全景攝影與制作實驗教學設計

吳小勝?朱德權?吳杰

摘要：全景是一種新興的富媒體技術，具有全方位、實景展示的特點，且內(nèi)容豐富、形式新穎、制作和傳播成本低。全景攝影與制作是高校傳媒方向課程教學中重要的實踐內(nèi)容，要求學生具備基本的拍攝和制作能力，主要包括選擇拍攝設備、計算所需拍攝照片數(shù)量、調(diào)節(jié)鏡頭焦點、全景拼接、全景發(fā)布等。文章設計并總結了全景攝影與制作實驗所需的設備、內(nèi)容和步驟，為該項目實驗者提供參考。

關鍵詞：全景；攝影；實驗教學

一、引言

全景圖又被稱為3D實景圖，是指將拍攝的水平方向360度，垂直方向180度的多張照片拼接成一張全景圖[1]，是一種新興的媒體技術，與單純的圖片或視頻等媒體相比較，交互性是它最具吸引力的特征。相較3D模型圖，全景圖的優(yōu)勢主要是制作周期短、開發(fā)成本低、時效性強[3]。相較傳統(tǒng)的平面圖，全景圖的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾點：

①全方位：類似現(xiàn)實世界中360度全方位觀察周邊事物；

②實景：采用數(shù)碼照片拼接，展示的場景與現(xiàn)實世界場景保持一致；

③內(nèi)容豐富、形式新穎：除了可以自由操縱任意角度互動性地觀看場景，還可以添加文本、圖片、聲音、視頻和超鏈接等多種媒體[2]。

近年來，全景圖在各類宣傳和商業(yè)應用中已越來越多，例如遠程教育、網(wǎng)上看房、旅游宣傳等。高校傳媒方向?qū)I(yè)已逐步將全景攝影與制作作為實驗項目融入課程教學中，引導和鼓勵學生運用新興技術融入社會實踐，有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和實踐技能。

二、實驗目的

①了解全景圖的特點和優(yōu)勢；

②熟悉全景攝影使用的器材及其安裝方法；

③掌握全景拍攝的準備工作和操作步驟，能夠使用不同焦距拍攝相應數(shù)量的照片；

④掌握全景補地拍攝的技巧；

⑤掌握相關后期處理軟件的使用方法，能夠熟練拼接和優(yōu)化全景圖；

⑥能夠熟練將全景圖發(fā)布到Internet。

三、實驗儀器

①拍攝器材：單反相機、16mm魚眼鏡頭、全景云臺、三腳架等。

②制作軟件：PTGUI、APG、Lightroom、Photomatix、Photoshop、Pano2VR等。

四、實驗內(nèi)容

完成一組地面全景攝影與制作：使用16mm魚眼鏡頭按照實驗步驟拍攝兩組照片并使用相關軟件進行拼接等后期處理，最后發(fā)布到本地和“720yun VR全景發(fā)布平臺”等網(wǎng)站。

五、實驗步驟

全景攝影與制作的步驟主要包括選擇器材、全景拍攝、后期處理、發(fā)布作品等步驟。

（一）選擇器材

一般專業(yè)拍攝全景照片至少需要四種硬件設備：單反相機、魚眼鏡頭、全景云臺和三腳架，下文將對全景拍攝逐一闡述這四種硬件設備的性能特點和選用要點。

1.數(shù)碼相機

一般來說，只要能夠手動調(diào)整光圈、快門速度和對焦的數(shù)碼相機，都可以拍攝數(shù)碼拼接片源圖像?？傮w來說單反、微單和單電相機拍攝的圖像品質(zhì)比較好，當然個別便攜機拍出來的效果也不錯，光線差異不是很大的場景，甚至使用手機也可以拍攝。因此，理論上無論使用什么樣的設備，都可以用于全景圖像的拍攝。當然，商業(yè)制作還是建議使用單反相機，即“單鏡頭反光式照相機”的縮寫，是相對于雙（鏡頭）反（光式）相機來說的。同時，在全景攝影中使用同一焦段鏡頭，全畫幅相機需要拍攝的片源數(shù)量比半畫幅相機的數(shù)量少，更高效。

