Verglich der mercator-Transformation mit der zylindrischen-Transformation bei Panorama Aufnahmen |
Die Mercator Projektion, oder die Grenzen der zylindrischen Projektion
Ein Phänomen auf das man früher oder später stößt, wenn man sich mit zylintrischen Panoramen beschäftigt, ist, dass einige Aufnahmen auf einmal total unnatürlich verzerrt (mehr noch als bei Panos ohnehin prinzip bedingt vorhanden ist) wirken. Diese ist vor allem dann festzustellen wenn man recht kurze Brennweiten verwendet (am besten noch mit noch oben gekippter Kamera) und im oberen Bildteil klare geometrische Formen hat.
Im nachfolgenden wird anhand von einigen Beispielen aufgezeit wie sich dies auswirkt und wie man dies durch die verwendung von unterschiedlichen Projektionsverfahren abmildern kann.
Vorwort:
Die Nachvolgende Betrachtung gilt nur für eine flache Präsentation von Panoramen in Internet oder als Druck. Für die interaktive Darstellung mit hilfe von speziellen Betrachtern im Web bzw. auf dem dem PC gelten diese nicht.
Die equirectangular Projektion wird hier zwar in den nachvolgenden Vergleichen immer mit aufgeführt. Diese ist aber eigentlich für kubische Panoramen vorgesehen und es soll hier nur gezeigt werden das diese maximal gleichgute Ergebnisse liefert wie die anderen beiden, aber niemals zu einem besseren Ergebnis führt.
Zusammenfassung:
Vorab schonmal als Zusammenfassung der nachfolgenden Vergleichstests (und langjähriger Erfahrung) kann man etwas vereinfacht in etwa folgende grobe Beispieltabelle erstellen:
| Brennweite(bezogen auf kb) | Blickwinkel
Objektiv | Winkel ab
Horizont | Equirectangular | Mercator | Cylindrical |
| 16mm | 98° | 74° | mangelhaft | befriedigend | mangelhaft |
| 24mm | 74° | 56° | ausreichend | gut | ausreichend |
| 35mm | 54° | 41° | befriedigend | sehr gut | gut |
| 50mm | 40° | 30° | gut | sehr gut | sehr gut |
| 100mm | 20° | 15° | sehr gut | sehr gut | sehr gut |
Die Brennweiten beziehen sich auf Kleinbild-Hochformat-Aufnahmen. Die Winkel-Angaben gehen davon aus, dess der Horizont nicht mittig plaziert wird sondern im unteren viertel. Wird der Horizont mittig plaziert, sind auch etwas kürzere Brennweiten die gleichen Ergebnise möglich. Entscheident ist der Blickwinkel von Horizont (nicht der von Bildmitte!) aus nach oben bzw. unten hin gesehen. Z.b. bei einer 16mm Aufnahmen wird der Horizon in die Mitte gesetzt, hierdurch ergibt sich ein Blickwinkel von 49° ab Horizont und somit passen in etwa die Angaben von 24mm.
Aber wie so oft in der Fotografie, kann so eine Liste immer nur ein grober Anhaltspunkt sein und sollte lediglich als Ausgangspunkt für eigene Experimente und Vergleiche mit eigenem Bildmaterial dienen!
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Beispielbild aus 24mm(kb) Hoch-Format Aufnahmen:
Blickwinkel ab Horizont nach oben ca. 52°
Zylindrische Projektion:
Mercator Projektion:
Equirectangulare Projektion:
In dieser recht kleinen Web-Darstellung hier, sieht man zwar einen Unterschied, aber keine dieser Versionen sieht jetzt irgendwie "verfremdet" aus (erstrecht nicht wenn man den Ort in Natura nicht so genau kennt). Betrachtet man sich den Kritischen oberen Bildbereich einmal in größen wird der unterschied schon deutlicher.
Zum besseren Vergleich - Ausschnitt aus dem oberen Bildbereich:
| Equirectangular | Mercator | Cylindrical |
Ausschnitt aus dem Bereich des Horizont:
Während sich im Bereich des Horizont kaum unterschiede zwischen den verschiedenen Projektionsverfahren zeigen, sieht man im oberen Bildbereich dagegen sehr deutlich unterschiede. Die cylindrical Projektion wirkt hier wie frisch von der Streckbank, die equirectangulare dagegen also ob jemand oben drauf gehauen hätte.
