称霸国庆朋友圈摄影大赛:全景或成奇招

2020-10-14 22:27薛山
电脑报 2020年38期
关键词:全景分辨率图像

薛山

第一个问题:什么是全景?

影像是三维空间系统的二维响应,也可以理解为:照片只是一个平面而已。这句话听起来似乎是無比正确,但真的没有可以打破二维框架的影像器材么?当然有,大家应该都用过百度街景,不难发现它们的照片是可以任意拖动视角,实现近乎于360度全景互动的效果,甚至可以移动位置,实现整个街景范围全覆盖,足不出户游遍天下,而这正是最容易接触到的全景相机应用了。

手机扫描全景应该是大家最常见的全景图像了

打开手机原生照相机APP,大家都能看到“全景”选项,而且很多人也应该都使用过全景扫描拍摄风光照片。但这只是全景概念的一部分,所谓全景,字面上不难理解:就是囊括三维空间内全角度景观的影像,我们人类双眼正常视角大约为水平 90°/垂直 70°,而严格的全景是包含水平视角 360°/垂直视角 180°的环景宽视野场景,可实现高分辨率的环景展开,进而得到无盲区的实时图像,在现代光电信息技术行业,比如三维重建、虚拟现实、运动检测、军事领域、机器人 视觉系统、安全监控系统、精密工业监测、多媒体技术、艺术摄影、交通记录等领域具有强烈的需求和广泛的市场。

而大家每天都要看朋友圈,每天都会接触到大量的朋友圈摄影作品,传统的图像已经很难让人产生兴趣,而全景这种独特的视角很多人都没有见过,如果你正好又有国庆出游的计划,那么全景摄影或许会成为你“制霸”朋友圈的一大利器。

全景摄影有哪些分类?

使用第三方软件对相机拍摄的照片进行后期拼接,是获取高素质全景图像的方法之一

全景摄影主要是按摄像头数目来进行分类的,也即单目全景和多目全景。单目成像的第一个典型是手机的扫描全景,以手机镜头为投影中心,旋转相机以获取最大水平360°图像,其最大的特点是使用便利,手机小巧且可以实现机内实时拼接,但缺点是画质相对较差,而且垂直视角受限,细长的图像不利于在仅数英寸的手机屏幕上观看。

Insta360 Titan使用了多达8个M4/3 CMOS+广角镜头组合,可拼接11K分辨率VR全景视频

画质的问题比较容易解决,因为传统相机也能拍摄全景图片,将相机架设于三脚架上边拍边调整视角,可轻松实现水平360°图源的获取,垂直视角就取决于云台活动范围了,但可控性上限比手机更高,画质自然是明显更出色。不过缺点是需要使用AutoStitch、Lightroom、Photoshop等软件在PC端进行拼接。

事实上相机端利用这一手法也能实现广视角浅景深的独特视觉效果,方法就是使用长焦大光圈镜头,比如85mm f/1.4,135mm f/2等镜头锁定对焦位置,并以较近物距进行逐张扫描拍摄,再通过后期拼接以实现,这个玩法很适合拍摄静物、人像等主题,也是利用单目全景成像原理的一个典型高阶应用。

单目全景还有一个行业应用方向就是环形透镜成像,简单来说就是利用一个折射/反射混合元件,实现环形全景拍摄,在医用内窥镜、管道探测器、机器视觉等领域应用很广,但与我们民用关联不大,在这里就不作展开了。

很明显,单目扫描全景最大的问题就是拍摄时间较长,而且因为拼接所需的每一帧都不是同一时间拍摄,所以既不能满足视频需求,也很容易出现一些瑕疵,比如场景中可能出现路人、光线也会有变化等等,网上鬼畜的扫描全景照片也算是层出不穷。因此对多目全景的需求也就呼之欲出了。

多目全景简单来说就是利用多个相机模组同时成像,再通过算法实现机内拼接,显然这一方案能够实现全图像的时间统一,单目扫描全景的技术问题自然就能得到解决,但多目全景的缺点也很明显,多相机模组就意味着硬件成本更高,而且显而易见的是相机模组越多,成像质量越高,但对算力的需求也越高、发热量越大,产品体型也就越大……

所以,一般民用全景相机产品都采用的是双目成像设计,也就是两个背对背设计的鱼眼镜头相机模组输出图像以进行机内拼接。这样既能享受到多目全景的实时性优势,同时又能把成本控制在合理范围内,体型也大多在可接受范围内,从易用性设计来说也有外挂型、独立型等不同设计,并且还有一点值得注意,目前中国企业在全景相机领域有着很强的话语权,这一点与大疆在无人机领域的地位有几分类似,接下来我们来看一看目前有哪些比较优秀的产品吧。

