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Fisheye oder Weitwinkel für Panoramaaufnahmen (Kugelpano) |
Kugel-Panorama - Fisheye- oder Weitwinkel-Objektiv
Eins vorweg, die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf Equirectangulare (Sphärische-, Kubische-, Kugel-, 360°x180°-) Panoramaaufnahmen. Für zylindrische Panoramen gibt es hier eine Erklärung zur benötigten Brennweite: Welche Brennweite für zylindrische Panorama Aufnahmen
Fisheye-Objektiv oder nicht?
Eine Frage die sich einem beim Erstellen von Kugelpanoramen zu Anfang immer wieder Stellt, ist "brauche ich dafür unbedingt eine Fisheye oder kann ich man nicht auch eine Weitwinkel Objektiv verwenden".
Um es vorweg zu nehmen, es ist für das Erscheinungsbild des fertige Ergebnisses am ende egal ob man eine Fisheye-Objektiv oder ein Weitwinkel-Objektiv verwendet. Der Unterschied ist nur, wie groß ist der Aufwand und wie groß ist die maximale Auflösung der Datei die erziehlt werden kann.
Der zugewinn an Auflösung durch eine längere Brennweite ist für Kugel-Panoramen die z.B. per Flash oder Quicktime im Internet dargestellt werden sollen fest nebensächlich, da hier in der Regel größen von z.b 5000*2500Pixel bis 6000*3000Pixel zum Einsatz kommen um die Größe der daraus resultierenden Datei und somit die Downloadzeit nicht zu groß werden zu lassen.
Beispiel: Equirectangulare Projektion eines 360°x180° Kugel-Panorama
Die folgenden Beispielangaben bezeihen sich auf das obige Bild, aufgenommen mit einer Canon 5D mit 2912*4368 Pixel ja Aufnahmen:
Zu Anfang eine tabellarische Zusammenfassung der weiter unten aufgeführten Varianten:
| Brennweite (kb) | Anzahl der benötigten
Aufnahmen (*1) | Maximale Auflösung | Bildgröße | Cube-Face-Größe | Quicktime-Datei-Größe (*2) |
| - | - | 5000*2500 Pixel | 11,9 Megapixel | 1250 Pixel | 1880 kb |
| - | - | 6000*3000 Pixel | 17,2 Megapixel | 1500 Pixel | 2585 kb |
| 8mm Fisheye | 3 Aufnahmen | 5552*2776 Pixel | 14,7 Megapixel | 1388 Pixel | xxxx kb |
| 15mm Fisheye | 7 Aufnahmen | 10860*5430 Pixel | 56,2 Megapixel | 2715 Pixel | 6802 kb |
| 16mm SWW | 24 Aufnahmen | 12346*6173 Pixel | 72,7 Megapixel | 3086 Pixel | 7878 kb |
| 27mm WW | 37 Aufnahmen | 20772*10386 Pixel | 205,7 Megapixel | 5193 Pixel | ? kb |
(*1) Zu der Anzahl der Aufnahmen kommt bei bedarf noch das Bodenbild dazu.
(*2) Das hier gewählte Testmotiv ist was die Dateigröße des fertigen Panos angeht etwas sehr ungünstig weil durch die recht ausgepräkten Baum und Bodenstrukturen nach dem Komprimieren immer noch recht größe Dateigrößen übrig bleiben. Bei den meisten Motiven sind bei gleicher Pixel-Größe um einiges kleinere Datei-Größen möglich.
In allen Verianten erziehlt man auf jeden Fall eine höhere Auflösung als man für eine Darstellung im Internet derzeit benötigt (aber etwas Reserve für zukünftige Anwendungen hat noch nie geschadet:-). Selbst mit einer 10Megapixel Crop-Kamera und einem 8mm- oder 10mm-Fisheye-Objektiv kommt man problemlos auf eine Auflösung von mehr als 5000*2500Pixel.
