Uma projeção de imagem ocorre sempre que uma imagem plana é mapeada em uma superfície curva, ou vice-versa, e é particularmente comum na fotografia panorâmica. Uma projeção é realizada quando um cartógrafo mapeia um globo esférico da Terra em um pedaço de papel plano, por exemplo. Como
todo o campo de visão ao nosso redor pode ser pensado como a superfície de uma esfera (para todos os ângulos de visão), uma projeção esférica semelhante à 2-D é necessária para as fotografias que serão impressas.
Ângulo de visão estreito (grade permanece quase quadrada)
Amplo ângulo de visão (grade é altamente distorcida)
Para ângulos de visão pequenos, é relativamente fácil distorcer isso em uma imagem em um pedaço de papel plano, já que esse arco de visão é relativamente plano.
Alguma distorção é inevitável ao tentar mapear uma imagem esférica em uma superfície plana, portanto, cada tipo de projeção tenta minimizar apenas um tipo de distorção em detrimento de outros. À medida que o ângulo de visão aumenta, o arco de visão torna-se mais curvo e, assim, a diferença entre os tipos de projeção panorâmica torna-se mais pronunciada. Quando usar cada projeção depende muito do assunto e da aplicação; aqui nos concentramos em alguns que são mais comumente encontrados na fotografia digital. Muitos dos tipos de projeção discutidos neste tutorial podem ser selecionados como formato de saída para vários pacotes de software panorâmicos; O PTAssembler permite a seleção de todos os listados.
TIPOS DE PROJEÇÃO DE IMAGEM NA FOTOGRAFIA
Grade representando a esfera de visão
(se estiver no centro)
Tipo de projeção para esfera achatada:
| Equiretangular (100% de cobertura) |
| Rectilíneo | Cilíndrico |
| Mercator | Olho de Peixe |
| Sinusoidal | Estereográfico |
Se todos os tipos de projeção de imagem acima parecerem um pouco assustadores, tente primeiro ler e entender a distinção entre retilíneo e cilíndrico (mostrados em negrito), pois esses são os mais usados ao montar panoramas digitais. Equiretangular as projeções de imagem mapeiam as coordenadas de latitude e longitude de um globo esférico diretamente nas coordenadas horizontais e verticais de uma grade, onde essa grade é aproximadamente duas vezes mais larga do que alta. O alongamento horizontal, portanto, aumenta mais longe dos pólos, com os pólos norte e sul sendo esticados ao longo de toda a borda superior e inferior da grade achatada. As projeções equirretangulares podem mostrar todo o ângulo de visão vertical e horizontal de até 360 graus.
Cilíndrico as projeções de imagem são semelhantes às equirretangulares, exceto que também estica os objetos verticalmente à medida que se aproximam dos pólos norte e sul, com alongamento vertical infinito ocorrendo nos pólos (portanto, nenhuma linha horizontal é mostrada na parte superior e inferior dessa grade achatada). É por esta razão que as projeções cilíndricas também não são adequadas para imagens com um ângulo de visão vertical muito grande. Projeções cilíndricas também são o tipo padrão renderizado por câmeras de filme panorâmico tradicionais com lente giratória. Projeções cilíndricas mantêm tamanhos relativos de objetos mais precisos do que projeções retilíneas, no entanto, isso é feito às custas de renderizar linhas paralelas à linha de visão do espectador como sendo curvas (mesmo que elas pareçam retas).
Retilíneo as projeções de imagem têm a vantagem principal de mapear todas as linhas retas no espaço tridimensional para linhas retas na grade bidimensional achatada. Esse tipo de projeção é o que a maioria das lentes grande angulares comuns pretendem produzir, então talvez essa seja a projeção com a qual estamos mais familiarizados. Sua principal desvantagem é que pode exagerar muito a perspectiva à medida que o ângulo de visão aumenta, levando os objetos a parecerem distorcidos nas bordas do quadro. É por esta razão que as projeções retilíneas geralmente não são recomendadas para ângulos de visão muito maiores que 120 graus.
