薛山
影像是三維空間系統(tǒng)的二維響應(yīng),也可以理解為:照片只是一個(gè)平面而已。這句話聽(tīng)起來(lái)似乎是無(wú)比正確,但真的沒(méi)有可以打破二維框架的影像器材么?當(dāng)然有,大家應(yīng)該都用過(guò)百度街景,不難發(fā)現(xiàn)它們的照片是可以任意拖動(dòng)視角,實(shí)現(xiàn)近乎于360度全景互動(dòng)的效果,甚至可以移動(dòng)位置,實(shí)現(xiàn)整個(gè)街景范圍全覆蓋,足不出戶游遍天下,而這正是最容易接觸到的全景相機(jī)應(yīng)用了。
手機(jī)掃描全景應(yīng)該是大家最常見(jiàn)的全景圖像了
打開(kāi)手機(jī)原生照相機(jī)APP,大家都能看到“全景”選項(xiàng),而且很多人也應(yīng)該都使用過(guò)全景掃描拍攝風(fēng)光照片。但這只是全景概念的一部分,所謂全景,字面上不難理解:就是囊括三維空間內(nèi)全角度景觀的影像,我們?nèi)祟愲p眼正常視角大約為水平 90°/垂直 70°,而嚴(yán)格的全景是包含水平視角 360°/垂直視角 180°的環(huán)景寬視野場(chǎng)景,可實(shí)現(xiàn)高分辨率的環(huán)景展開(kāi),進(jìn)而得到無(wú)盲區(qū)的實(shí)時(shí)圖像,在現(xiàn)代光電信息技術(shù)行業(yè),比如三維重建、虛擬現(xiàn)實(shí)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、軍事領(lǐng)域、機(jī)器人 視覺(jué)系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、精密工業(yè)監(jiān)測(cè)、多媒體技術(shù)、藝術(shù)攝影、交通記錄等領(lǐng)域具有強(qiáng)烈的需求和廣泛的市場(chǎng)。
而大家每天都要看朋友圈,每天都會(huì)接觸到大量的朋友圈攝影作品,傳統(tǒng)的圖像已經(jīng)很難讓人產(chǎn)生興趣,而全景這種獨(dú)特的視角很多人都沒(méi)有見(jiàn)過(guò),如果你正好又有國(guó)慶出游的計(jì)劃,那么全景攝影或許會(huì)成為你“制霸”朋友圈的一大利器。
使用第三方軟件對(duì)相機(jī)拍攝的照片進(jìn)行后期拼接,是獲取高素質(zhì)全景圖像的方法之一
全景攝影主要是按攝像頭數(shù)目來(lái)進(jìn)行分類的,也即單目全景和多目全景。單目成像的第一個(gè)典型是手機(jī)的掃描全景,以手機(jī)鏡頭為投影中心,旋轉(zhuǎn)相機(jī)以獲取最大水平360°圖像,其最大的特點(diǎn)是使用便利,手機(jī)小巧且可以實(shí)現(xiàn)機(jī)內(nèi)實(shí)時(shí)拼接,但缺點(diǎn)是畫(huà)質(zhì)相對(duì)較差,而且垂直視角受限,細(xì)長(zhǎng)的圖像不利于在僅數(shù)英寸的手機(jī)屏幕上觀看。
Insta360 Titan使用了多達(dá)8個(gè)M4/3 CMOS+廣角鏡頭組合,可拼接11K分辨率VR全景視頻
畫(huà)質(zhì)的問(wèn)題比較容易解決,因?yàn)閭鹘y(tǒng)相機(jī)也能拍攝全景圖片,將相機(jī)架設(shè)于三腳架上邊拍邊調(diào)整視角,可輕松實(shí)現(xiàn)水平360°圖源的獲取,垂直視角就取決于云臺(tái)活動(dòng)范圍了,但可控性上限比手機(jī)更高,畫(huà)質(zhì)自然是明顯更出色。不過(guò)缺點(diǎn)是需要使用AutoStitch、Lightroom、Photoshop等軟件在PC端進(jìn)行拼接。
