Камера-мяч

Еще задолго до появления фотографии существовало понятие «панорама». Более того, первые панорамы — это наскальные пещерные рисунки, оставленные нам первобытными людьми. Например, наскальная панорама в одной из пещер южной Франции размерами 2 на 12 метров, изображающая во всех деталях коллективную охоту всего племени на стадо бизонов. Потом изображения как-то «измельчали» — человечество изобрело жилище, которое уже не могло предоставить огромные площади под роспись. Вновь к идее панорамного изображения вернулись во времена позднего Средневековья — в эпоху Возрождения. Именно к этому времени относится великолепная панорамная роспись в католических храмах Европы с изображениями библейских сюжетов. Однако в обыденной жизни все продолжали довольствоваться классической живописью, запечатлевающей небольшой кусочек пространства, занимающий в нашем поле зрения угол около 30°.

Чтобы как-то расширить видимые пределы своих творений, художники стали прибегать к помощи разных «уловок». Например, в одних случаях картину делают полукруглой или в виде цилиндра, внутрь которого и необходимо входить зрителю, чтобы увидеть изображение. Наверное, многим знакомы с детства такие шедевры панорамной живописи, как диорама «Оборона Севастополя» или панорама «Бородинская битва».

Широкому распространению панорамной живописи препятствовало одно — необходимость возводить под демонстрацию одной картины целое специальное помещение. Чтобы как-то обойти это, нашли иной способ — разворачивать цилиндрическое изображение на плоскость, и таким образом стало возможным разместить полотно во всю длину выставочного зала. В этом случае изначально предполагается, что у посетителя должно складываться ощущение, что он движется не вдоль картины, а поворачивается вокруг своей оси, осматривая изображение.

Панорамные фотокамеры

Всем известно, что фотография родилась в 1825 году, а первые фотографии вообще были квадратными — съемка производилась на стеклянные фотопластины с соотношением сторон 1:1. Но так продолжалось относительно недолго: уже в 1843 году начинается история панорамной фотографии. Специально для этого созданные, первые панорамные фотокамеры фиксировали изображение уже не на квадратных, а на вытянутых прямоугольных фотопластинках. Также применялись объективы особой конструкции, что позволило получать угол обзора до 150°.

Напомним, что человеческий глаз имеет довольно большой угол обзора — около 135° по вертикали и примерно 200° по горизонтали, тогда как типичная, не широкоформатная фотокамера обеспечивает угол обзора всего 35° по вертикали и 50° по горизонтали. Начиная с 1899 года панорамные фотокамеры стали производиться серийно. Типичный образец — Kodak No4 Panocam, которая поставлялась заказчикам начиная с 1899 г. вплоть до 1924 года.

Вращающийся объектив

Главным недостатком панорамных фотокамер, избавиться от которого было нельзя, не изменив коренным образом конструкцию, было падение оптических характеристик объективов по краям кадра в сочетании с недостаточным углом обзора. Поэтому следующим шагом стало создание фотокамер с вращающимся объективом, фиксирующим изображение на дугообразно изогнутую фотопленку. Таким способом удалось увеличить угол обзора до 120°, при этом значительно уменьшить влияние характеристик оптики на качество фотоснимка. Типичный представитель этого типа фотокамер с вращающимся объективом — «Горизонт-202».

Вращающиеся фотокамеры

Логическим развитием идеи стало создание фотокамер, вращающихся вокруг вертикальной оси целиком. Одним из главных элементов в конструкции таких камер стало специальное установочное приспособление с моторизованным приводом. Одновременно, то есть синхронно с вращением самой фотокамеры, протягивалась фотопленка внутри аппарата. С помощью вращающихся фотокамер круговые панорамы в 360° стали реальностью. Типичный представитель таких камер — Roundshot 220 VR.

Упомянутые выше панорамные фотокамеры являлись специализированными весьма дорогостоящими аппаратами. Они давали возможность эффективно создавать панорамные фото высокого и сверхвысокого разрешения. Существенным недостатком панорамных съемочных систем с поворачивающимися камерами является их ограниченная мобильность: они имели немалые габариты и требовали автономного питания.

Катадиоптрические насадки

В то время как горизонтальный угол обзора панорамных камер увеличивался и достиг в итоге своего предельного физического значения в 360°, угол обзора по вертикали практически не менялся, оставаясь в пределах 100…120°. Этого было недостаточно для создания сферических панорам с углом обзора 360°х180°. Возможности сверхширокоугольных объективов типа «рыбий глаз» были уже на пределе, а картинка, получаемая с их помощью, имела высокий уровень геометрических искажений.

Поэтому была изобретена особая катадиоптрическая насадка — зеркальная полусфера, устанавливаемая перед объективом. Применение катадиоптрических насадок помогло решить и еще одну проблему панорамной фотосъемки — съемку движущихся объектов. За счет того, что вся визуальная информация одномоментно фиксируется на фотопленке, любые несостыковки движущихся объектов исключены в принципе. Но за такое удобство пришлось заплатить уменьшившейся разрешающей способностью изображений.

Железные плечи ПК

И наконец, свое слово в технологии создания панорамных изображений сказали компьютерные технологии. На стыке тысячелетий родилась технология создания композитных панорамных снимков. Композитный снимок — это сложное изображение, составленное, сшитое из множества обычных фото. Так как вся работа по созданию панорамных изображений теперь ложится на «железные плечи» ПК, уже не требуются какие-то экзотические дорогостоящие фотокамеры или объективы — достаточно стандартных, массово выпускающихся камер.

