に言って、非常に無骨だ。

早朝の定禅寺通り

WX1 P 24㎜ f7.1 1/100 ISO160 wb(太陽光)

既にブログに掲載したので新鮮味はないが、オリジナル画像へのリンクを加えて掲載する。

Av f6.8 1/74 ISO64 WB(AUTO)

中央の緑地帯を境にして、陽が照らす側と影になる側の明暗差が大きく、Mモードで全写真を同一露出で撮るには無理がある。　Avモードで撮影し、隣り合う写真の重なり部分を多くし、PTGuiのブレンド処理で明暗差を目立たなくする。　そのために、多目の７枚を撮影した。

こちらが、PTGuiで自動作成した正距円筒図(equirectangular)だ。

底に当る部分を切り出して見ると、回転軸をノーダル・ポイントに合わせた効果で、台座が変形せずに写った。　さらに、カメラを高い位置に据え付けたので、台座と三脚が小さく写っている。

お気楽なりに上出来と思ったが、

PTGuiの最適化評価は、蒲生海岸日和山のパノラマと同一の"This is good”止まりだった。

とにかく、お気楽の長年の夢がかなって球体パノラマを作ることが出来た。　それを記念して、最後の出費になったが、Pano2VR も購入した。　このソフトは、Flashベースのパノラマを作ってくれる。

作り方は簡単、

①　PTGuiで作成した正距円筒図(equirectangular)ファイルをPTGuiツール・メニューの<Convert to QTVR/cubic>でCube face strip(6x1)ファイルに変換する。 (なぜ、直接出力できないのかは不明)

②　さいころの展開図に似た画像が出来るので、これをPano2VRに読み込ませると、

③　Flashベースのパノラマが完成する。

画像をクリックすると別ウィンドウで再生

画像をクリックすると別ウィンドウで再生。　右端のアイコンでフルスクリーン表示、その横のアイコンで自動回転。

こちらは、

WX1 24㎜ f2.4 1/640 ISO160 wb(AUTO)

Cyber-shot DSC-WX1で撮ったパノラマだ。　このパノラマも、

Pano2VRを使うとFlashパノラマに変身する。　マウスを画面下のアイコンに近づけると、大きなアイコンを表示する。　右端のアイコンが自動回転、　＋－がズーム、矢印が移動だ。　もちろん、画面上をドラッグしても移動できる。