Wenn man die Fenster genauer betrachtet, fällt auf das sie bei der zylindrischen Projektion auch nach oben hin immer noch genau so hoch bzw. sogar noch höher sind wie in Bodennähe. Für das menschliche Auge ist es aber ungewohnt das ein Objekt, dass hier im Beispiel etwa doppelt so weit entfernt ist, immer noch gleich groß ist. Das Bild wirkt einfach unnatürlich.
Bei der equirectangularen Projektion nimmt die Fensterhöhe dahingegen je höher man kommt um so schneller ab.
Nur die Mercator-Projektion geht her und streckt bzw. staucht die ursprüngliche Aufnahme nicht noch zusätzlich, so das die ursprüngliche geometrie der Aufnahmen mit langsam nach oben hin niedriger werdenden Fenstern erhalten bleibt und das Bild noch einigermassen natürlich wirkt.
| Equirectangular | Mercator | Cylindrical |
Wenn man über die ursprüngliche Aufnahme einmal ein gleichmäßiges Gitternetz drüber legt, sieht man recht gut die zusätzlliche Stauchung bzw. Streckung im oberen Bereich bei der equirectangular bzw. cylindrical Projektion.
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Weiteres Beispielbild aus 24mm(kb) Hochkant Aufnahmen:
Blickwinkel ab Horizont nach oben ca. 58°
Zylindrische Projektion:
Mercator Projektion:
Equirectangulare Projektion:
Ausschnitt von der "Problemzone"
Zylindrische Projektion:
Mercator Projektion:
Equirectangulare Projektion:
Auch hier wirkt die cylindrical Version total überdehnt und die equirectangulare Version wie plattgequetscht. Wohingegen die Mercator Version ein recht ausgewogenes Bild erzeugt welches dem "natürlichen Sehen" noch am nächsten kommt.
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Beispielbild aus 17mm(kb) Hoch-Format Aufnahmen:
Blickwinkel ab Horizont nach oben ca. 76°
Zylindrische Transformation:
Mercator Transformation:
Equirectangulare Transformation:
Ausschnitt von der Kirchturmspitze
| Equirectangular | Mercator | Cylindrical |
Spätestens in der 1:1 Ansicht sieht man wie bei dieser Extrembrennweite die Pixel bei den verschiedenen Projektionsverfahren "überstapaziert" werden. Aber auch hier liefer die Mercator Transformation noch am ehesten ein anschauliches Panoramabild, auch wenn selbst bei dieser die Bildqualität im oberen Bildbreich schon sehr leidet.
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Beispielbild aus 50mm(kb) Hoch-Format Aufnahmen:
Blickwinkel ab Horizont nach oben ca. 28°
Zylindrische Transformation:
Mercator Transformation:
Equirectangulare Transformation:
In klein ist kaum ein Unterschied wahrnehmbar
| Equirectangular | Mercator | Cylindrical |
In größer sieht man zwar einen unterschied, aber keine der drei Versionen sieht jetzt besonders "schlecht" aus. die Equirectangulare wirkt vielleicht etwas zu gedrungen, aber bei weiten nicht so extrem wie bei den kürzeren Brennweiten. Die Mercator bringt hier keinen sichtbaren Vorteil gegenüber der Zylindrischen Transformation. Dies ist also eine klassiche Brennweite für den Einsatz der Zylindrischen Projektion.
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Weiteres Beispielbild aus 100mm(kb) Hoch-Format Aufnahmen:
Blickwinkel ab Horizont nach oben ca. 12°
Zylindrische Transformation:
Mercator Transformation:
Equirectangulare Transformation:
Man sieht, man sieht nichts!
| Equirectangular | Mercator | Cylindrical |
Wenn man ganz genau hinschaut, sieht man doch eine Abweichung von wenigen Pixeln. Diese ist aber so gering das man sie in der Praxis total vernachlässigen kann. Bei längeren Brennweiten hat also das gawählte Transformationsverfahren praktisch keine Auswirkung mehr auf das fertige Panorama. Hier kann also bedenkenlos die zylindrischen Projektion verwendet werden.
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Noch einige weitere Beispiele
Brennweite 16mm(kb) - Blickwinkel ab Horizont nach oben ca. 70°
Zylindrische Projektion:
Mercator Projektion:
Equirectangulare Projektion:
Bei dieser Brennweite und Motiv wirkt eigentlich keine der Varianten mehr sonderlich "natürlich". Hier kann der Künstler sich frei Austoben:-)
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