2.鏡頭

全景拍攝要求速度快、質(zhì)量高，這就涉及拍攝照片的數(shù)量和清晰度兩個方面：短焦距拍攝張數(shù)少，但清晰度較低；長焦距拍攝張數(shù)多，但清晰度高。為了平衡兼顧這兩方面的選用矛盾，全景拍攝時，大多選擇8—24mm的焦距短的魚眼鏡頭或超廣角鏡頭來拍攝。

3.全景云臺

云臺是安裝在三腳架上方，用來連接三腳架和相機的中間構件，起到平衡與穩(wěn)定的作用。全景云臺在全景拍攝中起到重要的輔助作用。

①可以讓相機在水平面上進行水平轉動拍攝，從而達到使相機拍攝節(jié)點在三維空間中的一個固定位置進行拍攝，保證相機拍攝出來的圖像可以拼合成360度的圖像[4]。

②可以調(diào)節(jié)相機節(jié)點在一個縱軸線上轉動，輔助拍攝天與地。

為了方便全景拍攝，除了上述兩種功能，有的全景云臺還附加了一些實用功能。

①在垂直旋轉軸即俯仰軸處都有刻度標記，并且在轉動到相應角度時還會有觸感，方便攝影師在垂直方向精準定位旋轉。

②防垂快裝板，加高弧形防垂擋邊，有效防止相機下垂現(xiàn)象。

③獨立的外翻補地套件，使下方三腳架不再擋住地面，補地拍攝更加方便。

④分度臺采用觸感定位，不需要低頭看度數(shù)，設置好刻度每轉一下會有“咔噠”的觸感回饋，可以實現(xiàn)盲拍效果。

4.三腳架

選擇全景攝影的三腳架時，需要考慮穩(wěn)定、承重、高度、便攜四個方面，其中穩(wěn)定性是最重要的，只有前期拍攝足夠穩(wěn)定，后期拼接才更省時省力。

①材質(zhì)。三腳架常用的材質(zhì)是鋁合金和碳纖維兩種。鋁合金的價格相對較低，但重量較大，不便于攜帶。碳纖維的價格相對較高，便攜性、抗震性、穩(wěn)定性都較好。

②承重。三腳架之上有單反和云臺，所以承重是個很重要的參數(shù)，一般需要承重在5kg以上。

③高度。拍攝全景圖，構圖的要素之一是視平線的高度。在保證所需高度的前提下，三腳架中軸升起高度越低、腳管伸展越少、腳管直徑越大越穩(wěn)定。

④自重、折起長度。在穩(wěn)定第一的前提下，還要盡可能輕便，盡量選擇重量輕、收納高度低的三腳架，以便于攜帶。

（二）全景拍攝

1.確定拍攝照片數(shù)量

全景拍攝中一般將等效焦距對應的視角與圖片重合區(qū)域這兩個因素作為計算拍攝照片數(shù)量的條件。實驗時可以進行不同嘗試，找到不同條件下既滿足拼接要求，又能獲得更好圖像質(zhì)量的合適照片數(shù)量。

①部分等效焦距與視角的對應關系，見表1。

②重合區(qū)域。我們拍攝的360度一圈的照片，之所以能夠?qū)崿F(xiàn)無縫拼接效果，很重要的是因為相鄰兩張圖片有重合，再使用類似PTGui的全景拼接軟件，就可以自動識別相鄰兩張圖片的重合區(qū)域，依次連接拼成一張360度全景圖片。那重合區(qū)域需要多大呢？至少占圖片的25%。拍攝時可以采用目測的方法，確保相鄰的兩張圖片在水平方向或垂直方向占有不少于25%的重合區(qū)域。

2.架設拍攝器材

首先根據(jù)實際拍攝需要選擇拍攝點，盡量選擇空曠的位置架設三腳架，三腳架不宜打太開，避免腳架過多入鏡影響后期拼接和美化；然后連接全景云臺和相機，根據(jù)需要決定是否連接快門線；最后連接全景云臺和三腳架，并且調(diào)整三腳架的高度和水平。