双目全景相机的视角非常夸张

双目全景相机的五个关键点

1. 先天就很强力的防抖

全景相机在视频方面有一个非常巨大的优势就是防抖。造成图像的抖动主要有两个原因:镜头的摆动和机位的位移,相机镜头的光学防抖补偿的就是镜头上下左右的摆动,而机身防抖的CMOS移动则更进一步可以补偿机位位移产生的视角变化(光学防抖技术也能部分实现这一补偿)。

从视觉上来说,非微距摄影时镜头摆动对画面抖动的“贡献”更大,而全景成像因为是360°水平视角和180°垂直视角的全覆盖,无论镜头如何摆动都在取景范圍内,因此在防抖上有着无比巨大的先天优势,再加上全景成像对机位位移的敏感度又相对较低,厂商只需要调整陀螺仪灵敏度,使画面始终以固定水平角度输出就能实现非常稳定的视觉效果。

不过在实际使用时大家需要注意一点,就是快门速度一定要尽量控制在比视频帧率倒数更快的参数上,比如拍摄30P视频时,快门时间要尽量在1/30秒甚至更短,否则很容易出现帧间拖影,造成类似抖动模糊的假象。好在目前各大品牌似乎都已经注意到了这个问题,纷纷推出了限制快门速度下限的“运动模式”,但多注意一下也不会错。

也就是说,全景相机非常适合当作运动相机使用,尤其是双目全景在合理设计的情况下可以让双目垂直下方区域成为“盲区”,也就是说拍摄的画面中将不会看到自拍杆,视觉效果很独特,如果国庆有滑雪、滑沙、冲浪、骑行等计划的话,全景相机会是很好的旅途搭档。

2.免构图+自由剪辑

使用各种投影模式,可以让全景图像呈独特的视觉形态

既然是全视角拍摄,就意味着三维场景中几乎所有景观都被全景相机“收入囊中”,所以全景相机不需要像传统相机那样构图,拿起来开机就能直接拍,基本上不用担心主体在不在取景范围内的问题。当然,多目成像多多少少也会存在盲区,“隐形自拍杆”就是比较巧妙的运用方式,在拍摄时注意不要让主体位于双目成像区域交界位置就行,简单来说随便找一个摄像头对着主体就无需担忧了。

免构图大幅降低了用户拍摄技巧门槛,但输出的图像不可能是展开形式的全景图,毕竟那毫无美感可言,所以全景相机都需要后期剪辑才能正常输出,这也恰好是全景相机的另一大优点:运镜、构图均有很高的自由度,视角上可以输出支持用户互动的全景图片(类似百度街景),也能利用多种投影模式输出近似圆周鱼眼的“小行星”模式、超广角的对角线鱼眼模式,以及常规直线投影的零畸变局部图像,玩法非常丰富。

结合全视角取景和各种投影模式,玩家就能实现各类脑洞大开的运镜,也不会错过旅途中见到的任何事物,因此全景相机也非常适合用来拍摄Vlog。而且目前来看各家的手机端APP设计也都趋于成熟,内置了丰富的模板供用户直接调用,大多全景后期功能都能在手机端完成,输出完成自定义运镜取景的平面视频后再利用功能更强大的第三方视频编辑APP,制霸朋友圈真的没啥难度……

3.可以很小巧

体型上,结合手机使用的双目全景相机并不庞大

虽然有两个相机模组,但考虑到其CMOS尺寸与手机同级,大多在1/1.7英寸以内,再加上超短焦鱼眼镜头体型可以做到很小,因此双目全景相机的体型下限要比想象中更低一些,老版本的产品如Insta360 One就非常小巧,曾经甚至还有类似Panoclip这种纯粹的外挂镜头产品,也就是两个对应前后摄像头的外挂鱼眼镜头,通过专用APP来进行拍摄和后期拼接,但这类非特化设计的产品输出性能比较差,目前已经从市面上消失了。

新产品方面,看到科技推出的Qoocam Fun就是小巧的代表,机身只有两个相机模组和相应的处理器芯片组,通过USB Type-C接口与手机连接后就能使用手机端APP进行完全控制,可输出3840×1920分辨率全景图像/视频。同样继承了防抖和免构图的优点,但产品重量只有67g,可以很轻松地放入到随身手包甚至口袋当中,998元的价格在全景相机领域也是非常亲民的存在。

4.足以实现全景8K高分辨率

在手机SoC性能飞升的时代,手机端剪辑输出高分辨率全景视频也不再是问题

在选择全景相机时需要注意一点:分辨率标注往往指的是两个CMOS拼接的全景全图分辨率,但正如前文所述,最终输出的平面图像其实是基于全景全图的裁切,所以全景全图分辨率越高,输出实用性就越强,目前分辨率最高的民用双目全景相机Qoocam 8K已经达到了8K(7680×3840),由2个1/1.7英寸3840×3840分辨率CMOS拼接而成,而且还支持10bit色深和H.265编码,可满足4K级别的平面影像输出,其成像素质在目前民用双目全景相机里属于第一梯队,适合在PC平台使用。