Olho de Peixe projeções de imagem visam criar uma grade achatada onde a distância do centro desta grade é aproximadamente proporcional ao ângulo de visão real, produzindo uma imagem que se pareceria com o reflexo de uma esfera metálica. Eles geralmente não são usados como um formato de saída para fotografia panorâmica, mas podem representar as imagens de entrada quando o tipo de lente da câmera que está sendo usado para montagem de fotos é uma lente olho de peixe. As projeções olho de peixe também são limitadas a ângulos de visão vertical e horizontal de 180 graus ou menos, produzindo uma imagem que se encaixa dentro de um círculo. Isso seria caracterizado por linhas (de outra forma retas) se tornando progressivamente mais curvas à medida que se afastam do centro da grade da imagem. Uma câmera com lente olho de peixe é extremamente útil ao criar panoramas que abrangem toda a esfera de visão, pois geralmente exigem a costura de apenas algumas fotografias de entrada.
Mercador as projeções de imagem estão mais intimamente relacionadas aos tipos de projeção cilíndrica e equirretangular; mercator representa um compromisso entre esses dois tipos, proporcionando menos alongamento vertical e um ângulo de visão vertical utilizável maior do que o cilíndrico, mas com mais curvatura da linha. Essa projeção é talvez a mais reconhecível por seu uso em mapas planos da Terra. Aqui também notamos que uma forma alternativa dessa projeção (o mercator transversal) pode ser usada para panoramas verticais muito altos.
Sinusoidal as projeções de imagem visam manter áreas iguais em todas as seções da grade. Se achatando o globo de uma terra, pode-se imaginar que essa projeção poderia ser enrolada novamente para formar uma esfera com a mesma área e forma da original. A característica de área igual é útil porque ao gravar uma imagem esférica em 2-D, ela mantém a mesma resolução horizontal e vertical em toda a imagem. Essa projeção é semelhante aos tipos olho de peixe e estereográfico, exceto que mantém linhas de latitude perfeitamente horizontais da esfera original.
Estereográfico as projeções de imagem são muito semelhantes às projeções olho de peixe, exceto que mantém um melhor senso de perspectiva esticando progressivamente os objetos para longe do ponto de perspectiva. Essa característica de exagero de perspectiva é um pouco semelhante à produzida pela projeção retilínea, embora certamente menos pronunciada.
EXEMPLOS:AMPLO CAMPO DE VISÃO HORIZONTAL
Como as projeções de imagem acima realmente influenciam uma fotografia panorâmica? As seguintes séries de fotografias são usadas para visualizar a diferença entre dois tipos de projeção mais frequentemente encontrados em softwares de montagem de fotos:projeções retilíneas e cilíndricas. Eles são projetados para mostrar apenas as diferenças de distorção para um amplo ângulo de visão horizontal; panoramas verticais são usados posteriormente para ilustrar as diferenças na distorção vertical entre outros tipos de projeção.
O primeiro exemplo demonstra como uma projeção de imagem retilínea seria renderizada em um ponto de foto das três fotografias acima.
Observe a extrema distorção perto das bordas do ângulo de visão, além da dramática perda de resolução devido ao alongamento da imagem. A próxima imagem demonstra como a imagem altamente distorcida acima apareceria se fosse cortada para conter apenas um ângulo de visão horizontal de 120 graus.
Aqui vemos que essa projeção retilínea cortada produz uma aparência muito adequada, pois todas as linhas arquitetônicas retas são renderizadas diretamente na fotografia costurada. Por outro lado, isso é feito às custas de manter o tamanho relativo dos objetos em todo o ângulo de visão; objetos em direção à borda do ângulo de visão (extrema esquerda e direita) são significativamente ampliados em comparação com aqueles no centro (torre com porta na base).
O próximo exemplo demonstra como as fotografias costuradas apareceriam usando uma projeção cilíndrica. As projeções cilíndricas também têm a vantagem de produzir fotografias costuradas com resolução relativamente uniforme e também requerem um corte mínimo do espaço vazio. Além disso, a diferença entre cilíndrico e equirretangular é insignificante para fotografias que não possuem ângulos de visão verticais extremos (como o exemplo abaixo).