3.調(diào)節(jié)鏡頭節(jié)點

鏡頭節(jié)點是指鏡頭的光學中心，穿過節(jié)點的光線不會發(fā)生折射。在全景拍攝中，以同一個鏡頭節(jié)點為中心旋轉一周拍攝的一組照片，畫面中遠近物體之間的透視關系都不會發(fā)生改變[5]。調(diào)節(jié)鏡頭節(jié)點的步驟：首先要調(diào)節(jié)相機的光軸位于云臺中心的垂直線上。將相機90°垂直向下對準云臺，打開LED取景器觀察，前后移動云臺橫臂，直到相機畫面中心點與云臺中心點重合。然后將相機還原成水平方向，在鏡頭前固定位置擺放一個直立形態(tài)的參照物（如鉛筆），調(diào)整三腳架的位置和高度，使該參照物與較遠處的另一個參照物（如樓房）邊緣重合并位于畫面中央。接著左右轉動云臺，使第一個參照物分別位于畫面的左側和右側，同時觀察不同方向轉動云臺時，兩個參照物的邊緣是否始終重合。如果始終重合，表明透視關系沒有變化，則鏡頭節(jié)點調(diào)節(jié)完成；否則就需要調(diào)節(jié)相機前后的位置，直到兩個參照物的邊緣始終重合。

4.拍攝

以16mm魚眼等效焦距為例拍攝一組照片：首先將分度臺上的定位螺絲鎖在60°的孔里；然后將相機鏡頭調(diào)至水平，拍攝第一張照片，再順時針旋轉相機60°，拍攝第二張照片，依次旋轉并拍攝，共拍攝6張照片；最后將鏡頭90°垂直翻轉向上，拍攝一張?zhí)炜照掌辉賹㈢R頭90°垂直翻轉向下，拍攝一張地面照片。

5.補地

上述拍攝中，有陽光照射的場景可能會拍到三腳架的影子，將鏡頭90°垂直翻轉向下拍攝地面照片時，會拍到云臺和三腳架。為了消除這些影響，所以需要采用一些方法補拍地面照片，這個方法稱為“補地”。

補地的方法有多種，如外翻補地法、手持補地法、斜拍補地法等。外翻補地法需要全景云臺具備外翻補地插件，如720云全景云臺在云臺橫板的一側具有補地插件，旋轉旋鈕能夠操控相機外翻拍攝。手持補地法適用于地面色彩和平面構成較為單一的場景，或需要快速拍攝的場景。斜拍補地法方便易用，適用于大多數(shù)場景，以補拍相機正下方地面照片為例，操作步驟如下：

①首先將鏡頭90°垂直翻轉向下，拍攝一張包含云臺和三腳架的地面照片，這張地面照片我們可以稱之為“真底”，為后期處理替換成“假底”提供匹配識別點；

②“真底”拍完之后，在三腳架的腳墊旁邊做一些記號，用于標記三腳架的位置，再將三腳架連同相機向旁邊平移，直到移動到標記的位置之外；

③將云臺橫軸向下傾斜60°，再拍攝一張被云臺和三腳架遮住的地面照片，這張地面照片稱之為“假底”，完成補地拍攝。

（三）后期處理

全景拍攝的照片由多張構成一組，必須通過后期處理才能輸出一張完整的全景圖。后期處理包括拼接和優(yōu)化等步驟，涉及多個軟件配合操作。下文對幾個常用軟件進行簡單介紹，為大家了解和選用提供參考。

1.全景拼接軟件

①PTGui：是一款應用廣泛的具有可視化操作界面的全景制作工具，基本操作方法比較容易掌握。

②APG：批量拼接和出圖的效率很高，如果前期拍攝的照片精度很高，它可以在大量照片中自動找到可以拼接成全景圖的多組照片，并在后臺批量輸出。

2.圖像優(yōu)化軟件

①Lightroom：即Adobe Photoshop Lightroom，是一款具有照片后期處理的圖像工具軟件。全景圖后期處理中，主要用于將一組照片統(tǒng)一調(diào)色。