事實(shí)上相機(jī)端利用這一手法也能實(shí)現(xiàn)廣視角淺景深的獨(dú)特視覺(jué)效果,方法就是使用長(zhǎng)焦大光圈鏡頭,比如85mm f/1.4,135mm f/2等鏡頭鎖定對(duì)焦位置,并以較近物距進(jìn)行逐張掃描拍攝,再通過(guò)后期拼接以實(shí)現(xiàn),這個(gè)玩法很適合拍攝靜物、人像等主題,也是利用單目全景成像原理的一個(gè)典型高階應(yīng)用。
單目全景還有一個(gè)行業(yè)應(yīng)用方向就是環(huán)形透鏡成像,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用一個(gè)折射/反射混合元件,實(shí)現(xiàn)環(huán)形全景拍攝,在醫(yī)用內(nèi)窺鏡、管道探測(cè)器、機(jī)器視覺(jué)等領(lǐng)域應(yīng)用很廣,但與我們民用關(guān)聯(lián)不大,在這里就不作展開(kāi)了。
很明顯,單目掃描全景最大的問(wèn)題就是拍攝時(shí)間較長(zhǎng),而且因?yàn)槠唇铀璧拿恳粠疾皇峭粫r(shí)間拍攝,所以既不能滿足視頻需求,也很容易出現(xiàn)一些瑕疵,比如場(chǎng)景中可能出現(xiàn)路人、光線也會(huì)有變化等等,網(wǎng)上鬼畜的掃描全景照片也算是層出不窮。因此對(duì)多目全景的需求也就呼之欲出了。
多目全景簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用多個(gè)相機(jī)模組同時(shí)成像,再通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)機(jī)內(nèi)拼接,顯然這一方案能夠?qū)崿F(xiàn)全圖像的時(shí)間統(tǒng)一,單目掃描全景的技術(shù)問(wèn)題自然就能得到解決,但多目全景的缺點(diǎn)也很明顯,多相機(jī)模組就意味著硬件成本更高,而且顯而易見(jiàn)的是相機(jī)模組越多,成像質(zhì)量越高,但對(duì)算力的需求也越高、發(fā)熱量越大,產(chǎn)品體型也就越大……
所以,一般民用全景相機(jī)產(chǎn)品都采用的是雙目成像設(shè)計(jì),也就是兩個(gè)背對(duì)背設(shè)計(jì)的魚(yú)眼鏡頭相機(jī)模組輸出圖像以進(jìn)行機(jī)內(nèi)拼接。這樣既能享受到多目全景的實(shí)時(shí)性優(yōu)勢(shì),同時(shí)又能把成本控制在合理范圍內(nèi),體型也大多在可接受范圍內(nèi),從易用性設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)也有外掛型、獨(dú)立型等不同設(shè)計(jì),并且還有一點(diǎn)值得注意,目前中國(guó)企業(yè)在全景相機(jī)領(lǐng)域有著很強(qiáng)的話語(yǔ)權(quán),這一點(diǎn)與大疆在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的地位有幾分類似,接下來(lái)我們來(lái)看一看目前有哪些比較優(yōu)秀的產(chǎn)品吧。
雙目全景相機(jī)的視角非常夸張
全景相機(jī)在視頻方面有一個(gè)非常巨大的優(yōu)勢(shì)就是防抖。造成圖像的抖動(dòng)主要有兩個(gè)原因:鏡頭的擺動(dòng)和機(jī)位的位移,相機(jī)鏡頭的光學(xué)防抖補(bǔ)償?shù)木褪晴R頭上下左右的擺動(dòng),而機(jī)身防抖的CMOS移動(dòng)則更進(jìn)一步可以補(bǔ)償機(jī)位位移產(chǎn)生的視角變化(光學(xué)防抖技術(shù)也能部分實(shí)現(xiàn)這一補(bǔ)償)。
