Kugelpanorama – wie geht das?

Ilustration zu "umgeformtes Kugelpanorama

Eine etwas andere Art der Darstellung eines Kugelpanoramas

Vor einigen Tagen habe ich wieder einige Kugelpanoramen aus meiner Heimatstadt Essen (die sind eher nur von lokalem Interesse) zum Leben erweckt — also ausgearbeitet — und veröffentlicht.
Es gab danach mal wieder einige Fragen an mich, wie solche Bilder entstehen. Der Einfachheit halber werde ich das hier in diesem Artikel zum Entstehungsprozess von Kugelpanoramen zusammenfassen.

Der ganze Ablauf der Aufnahme und Ausarbeitung eines Kugelpanoramas geschieht auch heute noch in seinen Grundlagen auf die gleiche Art wie in den 90igern des letzten Jahrhunderts.
Prinzipiell setzt sich so ein Bild aus mehreren Einzelbildern zusammen, das ist ganz ähnlich wie bei vielen klassischen Panoramen über den Horizont (hier in meinem Blog finden sich auch Texte und Videos zu diesem Thema der Panoramafotografie)

Geht das nicht auch einfacher?

Wie fast immer gibt es auch hier einen einfachere und billigere Methode. Und wie fast immer hat auch diese Methode ein Nachteile — die mögliche Bildqualität in Bezug auf Schärfe und Auflösung kleiner Details leidet und die Ergebnisse weisen in der Regel mehr oder weniger stark sichtbare Fehler auf.

Bei der einfacheren Lösung handelt es sich um Kameras, die mit mehreren Objektiven gleichzeitig den Raum „abtasten“ und die Einzelbilder intern zusammenbauen.
Eines der ersten wirklich nutzbaren Modell war die „Theta S“ — heute: „Theta Z1„(*) .
Über diese Kamera habe ich bereits vor einigen Jahren einen Artikel hier in meinem Blog geschrieben. Und bei FotoTV gibt es dazu auch einen Film (mit mir).

Nur auf den Auslöser drücken und das Panorama ist fertig, das hört sich natürlich verführerisch an.
Diese One-Shot-Panoramakameras haben aber oft recht kleine Sensoren und fest verbaute Fisheyeobjektive, die mit ihnen mögliche Qualität ist deshalb eingeschränkt und die Panoramen weisen oft Fehler an den Nahtstellen und andere Probleme auf.

Je nach Anwendungszweck kann man über die grundlegenden Schwächen dieser Kameraklasse aber auch hinwegsehen. Und für manche Anwendungszwecke sind solche Kameras sogar unverzichtbar.
(Ich verwende sie gerne bei Aufträgen zur Planung zukünftiger Aufnahmen.)
Sie stellen für mich jedoch (noch?) keine echte Alternative zum weiter unten beschriebenen „üblichen“ Vorgehen dar. 
Aber die Technik entwickelt sich ja beständig weiter…

 

Die Einzelbilder werden dazu ausreichend überlappend so aufgenommen, dass nicht nur der Horizont, sondern der gesamte den Standort der Kamera umgebende Raum fotografiert wird. Es gibt extrem hochaufgelöste Kugelpanoramen (Gigapans) die aus tausenden von Bildern mit jeweils sehr kleinem Bildwinkel entstehen.
Meist nimmt man aber (um die nötige Anzahl der Einzelbilder zu beschränken) Weitwinkelobjektive — häufig auch Fisheyeobjektive, die bis zu deutlich über 180° in jede Richtung aufnehmen können.

Fisheyeobjektiv, was ist das?

Fisheyeobjektive haben die Fähigkeit, mehr oder weniger den kompletten Raum vor der Kamera einzufangen, ihr Blickwinkel beträgt bis zu 180° und mehr.
Durch den großen Bildwinkel ergibt sich eine ungewöhnliche Art der Abbildung. Linien, die nicht durch die Mitte des Bildes gehen, werden (zum Bildrand hin immer stärker) gebogen dargestellt.

Illustration zu Fisheye 180Grad Blickwinkel in einem Bild

180Grad Blickwinkel in einem Bild

Diese besondere Projektionsart ist bei Fisheyeobjektiven gewollt und lässt sich leicht aus den Zusammenhängen erklären. Wenn Sie sich nah vor eine „unendlich“ lange Mauer stellen und im rechten Winkel darauf blicken, dann sind die oberen und unteren Mauerkanten parallel zueinander.
Wenn Sie nun den Kopf nach links oder rechts drehen würden, um die Bereiche zu betrachten, die in 90° zur ursprünglichen Blickachse liegen, werden Sie sehen, dass die Mauer sich in die Tiefe verjüngt und die Mauerkanten im Fluchtpunkt aufeinander treffen (so wie es sich für parallele Linien ja auch gehört)

Die Zigarre
Das Fisheyebild gibt diese gesamte Szene mit der Mauer in einem einzigen Bild wieder. Es kann ja 180° und mehr aufzeichnen. In einem einzelnen Bild stecken also alle drei Ansichten (und jeder Zwischenwert) gleichzeitig im Bild. Sie blicken mit 0° rechtwinklig auf die Mauer und zusätzlich blicken Sie noch um 90° oder mehr in die anderen Richtungen.