Для того чтобы исходные фотографии можно было использовать для создания панорамного снимка, необходимо использовать специальное приспособление — штатив с так называемой панорамной головкой. Использование именно панорамной головки позволяет свести к минимуму параллакс, когда изображения на переднем и заднем планах соседних фотографий не состыковываются.

Камера-мяч

Несмотря на все достижения в области панорамной фотографии, рядовому фотографу все-таки придется приложить немало сил и проявить все свое умение, чтобы снять более-менее качественное панорамное фото. Особенно когда есть желание сделать снимок с большей высоты, чтобы охватить взглядом как можно больше пространства, но совершенно нет возможности подняться над землей самому, а уж тем более поднимать в воздух необходимое оборудование. «Мы пойдем другим путем!» — заявил начинающий немецкий дизайнер Йонас Пфайль и изобрел фотокамеру-мяч с нехитрым названием Throwable Panoramic Ball Camera. Счастливому обладателю подобной камеры-мяча достаточно будет лишь как можно выше подбросить ее в воздух, а все остальное она сделает сама.

Throwable Panoramic Ball Camera послужила темой для дипломной работы Йонаса — выпускника Берлинского технического университета. Первый работающий экземпляр камеры-мяча изобретатель собрал собственноручно: сначала распечатал каркас-скорлупу камеры на 3D-принтере, а затем уже «нафаршировал» ее электроникой. Камера-мяч оснащена тридцатью шестью фотомодулями от мобильных телефонов — каждая со своим несложным объективом и сенсором КМОП с разрешением в 2 мп. После того как подброшенная камера окажется в воздухе, встроенный акселерометр (датчик вектора и модуля ускорения) определит наивысшую точку полета, и в этот момент камера сделает мультиснимок. Многоканальное фотоизображение сшивается и записывается на встроенную флеш-память, а для переноса снимков на жесткий диск компьютера камера-мяч оснащена интерфейсом USB. Управляет всем этим хозяйством бортовой микропроцессор, с «зашитым» на кристалле флеш-памяти программным обеспечением, почти полностью написанным на языке высокого уровня С++. При написании программы широко использовались открытые бесплатные библиотеки модулей обработки изображенийOpenCV.

Все свободное внутреннее пространство камеры заполнено эластичной пеной, а сам корпус изготовлен из ударопрочного пластика с обрезиненным покрытием. Так что если после очередного подбрасывания вам не удастся ее поймать в руки, не беспокойтесь — с ней ничего не случится.

Но пока качество фотоснимков, мягко говоря, оставляет желать лучшего. Это связано в первую очередь с посредственными характеристиками примененных фотосенсоров — изображения получаются нечеткие, смазанные. В дальнейшем, с применением более совершенной элементной базы, в частности, более точных акселерометров и скоростных фотосенсоров (с как можно меньшим временем экспозиции), будут достигнуты лучшие результаты. Но уже сейчас, в своем теперешнем виде, камера-мяч может стать неплохим развлечением для фотолюбителей. Кстати, камера Throwable Panoramic Ball Camera в своем умении летать не одинока: уже существуют и успешно используются камера-бумеранг Camerang и камера-вертолет от дизайнера Тсуньо Ванга.

Сам факт появления Throwable Panoramic Ball Camera наводит на мысль о создании камеры-мяча с возможностью видеосъемки. И кто знает, может быть, на чемпионате мира по футболу 2018 года игроки уже будут играть таким мячом, который будет передавать высококачественное изображение на телеэкраны.

Мяч-камера Стива Холлингера так же внесла новые перспективы для параметров углов захвата изображения, к тому же в него встроена специальная технология, которая позволяет устройству перемещаться по воздуху.

Вся запатентованная технология Холлингера заключается в том, что внутри шара находится несколько камер, а затем изображения с каждой из них сшиваются воедино, чтобы создать четкую картинку даже не смотря на скорость перемещения девайса.

Как заявляет разработчик, его изделие может найти широкое применение в различных областях. Например, для спасательных и поисковых операций, да к тому же для предоставления зрителям отличной картинки при проведении спортивных мероприятий.

Камера-мяч, названная Panono, имеет ударопрочный пластиковый корпус, резьбу для крепления на штатив и кнопку спуска — её можно использовать в трёх режимах: бросая вверх, управляя дистанционно со смартфона, установив на штатив или другое крепление, и просто держа в руках, если не нужна 360-градусная панорама.

Ею можно снимать сферические панорамы, просто подбросив её в воздух, делает снимок в самой верхней точке траектории, ориентируясь на встроенные акселерометры.

На поверхности Panono установлено 36 двухмегапиксельных камер с фиксированным фокусом. Она весит 300 граммов и имеет диаметр 11 см.

Самые большие отличия Pаnono от прототипа — в софте. Переработан алгоритм сшивания снимков с каждой маленькой камеры в одну большую панораму разрешением 72 мегапикселя. Созданы мобильные приложения для просмотра панорам — панорамы можно прокручивать вращая сам планшет или смартфон, который становится как-бы «окном» в снимок. Кроме этого, каждому покупателю предоставляется аккаунт в облачном хранилище для панорам.

Panono поддерживает связь с внешним миром через Bluetooth, WiFi и USB. Внутренней памяти хватает примерно на 400 снимков. Камера не боится несильного дождя и падений с умеренной высоты (не стоит подбрасывать её из всех сил, если вы не уверены, что сможете её поймать). Если бросать аккуратно, стараясь сделать так, чтобы камера не вращалась в полёте, можно делать панорамные снимки даже в довольно тёмных местах. При ярком солнечном свете вращение не мешает вообще.