Und wenn man sich anschaut wie gering der Auflösungsunterschied zwischen einem 15mm Fisheye-Objektiv und einem 16mm Superweitwinkel Objektiv ist und wieviele Aufnahmen man dafür jeweils benötigt, ist die Entscheidung eigentlich schon fast überdeutlich.
Rein von der Technik her könnte man z.B auch ein 50mm oder gar 85mm Objektiv verwenden. Man würde hier aber eine riesige Anzahl von Aufnahmen benötigen und sich somit einen unendlichen Berg an Arbeit Fabrizieren und hätte am ende, wenn man das ganze auf z.B. 6000*3000Pixel eindampft um es im Web dazustellen, doch wieder nur ein identisches Bild wie mit dem Fisheye-Objektiv.
Zum vergleich diese Beispielbild mit dem 15mm-Fisheye-Objektiv und mit dem 27mm Weitwinkel-Objektiv. Beide mit einer Cube-Face-Größe von 1500Pixel:
...Link1...Link2...
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Was man bei den ganzen Überlegungen auch berücksichtigen sollten ist, dass jeder Übergang zwischen zwei Bildern eine mögliche Problemstelle sein kann. Sei es durch einen nicht 100 Prozentig genau eingestellten Nodalpunktadapter (garade in geschloßenen Räumen) oder durch z.B. Person (und vorallem deren Schatten), Autos oder dergleichen die zwischen den einzelnen Aufnahmen ihre Position verändert haben. Hier kann es sehr schnell vorkommen das man an diesen Übergängen Stundenlang herum Retuschieren muss (oder halt sichtbare Fehler im fertigen Bild hat). Oder wenn man z.B. zwei Bilder hat, auf denen an der selben Stelle jeweils eine andere Person zu Hälfte abgebildet ist, hier kann es auch mal ganz schnell der Fall sein das man das gesamte Bild in die Tonne schieben muss. Dieses Problem steigt noch rapide an, wenn man die Überschneidung zu gering wählt.
Mit einer größeren Uberlappung (am besten so um die 30-50%) hat man oft noch am ehesten die möglichkeit bei Veränderungen was zu "retten". Das Spiel mit einer recht geringen Überlappung kann mal eine zeitlang gut gehen (wenn alles ruhig hält und man auch sehr genau aufpasst bei justieren und beim weiterdrehen), auf Dauer kann man aber nur verlieren durch zu viele Bilder die man nicht mehr sauber oder nur mit viel Zeitaufwand "retten" konnt. Von Motiven die manchmal kaum Ansatzpunkte bieten welche Stellen übereinander gehören, garnicht erst gesprochen...
Die Überlegung ein 360° x 180° Panorama mit möglichst wenigen Aufnahmen zu erstellen, sollte man daher eher in Richtung eines Objektives mit einer größer abbildenden Fläche gehen und nicht auf Kosten der Überlappung.
Spätesten wer einmal versucht hat, mit z.B 24mm(kb) mitten in einer Menschenmenge ein Pano zu erstellen, wird ganz schnell einsehen das der Blickwinkel den man mit einem einzigen Bild erfassen kann, gar nicht groß genug sein kann und einem jedes zusätzliche Bild der verzweiflung beim zusammenfügen näher bringt. So ein Fisheye ist hier eine echte Arbeitserleichterung die einem viele Stunden spart!
Hat man sich erstmal für ein Fisheye-Objektiv entschieden, bleibt noch die Frage "15mm diagonal Fisheye" oder ein "8mm radial Fisheye" (bzw. 10mm zu 4,5mm an eine Crop-Kamera).
Auch hier stellt sich wieder die Frage nach der erzielbaren BildAuflösung und der Anzahl der benötigten Bilder.
8mm 3 Aufnahmen
15mm 7 Aufnahmen
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Die Quell-Aufnahmen für dieses Beispiel im Überblick:
Brennweite 15mm Fisheye Objektiv - 7 Aufnahmen:
Brennweite 16mm SWW-Objektiv (bzw. 10mm an Crop 1,6) - 24 Aufnahmen:
Das man mit einem 16mm Weitwinkel auch mit etwas weniger Bilder auskommen kann, dazu weiter untern mehr. Diese hier ist erst einmal die "sichere" Variante.