Illustration zu Fisheye Dreimal 90Grad überlappend um 180Grad abzubilden

Wenn man die Szene mit Einzelbildern abtastet, werden die in der mittleren Ansicht noch parallelen waagerechten Linien in den nach links und recht geschwenkten Aufnahmen zu schräg verlaufenden Fluchtlinien.

 

Ein Blickwinkel von +90° bis -90° ergibt den Blickwinkel von 180°, der mit einem Fisheye üblicherweise möglich ist. Da alle Zwischenansichten von +90° bis -90° im Bild sind, muss die Mauer aus dem Beispiel langsam von parallelen zu aufeinander zu laufenden Linien übergehen.
Sie muss zigarrenförmig verformt sein, damit die Ansichten stufenlos zusammenpassen.

Illustration zu "Ausschnitt aus einem Fisheyebild"

Um die drei Einzelbilder ohne Kanten zusammenzufügen, müssen die waagerechten Linien gebogen werden. Es entsteht eine fisheyetypische Darstellung.

 

Diese besondere Form der Wiedergabe ist typisch für Fisheyeobjektive.
Bei „normalen“ Objektiven kommt es dagegen zu einer rectilineraren Form der Projektion, bei der die rechten Winkel (und damit auch alle anderen Winkel) des Motivs im Bild erhalten bleiben (recti-) und bei der gerade Linien gerade bleiben (-linear).
Wenn gerade Linien gerade bleiben, müssen parallele Linien parallel bleiben. Das würde bei der Wiedergabe eines Blickwinkel, der von -90° bis +90° reicht und so unendlich lange Parallelen abbilden kann, auch ein unendlich langes (im Mauerbeispiel breites) Foto nötig machen.
Aus diesem Grund lassen sich rectilinear nur beschränkte Bildwinkel abbilden, bis etwa 100°, je nach Motiv mit Einschränkungen und einigen Darstellungstricks auch bis 120° oder 140°.

Illustration zu "140Grad Rectilinear abgebildet"

Dieses besondere Motiv erlaubt eine Darstellung von bis zu 140 Grad horizontalem Bildwinkel. Die „Verzerrungen“ am Bildrand fallen nicht so stark auf.

Illustration zu 140Grad Blickwinkel

Bei diesem Motiv dagegen wird die Problematik des mit 140 Grad sehr großen Bildwinkels deutlich.

 

Solche sehr großen Blickwinkel bringen also Probleme mit sich und lassen sich als „normales“ Foto kaum abbilden.

Innenraum eines Opel Rekord Panorama

Innenansicht des vollständigen Innenraums eines Opel P2 (verformte Wiedergabe) Zur Interaktiven Wiedergabe aufs Bild klicken.

Stativ und Stativkopf

Damit die Bilder zum einfachen Zusammenfügen ausreichend überlappen, gibt es spezielle Panoramaköpfe, die passend zu den richtigen Drehwinkeln (und Neigewinkeln) einrasten oder vollautomatisch von einem Motor gesteuert werden.

Das ganze geht dann natürlich nur vom Stativ aus — oder von der Drohne. ;- )  Und ein Stativ würde ich auch jedem Einsteiger empfehlen.
Später, mit gewachsener Erfahrung, kann man dann auch (bei geeigneten Motiven) auf Einbeinstative oder Freihandtechnik (Stichwort: Philopod“) ausweichen

Die speziellen Panoramaköpfe sorgen nicht nur für den richtigen Drehwinkel, sondern auch dafür, dass kein Parallaxenfehler auftritt. 
Werden die Kamera und das Objektiv nicht um den richtigen Punkt gedreht, schaut das Objektiv mal links und mal rechts an einem Vordergrunddetail vorbei auf einen Punkt des Hintergrundes.

Illustration zu: "Der Nodlapunkt"

Wenn durch einen Schwenk die Position von Vorder- und Hintergrunddetails sich relativ zueinander verändert, lassen sich die Bilder hinterher nicht richtig zusammenfügen.

In den Bildern ist dieser Punkt des Hintergrundes dann einmal links und einmal rechts vom Vordergrunddetail  sichtbar. Wenn so etwas im Überlappungsbereich auftritt, hat man ein Problem beim Zusammensetzen der Einzelbilder .