不过,大底CMOS加上高分辨率输出也意味着更高的发热量和更短的续航,所以需要更大的体型来缓解,也就降低了便携性。不过总体来说依然控制在可接受范围内,而且不断优化的固件也让它的发热和功耗得到了有效控制,续航也能超过60分钟。

这种全景视角很难通过传统拍摄手法实现

目前的主流机型,如Insta360 One R、GoPro MAX等全景全图分辨率在5.7K、5.6K左右,平面输出分辨率相对要低一些,更小的CMOS也意味着画质相对不占优势,但对于朋友圈分享来说也算足够,并且具备比较好的原生防水性。

5.后期PC硬件需求较高

对于朋友圈晒图这种操作,全景相机结合手机就能满足使用需求,但如果想要以最佳画质来记录一些特殊日子,或者想做一些AI助力的视觉效果,比如超级慢动作视频,就还是需要导出至PC端才能实现。多目全景相机无论静态照片还是动态视频,在存储卡上都只能找到未拼接的原始图像,也就是两个圆周鱼眼图,还需要使用各大品牌自家的PC端软件来进行拼接+编码,这个过程对硬件性能就是一个比较大的考验,尤其是高分辨率视频和大量延时图片的输出往往需要相当长的时间。

根据我们的测试,在AMD锐龙9 3900X处理器、NVIDIA GTX 2060显卡、32GB内存和1TB SSD配置上输出130秒200Mbps码率H.265编码、5.7K分辨率30P帧率视频需要10分钟左右,文件体积达到3.1GB。再加上这还只是输出了素材,还需要进一步的剪辑,而H.265编码又是出了名的“后期杀手”,当然也可以选择对硬件更友好但画质会下降的H.264,部分机型也支持ProRes……但无论如何,如果你想要玩转高画质全景视频,一台处理器性能足够强悍、内存够大、存储空间也要尽量大的PC很有必要。

这么拍,格调再上一个档次!

子弹时间拍摄方式演示,其实逻辑上很简单

简单来说,全景相机就是一个拿起来就能拍,随手就能剪,还很容易出大片的旅行/Vlog/运动好搭档,而且除了接在自拍杆上边走边拍之外,全景相机还有不少有趣的玩法,比如一键延时、希区柯克变焦、盗梦空间旋转等,这些都是在手机APP上就能找到模板的玩法,适当结合使用就能拍出很有趣的效果。除了这些内置玩法之外,还有一些比较有趣的拍摄方式,有机会不妨尝试一下。

1.模拟穿梭机效果

即便是看到Qoocam 8K,其绝对体型也只与7英寸手机相当,并不算特别巨大,可将其加装在延长自拍杆上,并于栏杆缝隙、草丛树叶石洞之间进行快速穿梭,并结合后期变速和视角倾斜旋转,就能拍出类似穿梭机的视觉效果,出门在外这么玩,很带劲!

2.子弹时间

这可以说是全景相机免取景+自由剪辑的极致体现,Insta360甚至专门推出了一个L型自拍杆来满足子弹时间的拍摄,拍摄方法很简单,只需要将全景相机装在自拍杆上(没有L型自拍杆也可以用鱼线、钢丝线等相对强度较高的线材替代),并设置为高帧率模式,然后举过头顶将相机甩起来拍摄即可。在APP上手动将主体置于画面中心,结合变速就能实现《黑客帝国》一般的视觉效果。

3.堆栈HDR成像

结合多帧堆栈HDR,夜景模式也有不俗的性能表现

全景相机除了在记录日常生活、居家出行等情况下很适用之外,对于创意工作者来说也是很有建设性的产品,特别是需要三维建模的设计师,经常都需要使用全景HDR图片来当作模型背景或全局光照的光源,而目前虽然有一些免费的全景HDR图片网站可供下载,但图片数量并不算多,最重要的是无法定制化,而全景相机的出现恰好就能解决这个问题。

目前来看,不少全景相机都具备HDR模式,Qoocam 8K这种主打画质的机型更可以连拍8张12bit RAW文件进行机内堆栈,并转换为16bit位深DNG图像,这种傻瓜式的一键HDR可很好地保存亮部与暗部信息,并同时实现暗部降噪,实用性很强,也很适用于风光摄影。

上手简单,上限很高的摄影新玩法

民用双目全景相机的价格并不算特别高昂,门槛低至千元以内,但它带来的视觉新鲜感却很容易让人着迷,而且因为使用门檻很低,不需要学习太多的基础知识也没有复杂的操控,在手机APP上触控后期也很直观,即便是六十多岁的老年人也能快速上手。但这又是一个创意空间很大的新玩法,基本上比的就是谁的脑洞更大,相较于常规摄影来说虽然绝对画质依然落后,但对发发朋友圈、拍拍Vlog来说是完全够用了,是微单/单反摄影的一个有力补充。

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