Brennweite 27mm WW-Objektiv (bzw. 17mm an Crop 1,6) - 37 Aufnahmen:
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Unterschied zwischen Fisheye-Objektiv und Weitwinkel-Objektiv
Auf den ersten Blick hört sich der Unterschied von 15mm Fisheye Objektiv zu 16mm Superweitwinkel Objektiv gar nicht so groß an. Unterzieht man aber beiden Bilder einer Equirectangularen Projektion und legt diese übereinander, sieht man deutlich das vom Fisheye-Objektiv eine wesentliche größere Fläche abgedeckt wird, besonders in der Bildhöhe. Der unterschied in der Bilddiagonalen beträgt immerhin 108° zu 180°. In der Bildhöhe beträgt der Unterschied 98° zu ca. 160°
In der Bildbreite ist der unterschied nicht allzu groß, ca. 6 Aufnahmen mit dem Fish zu 7 Aufnahmen mit dem Weitwinkel.
In der Bildhöhe ergibt sich bei 180° und mindestens 30% Überschneidung bei einem Blickwinkel von 97° bereits das zwei Aufnahmen-Reihen Übereinander alleine nicht mehr ausreichen um das Bild zu schließen. Während mir dem Fisheye oben und unten nur ein kleines "Loch" übrig bleibt das mit einem zusätzlichen Bild nach oben bzw. unten vollständig bedeckt werden kann.
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Vergleich der Überlagerungsfläschen
Brennweite 15mm Fisheye Objektiv - 7 Aufnahmen:
Brennweite 16mm SWW-Objektiv (bzw. 10mm an Crop 1,6) - 24 Aufnahmen:
Brennweite 27mm WW-Objektiv (bzw. 17mm an Crop 1,6) - 37 Aufnahmen:
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Oprimierung der Anzahl der Bilder bei 16mm(kb)
Zu erst einmal die Bildbreite (360° bei einem Blickwinkel je Bild von ca. 73°):
6 Aufnahmen mit je 60° Drehwinkel = ca. 21% Überlappung
7 Aufnahmen mit je 51,4° Drehwinkel = ca. 32% Überlappung
8 Aufnahmen mit je 45° Drehwinkel = ca. 40% Überlappung
Geht man von einer Sinnvollen überschneidung von 30% bis 50% aus, bleiben schon mal nur noch die Varianten mit sieben und acht Aufnahmen übrig.
Wenn man sich dann noch den Drehwinkel von 51,4° anschaut, denn weder ein Handelsüblicher Panoramadrehteller mit Rastung kann noch sich sinnvoll von Hand schätzen lässt, bleibt noch die Veriante mit acht Aufnahmen übrig.
Die Bildhöhe, bei einem Blickwinkel von rund 97° könnte man auf die Idee kommen das zwei Reihen gerade so ausreichen würden. Das hat aber zwei entscheidende Nachteile, zum einen wird die Überlappung der übereinanderliegenden Bilder nur noch sehr gering (man benötigt ja mindestens in der mitte und oben eine überlappung) und zum anderen sitzt die Überlappung so fast genau in der Bildmitte. Dies funktionier solange Gut, wie man statische Motive hat wo einem niemand im Bild rumlaufen kann. In der freien Natur, der Stadt oder ähnlichen bekommt man sehr schnell das problem das auf der einen Aufnahmenreihe nur Beine sind und auf der anderen nur Oberkörper die einfach nicht mehr zusammen passen wollen, weil die Leute sich während dem Aufnehmen der beiden Reihen weiterbewegt haben. Es ist daher sinnvoll darauf zu achten das man den Bereich, wo sich was verändern kann, in der Bildhöhe möglichst auf einem Bild hat weil hier zwichen den einzelnen Aufnahmen-Reihen ein erheblicher Zeitversatz vorhanden ist. Nimmt man eine mittige Reihe und eine odere und eine untere Reihe auf, kann man deses Problem reduzieren, da man bei der unteren bzw. oberen nur jemanden im Bild drinn hat wenn dieser sehr nah bei der Kamera steht. Hier kann man durchaus auch mal warten bis der jenige weiter gelaufen ist.