EXEMPLOS:CAMPO DE VISÃO VERTICAL ALTO
Os exemplos a seguir ilustram a diferença entre os tipos de projeção para um panorama vertical (com um campo de visão vertical muito grande). Isso dá a chance de visualizar a diferença entre as projeções equirretangulares, cilíndricas e mercator, mesmo que elas parecessem iguais no exemplo anterior (com um amplo ângulo de visão horizontal).
Cilíndrico
Mercator
Equiretangular
Nota:A compressão vertical aumenta da esquerda para a direita. O ponto de perspectiva foi definido como a base da torre, portanto, o ângulo de visão vertical efetivo parece como se houvesse um campo de visão de 140 graus no total (se o ponto de perspectiva estivesse na metade da altura).
Este grande ângulo de visão vertical nos permite ver claramente como cada uma dessas projeções de imagem diferem em seu grau de alongamento/compressão vertical. A projeção equirretangular comprime tanto a perspectiva vertical que se perde a sensação de altura extrema que esta torre dá pessoalmente. Por esta razão, equirretangular só é recomendado quando absolutamente necessário (como em fotografias costuradas com um campo de visão vertical e horizontal extremos).
As três projeções acima visam manter linhas verticais quase retas; a projeção transversal de mercator à direita sacrifica alguma curvatura para uma perspectiva (subjetivamente) mais realista. Esse tipo de projeção é frequentemente usado para panoramas com ângulos de visão verticais extremos. Observe também como essa projeção imita de perto a aparência de cada uma das fotografias de origem individual.
A diferença entre retilíneo e cilíndrico é quase imperceptível para este estreito ângulo de visão horizontal, então a projeção retilínea não foi incluída.
CALCULADORAS PANORÂMICAS DE CAMPO DE VISÃO
A calculadora a seguir pode ser usada para estimar os ângulos de visão vertical e horizontal de sua câmera para diferentes distâncias focais de lente, o que pode ajudar a avaliar qual tipo de projeção seria mais adequado.
Nota:As calculadoras não se destinam ao uso em macrofotografia extrema. Os resultados acima são apenas aproximados, pois o ângulo de visão também é influenciado (em menor grau) pela distância de foco. Além disso, a estimativa do campo de visão assume que a lente realiza uma projeção de imagem retilínea perfeita; lentes com grande distorção de barril ou almofada de alfinetes podem produzir resultados ligeiramente diferentes.
A próxima calculadora estima quantas fotos são necessárias para abranger um campo de visão horizontal de 360 graus, dadas as configurações de entrada de:distância focal, orientação da câmera, sobreposição de fotos e tamanho do sensor da câmera digital.
Nota:CF =fator de corte, que descreve a largura relativa do sensor da câmera em comparação com uma câmera de 35 mm. Para uma leitura em segundo plano, visite o tutorial sobre tamanhos de sensores de câmeras digitais.
Para obter um resumo de quando considerar cada tipo de projeção, consulte a tabela abaixo:
| Tipo de projeção | Recomendações do campo de visualização | Linhas retas? |
|---|
| Horizontal | Vertical | Horizontal | Vertical |
|---|
| Retilíneo | <120° | <120° | SIM | SIM |
| Cilíndrico | ~120-360° | <120° | NÃO | SIM |
| Mercator | ~120-360° | <150° | NÃO | SIM |
| Equiretangular | ~120-360° | 120-180° | NÃO | SIM |
| Olho de peixe | <180° | <180° | NÃO | NÃO |
Nota:Todas as considerações de linha reta excluem as linhas horizontais e verticais mais centrais, e os campos de visão assumem que o ponto de perspectiva está localizado no centro deste ângulo.
Para leitura de fundo em criação de panoramas digitais, consulte também:
Parte 1:Montagem de Panoramas Digitais de Fotos
Parte 2:Uso do Software de Montagem de Fotos