Illustration zu einem Nodalpunktadapter

Nodalpunktadapter als DIY-Lösung

Das lässt sich mit einer speziellen Konstruktion des Stativkopfes. Es muss sichergestellt sein, dass Kamera und Objektiv um den „Punkt der geringsten Parallaxe“ gedreht werden.
Nicht ganz richtig, aber am meisten verbreitet für solche Köpfe ist der Begriff „Nodalpunktadapter“. Ein gesonderter Text dazu folgt demnächst.

Improvisation

Wie so oft kann man natürlich auch hier ein wenig improvisieren. In dem schon oben verlinkten  Beitrag gibt es eine Erklärung, wie man ein Panorama ohne einen rastenden Panoramakopf mit ausreichendem  Überlappung aufnehmen kann.
Diese Technik lässt sich mit etwas Disziplin zumindest bei kleineren Kugelpanoramen auch anwenden.
Und wenn dann, wie bei Landschaftsfotos häufiger, Vordergrunddetails weiter entfernt sind, wirkt sich auch ein fehlender Nodalpunktadapter nicht so gravierend aus.

Mutig sein, ausprobieren!

Illustration zu "Nikon Coolpix 990 mit FC-E8"

Eine Coolpix 990 von Nikon mit dem Fisheyeconverter FC-E8 gehörte zu Beginn der Nuller-Jahre zur Standardaustattung vieler Kugelpanoramafotografen.

Kameras

In der Regel verwendet man immer noch klassische Digitalkameras (wegen der Größe der Gehäuse heutzutage oft spiegellose Systemkamera, früher fast ausschliesslich DSLRs) um auch höher aufgelöste Panoramen erstellen zu können.

Aber auch mit Kompakt- und Bridgekameras kann man Kugelpanoramen erstellen, ja selbst mit Smartphones geht es.

Kameraeinstellung

Die Einzelbilder eines Panoramas müssen sich später nahtlos miteinander verschmelzen lassen. Deshalb achtet man darauf, daß Schärfeverteilung, Helligkeit, Kontrast und Farbgebung der Einzelbilder zu den benachbarten Ansichten passen.
Autofokus, Belichtungsautomatik (auch die ISO-Automatik) und der automatische Weißabgleich (WA) werden deshalb besser ausgeschaltet. Die Kamera sollte also vollständig manuell verwendet werden 
Im Idealfall fotografiert man auf RAW, so kann man den WA auch später noch verlustlos regeln und generell noch stark die Ausarbeitung anpassen.

Die Ausarbeitung ist bei Kugelpanoramen fast immer sehr wichtig. Es kommt ja nach und nach der ganze Raum ins Bild und das kann dazu führen, daß im Gesamtmotiv sehr hohe Kontrasten vorkommen. Und natürlich können auch in den Einzelbildern bereist sehr starke Kontraste vorkommen.

Gerade wenn man kontrastreiche digitale Aufnahmen wirklich richtig belichtet, ist man anschließend meist gezwungen, die Ausarbeitung selber vorzunehmen. (Hier geht es zu meinem Text + Video zum Zusammenhang zwischen perfekter Belichtung und notwendiger Ausarbeitung.)
Das gilt für Kugelpanoramen umso mehr, den hier muss der Kontrast des ganzen Motovs bewältigt werden.
Oft werden deshalb auch HDR Verfahren verwendet.

Kameraschwenk

Die eigentliche Aufnahme des Panoramas ist dann einfach .
Mit dem Nodalpunktadapter oder auch vom Einbeinstativ oder vom Philopod oder komplett freihändig werden dann die Einzelbilder aufgenommen — möglichst schnell hintereinander, damit zwischen den einzelnen Bildern keine großen Veränderungen im Überlappungsbereich auftreten können. Vorbeilaufende Passanten, Fahrzeuge, Wolken und sogar wandernde Schatten können sonst zu Problemen führen.  
Im Laufe der Zeit entwickelt man dabei natürlich eine gewisse Routine. Doch gerade zu Anfang ist es schon recht praktisch einen rastenden „Panoramakopf“ zu haben, der mit Klicks die jeweiligen Kamerapositionen vorgibt.

Ausarbeitung der Einzelbilder

Nach der Aufnahme werden die Bilder wie ganz normale Fotos (am besten vom RAW) ausgearbeitet.
Aber Vorsicht, die Ausarbeitung sollte in der Regel für alle Bilder eines Panoramas gleich sein. Jedes Bild einzeln optimal zu optimieren führt dagegen zu Problemen, da sie sich anschliessend nicht so einfach ineinander überblenden lassen.
Deshalb muss man oft Kompromisse eingehen, damit die Schatten in dem einen Bild nicht zulaufen und die Lichter in einem anderen Bild nicht ausbrennen.
Der gefundene Kompromiss wird dann auf alle Bilder angewendet.

Meine bevorzugte Software Lightroom(*) bietet dazu mit dem Synchronisieren-Befehl die Möglichkeit, alle Einstellungen eines „Masterbildes“ auf die anderen ausgewählten Bilder zu übertragen. 


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