②Photomatix：是一款能夠調(diào)節(jié)圖片曝光度和通過多個曝光源生成HDRI（高動態(tài)范圍圖像）的軟件。全景圖后期處理中，主要用于調(diào)整圖像的配準對齊、去鬼影、色調(diào)映射、曝光融合等。

③Photoshop：主要用于全景拼接完成后修復圖像中的小瑕疵和補地的后期處理。

（四）發(fā)布作品

全景圖制作完后，可以直接發(fā)布到現(xiàn)有的全景網(wǎng)站平臺，如“720yun VR全景發(fā)布平臺”等，也可以使用相關軟件先發(fā)布到本地，再根據(jù)需要上傳到指定的網(wǎng)站服務器。本地發(fā)布可以使用Pano2VR，它的主要功能有：

①轉換全景圖的類型和格式：支持Adobe Flash、HTML5、QuickTime VR（QTVR）格式；

②制作全景漫游：支持在全景圖中添加熱點、文本、圖片、音頻、視頻等，并通過熱點將多個全景圖連接起來，實現(xiàn)全景漫游[6]；

③制作全景圖的“皮膚”，即全景縮略圖。

六、結束語

全景圖制作質(zhì)量的高低取決于多個方面，包括拍攝器材、拍攝環(huán)境、拍攝和后期處理技巧等，如：①相機、鏡頭等可以在經(jīng)濟條件容許的情況下盡可能選擇高質(zhì)量的；②選擇或布置適宜的光照環(huán)境；③拍攝前要確保相機水平，防止畫面傾斜；④使用變焦鏡頭時，拍攝過程中鎖定鏡頭焦距，避免拍攝時焦距發(fā)生變化；⑤場景中如果有運動事物，拍攝時要避免出現(xiàn)“鬼影”現(xiàn)象，還要避免同一事物出現(xiàn)在不同角度的畫面內(nèi)；⑥地面全景拍攝時，相機視角高度應當與普通人的視線高度基本一致；⑦后期處理中，要耐心調(diào)整相關參數(shù)并測試效果，確保輸出的圖像質(zhì)量符合要求。

總之，要拍攝和制作出高質(zhì)量的全景圖，除了器材質(zhì)量等客觀條件的影響，更需要創(chuàng)作者孜孜不倦、精益求精地嘗試和探究，只有擁有足夠的專業(yè)、經(jīng)驗、耐心，才能在實踐中不斷達到更高的水準。

參? 考? 文? 獻

[1]林延樂.互動影像設計在非遺繪畫中的應用研究[D].深圳：深圳大學，2019：27-28.

[2]夏江峰，劉佳奇.基于無人機的氣象探測環(huán)境360°球型全景制作及應用[J].陜西氣象，2020（3）：62-64.

[3]呂梁，魏娟.淺析全景攝影技藝[J].產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新，2020（18）：41-42.

[4]趙家璇，賈婧談，陳思琪.全景拍攝技術概述[J].信息記錄材料，2019（04）：229-230.

[5]黃靖，李滿.基于三維全景技術的虛擬校園場景搭建——以廣州工商學院花都校區(qū)為例[J].現(xiàn)代信息科技，2021（6）：77-82.

[6]蘇融，李勝樂，厲彥玲.基于三維全景視圖的虛擬校園漫游導航系統(tǒng)[J].山東農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2014（1）：103-109.

基金項目：安徽省教育廳人文社科重點項目（項目編號：SK2020A0568）；池州學院融合媒體雙創(chuàng)實踐教學中心（項目編號：2021XSCZX01）；安徽省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目（項目編號：202111306021）。

吳小勝（1979.10-），男，漢族，安徽池州，碩士，高級實驗師，研究方向：新媒體技術；

朱德權（1974.01-），男，漢族，安徽銅陵，碩士，副教授，研究方向：新媒體技術；

吳杰（2000.12-），女，漢族，安徽六安，本科，研究方向：網(wǎng)絡與新媒體。