從視覺(jué)上來(lái)說(shuō),非微距攝影時(shí)鏡頭擺動(dòng)對(duì)畫(huà)面抖動(dòng)的“貢獻(xiàn)”更大,而全景成像因?yàn)槭?60°水平視角和180°垂直視角的全覆蓋,無(wú)論鏡頭如何擺動(dòng)都在取景范圍內(nèi),因此在防抖上有著無(wú)比巨大的先天優(yōu)勢(shì),再加上全景成像對(duì)機(jī)位位移的敏感度又相對(duì)較低,廠商只需要調(diào)整陀螺儀靈敏度,使畫(huà)面始終以固定水平角度輸出就能實(shí)現(xiàn)非常穩(wěn)定的視覺(jué)效果。
不過(guò)在實(shí)際使用時(shí)大家需要注意一點(diǎn),就是快門速度一定要盡量控制在比視頻幀率倒數(shù)更快的參數(shù)上,比如拍攝30P視頻時(shí),快門時(shí)間要盡量在1/30秒甚至更短,否則很容易出現(xiàn)幀間拖影,造成類似抖動(dòng)模糊的假象。好在目前各大品牌似乎都已經(jīng)注意到了這個(gè)問(wèn)題,紛紛推出了限制快門速度下限的“運(yùn)動(dòng)模式”,但多注意一下也不會(huì)錯(cuò)。
也就是說(shuō),全景相機(jī)非常適合當(dāng)作運(yùn)動(dòng)相機(jī)使用,尤其是雙目全景在合理設(shè)計(jì)的情況下可以讓雙目垂直下方區(qū)域成為“盲區(qū)”,也就是說(shuō)拍攝的畫(huà)面中將不會(huì)看到自拍桿,視覺(jué)效果很獨(dú)特,如果國(guó)慶有滑雪、滑沙、沖浪、騎行等計(jì)劃的話,全景相機(jī)會(huì)是很好的旅途搭檔。
使用各種投影模式,可以讓全景圖像呈獨(dú)特的視覺(jué)形態(tài)
既然是全視角拍攝,就意味著三維場(chǎng)景中幾乎所有景觀都被全景相機(jī)“收入囊中”,所以全景相機(jī)不需要像傳統(tǒng)相機(jī)那樣構(gòu)圖,拿起來(lái)開(kāi)機(jī)就能直接拍,基本上不用擔(dān)心主體在不在取景范圍內(nèi)的問(wèn)題。當(dāng)然,多目成像多多少少也會(huì)存在盲區(qū),“隱形自拍桿”就是比較巧妙的運(yùn)用方式,在拍攝時(shí)注意不要讓主體位于雙目成像區(qū)域交界位置就行,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)隨便找一個(gè)攝像頭對(duì)著主體就無(wú)需擔(dān)憂了。
免構(gòu)圖大幅降低了用戶拍攝技巧門檻,但輸出的圖像不可能是展開(kāi)形式的全景圖,畢竟那毫無(wú)美感可言,所以全景相機(jī)都需要后期剪輯才能正常輸出,這也恰好是全景相機(jī)的另一大優(yōu)點(diǎn):運(yùn)鏡、構(gòu)圖均有很高的自由度,視角上可以輸出支持用戶互動(dòng)的全景圖片(類似百度街景),也能利用多種投影模式輸出近似圓周魚(yú)眼的“小行星”模式、超廣角的對(duì)角線魚(yú)眼模式,以及常規(guī)直線投影的零畸變局部圖像,玩法非常豐富。
結(jié)合全視角取景和各種投影模式,玩家就能實(shí)現(xiàn)各類腦洞大開(kāi)的運(yùn)鏡,也不會(huì)錯(cuò)過(guò)旅途中見(jiàn)到的任何事物,因此全景相機(jī)也非常適合用來(lái)拍攝Vlog。而且目前來(lái)看各家的手機(jī)端APP設(shè)計(jì)也都趨于成熟,內(nèi)置了豐富的模板供用戶直接調(diào)用,大多全景后期功能都能在手機(jī)端完成,輸出完成自定義運(yùn)鏡取景的平面視頻后再利用功能更強(qiáng)大的第三方視頻編輯APP,制霸朋友圈真的沒(méi)啥難度……
體型上,結(jié)合手機(jī)使用的雙目全景相機(jī)并不龐大
雖然有兩個(gè)相機(jī)模組,但考慮到其CMOS尺寸與手機(jī)同級(jí),大多在1/1.7英寸以內(nèi),再加上超短焦魚(yú)眼鏡頭體型可以做到很小,因此雙目全景相機(jī)的體型下限要比想象中更低一些,老版本的產(chǎn)品如Insta360 One就非常小巧,曾經(jīng)甚至還有類似Panoclip這種純粹的外掛鏡頭產(chǎn)品,也就是兩個(gè)對(duì)應(yīng)前后攝像頭的外掛魚(yú)眼鏡頭,通過(guò)專用APP來(lái)進(jìn)行拍攝和后期拼接,但這類非特化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品輸出性能比較差,目前已經(jīng)從市面上消失了。