Geht man von einer mittleren Reihe mit acht Aufnahmen aus. Sowie von einer oberen und einer untern Reihe, kann man noch überlegen das für die untere bzw. obere Reihe auch etwas weniger Aufnahmen als acht reichen, weil diese durch der schwenken der Kamera nach unten bzw. oben eine kleinere Fläche füllen müssen als die mittlere Reihe. Pi mal Daumen wären hier sechs Aufnahmen sinnvoll.
Von der überlegung her würden jetzt 6+8+6 Aufnahmen die optimalen kompromiss zwischen notwendiger Überschneidung (30%-50% in alle Richtungen) und minimaler Anzahl der Aufnahmen darstellen.
Wenn man jetzt aber z.B. mit einem Panoramakopf mit Rastung arbeitet, kann man schon wieder überlegen ob die "einsparung" von vier Aufnahmen den Aufwand für das Verstellen der Rastung überhaupt rechtfertigt und man nicht einfach drei Reihen mit je acht Aufnahmen aufnimmt...?
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Die verschiedenen Überlegungen im einzelnen:
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Mittlere Reihe aus 8 Aufnahmen und oben und unten mit je sechs Aufnahmen (6+8+6):
An dieser Version gibt es rundum nichts auszusetzen.
Die Überlappung:
Nur die mittlere Reihe betrachtet:
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Drei Reihen zu je 6 Aufnahmen (6+6+6):
Vom Gesamtbild her sieht es im ersten Moment noch ganz gut aus. Betrachtet man aber die mittlere Reihe einmal für sich alleine, sieht man das die seitliche Überschneidung zwischen den einzelnen Bilder schon recht gering ist. Da darf sich schon nichts mehr groß bewegen wenn das noch gut gehen soll. Wer gerne Risiko Spielt...
Die Überlappung:
Nur die mittlere Reihe betrachtet:
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Zwei Reihen zu je acht Aufnahmen (8+8):
Von der seilichen überlappung her sind acht Aufnahmen ja kein Problem. Wenn man nun hergeht und die untere Reihe nicht ganz nach unten schwenkt, weil man dort eh nur das Stativ zu sehen bekommen würde, würden zwei Reihen ausrechen. Die überschneidung zwichen denn beiden Reihen wäre dabei allerdings recht knapp und nochdazu fast genau in der Bildmitte. Wenn einem da jemand durchs Bild läuft, hat man ganz schnell verloren.
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Zwei Reihen zu je sechs Aufnahmen (6+6):
Denn Sparwahn auf die spitze getrieben. Auch wenn es in der Theorie gerade noch reichen sollte, passiert es hier zum erstemal das wirklich Bildbereich fehlen (rot eingefärbt). Das Problem ist das der verwendete Pano-Kopf mit Rastung ein paar 1/10° spiel hat und es somit mal passt und mal gerade so nicht. An irgendwas das sich im Bild verändern könnte braucht man hier erst garnicht zu denken.
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Zwei Reihen zu je acht Aufnahmen und eine nach oben (8+8+1):
Was man noch machen kann um der Problem der recht geringen Überschneidung zwischen den Reihen bei der 8+8 Version etwas zu erhöhen ist, die obere Rehe etwas tiefer ansetzen und dafür oben noch ein Bild genau nach ober draufsetzen (genauso wie bei der 15mm Fisheye-Version)
Wenn sich während der Aufnahmen nicht allzuviel im Bild verändern kann, ist diese Version durchaus eine Überlegung wert.
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Aber wer einmal versucht hat mit z.B 24mm(kb) mitten in einer Menschenmenge ein Pano zu erstellen wird ganz schnell einsehen das der Blickwinkel den man mit einem einzigen Bild erfassen kann, gar nicht groß genug sein kann und einem jedes zusätzliche Bild der verzweiflung beim zusammenfügen näher bringt.
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