新產(chǎn)品方面,看到科技推出的Qoocam Fun就是小巧的代表,機(jī)身只有兩個(gè)相機(jī)模組和相應(yīng)的處理器芯片組,通過(guò)USB Type-C接口與手機(jī)連接后就能使用手機(jī)端APP進(jìn)行完全控制,可輸出3840×1920分辨率全景圖像/視頻。同樣繼承了防抖和免構(gòu)圖的優(yōu)點(diǎn),但產(chǎn)品重量只有67g,可以很輕松地放入到隨身手包甚至口袋當(dāng)中,998元的價(jià)格在全景相機(jī)領(lǐng)域也是非常親民的存在。
在手機(jī)SoC性能飛升的時(shí)代,手機(jī)端剪輯輸出高分辨率全景視頻也不再是問(wèn)題
在選擇全景相機(jī)時(shí)需要注意一點(diǎn):分辨率標(biāo)注往往指的是兩個(gè)CMOS拼接的全景全圖分辨率,但正如前文所述,最終輸出的平面圖像其實(shí)是基于全景全圖的裁切,所以全景全圖分辨率越高,輸出實(shí)用性就越強(qiáng),目前分辨率最高的民用雙目全景相機(jī)Qoocam 8K已經(jīng)達(dá)到了8K(7680×3840),由2個(gè)1/1.7英寸3840×3840分辨率CMOS拼接而成,而且還支持10bit色深和H.265編碼,可滿足4K級(jí)別的平面影像輸出,其成像素質(zhì)在目前民用雙目全景相機(jī)里屬于第一梯隊(duì),適合在PC平臺(tái)使用。
不過(guò),大底CMOS加上高分辨率輸出也意味著更高的發(fā)熱量和更短的續(xù)航,所以需要更大的體型來(lái)緩解,也就降低了便攜性。不過(guò)總體來(lái)說(shuō)依然控制在可接受范圍內(nèi),而且不斷優(yōu)化的固件也讓它的發(fā)熱和功耗得到了有效控制,續(xù)航也能超過(guò)60分鐘。
這種全景視角很難通過(guò)傳統(tǒng)拍攝手法實(shí)現(xiàn)
目前的主流機(jī)型,如Insta360 One R、GoPro MAX等全景全圖分辨率在5.7K、5.6K左右,平面輸出分辨率相對(duì)要低一些,更小的CMOS也意味著畫(huà)質(zhì)相對(duì)不占優(yōu)勢(shì),但對(duì)于朋友圈分享來(lái)說(shuō)也算足夠,并且具備比較好的原生防水性。
對(duì)于朋友圈曬圖這種操作,全景相機(jī)結(jié)合手機(jī)就能滿足使用需求,但如果想要以最佳畫(huà)質(zhì)來(lái)記錄一些特殊日子,或者想做一些AI助力的視覺(jué)效果,比如超級(jí)慢動(dòng)作視頻,就還是需要導(dǎo)出至PC端才能實(shí)現(xiàn)。多目全景相機(jī)無(wú)論靜態(tài)照片還是動(dòng)態(tài)視頻,在存儲(chǔ)卡上都只能找到未拼接的原始圖像,也就是兩個(gè)圓周魚(yú)眼圖,還需要使用各大品牌自家的PC端軟件來(lái)進(jìn)行拼接+編碼,這個(gè)過(guò)程對(duì)硬件性能就是一個(gè)比較大的考驗(yàn),尤其是高分辨率視頻和大量延時(shí)圖片的輸出往往需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
根據(jù)我們的測(cè)試,在AMD銳龍9 3900X處理器、NVIDIA GTX 2060顯卡、32GB內(nèi)存和1TB SSD配置上輸出130秒200Mbps碼率H.265編碼、5.7K分辨率30P幀率視頻需要10分鐘左右,文件體積達(dá)到3.1GB。再加上這還只是輸出了素材,還需要進(jìn)一步的剪輯,而H.265編碼又是出了名的“后期殺手”,當(dāng)然也可以選擇對(duì)硬件更友好但畫(huà)質(zhì)會(huì)下降的H.264,部分機(jī)型也支持ProRes……但無(wú)論如何,如果你想要玩轉(zhuǎn)高畫(huà)質(zhì)全景視頻,一臺(tái)處理器性能足夠強(qiáng)悍、內(nèi)存夠大、存儲(chǔ)空間也要盡量大的PC很有必要。
子彈時(shí)間拍攝方式演示,其實(shí)邏輯上很簡(jiǎn)單
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),全景相機(jī)就是一個(gè)拿起來(lái)就能拍,隨手就能剪,還很容易出大片的旅行/Vlog/運(yùn)動(dòng)好搭檔,而且除了接在自拍桿上邊走邊拍之外,全景相機(jī)還有不少有趣的玩法,比如一鍵延時(shí)、希區(qū)柯克變焦、盜夢(mèng)空間旋轉(zhuǎn)等,這些都是在手機(jī)APP上就能找到模板的玩法,適當(dāng)結(jié)合使用就能拍出很有趣的效果。除了這些內(nèi)置玩法之外,還有一些比較有趣的拍攝方式,有機(jī)會(huì)不妨嘗試一下。
即便是看到Qoocam 8K,其絕對(duì)體型也只與7英寸手機(jī)相當(dāng),并不算特別巨大,可將其加裝在延長(zhǎng)自拍桿上,并于欄桿縫隙、草叢樹(shù)葉石洞之間進(jìn)行快速穿梭,并結(jié)合后期變速和視角傾斜旋轉(zhuǎn),就能拍出類似穿梭機(jī)的視覺(jué)效果,出門在外這么玩,很帶勁!
這可以說(shuō)是全景相機(jī)免取景+自由剪輯的極致體現(xiàn),Insta360甚至專門推出了一個(gè)L型自拍桿來(lái)滿足子彈時(shí)間的拍攝,拍攝方法很簡(jiǎn)單,只需要將全景相機(jī)裝在自拍桿上(沒(méi)有L型自拍桿也可以用魚(yú)線、鋼絲線等相對(duì)強(qiáng)度較高的線材替代),并設(shè)置為高幀率模式,然后舉過(guò)頭頂將相機(jī)甩起來(lái)拍攝即可。在APP上手動(dòng)將主體置于畫(huà)面中心,結(jié)合變速就能實(shí)現(xiàn)《黑客帝國(guó)》一般的視覺(jué)效果。
結(jié)合多幀堆棧HDR,夜景模式也有不俗的性能表現(xiàn)
全景相機(jī)除了在記錄日常生活、居家出行等情況下很適用之外,對(duì)于創(chuàng)意工作者來(lái)說(shuō)也是很有建設(shè)性的產(chǎn)品,特別是需要三維建模的設(shè)計(jì)師,經(jīng)常都需要使用全景HDR圖片來(lái)當(dāng)作模型背景或全局光照的光源,而目前雖然有一些免費(fèi)的全景HDR圖片網(wǎng)站可供下載,但圖片數(shù)量并不算多,最重要的是無(wú)法定制化,而全景相機(jī)的出現(xiàn)恰好就能解決這個(gè)問(wèn)題。
目前來(lái)看,不少全景相機(jī)都具備HDR模式,Qoocam 8K這種主打畫(huà)質(zhì)的機(jī)型更可以連拍8張12bit RAW文件進(jìn)行機(jī)內(nèi)堆棧,并轉(zhuǎn)換為16bit位深DNG圖像,這種傻瓜式的一鍵HDR可很好地保存亮部與暗部信息,并同時(shí)實(shí)現(xiàn)暗部降噪,實(shí)用性很強(qiáng),也很適用于風(fēng)光攝影。
民用雙目全景相機(jī)的價(jià)格并不算特別高昂,門檻低至千元以內(nèi),但它帶來(lái)的視覺(jué)新鮮感卻很容易讓人著迷,而且因?yàn)槭褂瞄T檻很低,不需要學(xué)習(xí)太多的基礎(chǔ)知識(shí)也沒(méi)有復(fù)雜的操控,在手機(jī)APP上觸控后期也很直觀,即便是六十多歲的老年人也能快速上手。但這又是一個(gè)創(chuàng)意空間很大的新玩法,基本上比的就是誰(shuí)的腦洞更大,相較于常規(guī)攝影來(lái)說(shuō)雖然絕對(duì)畫(huà)質(zhì)依然落后,但對(duì)發(fā)發(fā)朋友圈、拍拍Vlog來(lái)說(shuō)是完全夠用了,是微單/單反攝影的一個(gè)有力補(bǔ)充。