Panorama 360°x180° (english here)

Les panoramas qui couvrent un champ de vue de 360°x180° sont une classe particulière de panoramas car elle nous font entrer dans une réalité virtuelle saisissante. A partir de ces panoramas couvrant l'ensemble du champ, on peut aussi appliquer quelque transformation géométrique particulière et transformer notre vision du monde en créant des "petites planètes" , petit mondes poétiques ou fantastiques.

Nous allons ici explorer les différentes étapes qui conduisent à la réalisation de ce type d'image.

La découverte d'outils gratuits et performants pour réaliser ses panoramas ne doit cependant pas nous faire oublier l'art de choisir ses point de vue et ses compositions qui feront surgir l'artiste qui sommeille en vous. J'ai pour ma part découvert cet univers fascinant avec les fantastiques images vues sur le site de photo Flickr du Flickrnaute "Gadl". 

De liens en liens, mon apprentissage s'est fait sur le net. De véritables communautés de passionnés et d'experts existent autour de ce thème, un nouveau monde à explorer, différent de celui des amateurs d'astronomie mais au fond pas si éloigné... Cette page est une page d'introduction qui se veut surtout le portail vers les nombreux liens qui m'ont permi de progresser. Ils sont placés en tête des sections et pointent vers des sites specialisés que je recommande vivement d'explorer.

Mes principaux liens sont:

panoguide.com, contient de nombreux tutoriels et explications détailles

Hugin, logiciel gratuit d'assemblage de panoramas

La prise de vue

How to, sur panoguide.com

http://www.arnaudfrichphoto.com/guide-photo-panoramique/photo-panoramique/resume.htm

L'objectif est de couvrir un champ de vue complet de 360°x180°. Le nombre de prises de vue sera donc fonction de l'angle de champ horizontal et vertical de votre objectif. Plus ce champ sera faible plus le nombres de photos necessaires sera important. Il n'est pas impératif de posséder un objectif très grand angle, on peut assembler 20 ou 30 images, voire plus. L'assemblage sera juste plus long et plus aléatoire.

J'ai fait des panoramas avec un petit sony de poche ou un objectif zoom au mini à 17mm pour Nikon D70. J'utilise actuellement mon Nikon D70 mais avec un objectif "fisheye plein cadre" Nikkor de 10.5mm. En 8 photos je couvre le champ requis au lieu de la trentaine précédemment.

Pour couvrir 360° on comprend qu'il faut ainsi tourner sur soi-même. Mais pour couvrir les 180° en vertical, il faut inclure le ciel et... le sol. On parlera de Zénith pour le ciel et de de Nadir pour le sol. Photographier le sol n'est pas l'excercice le plus facile et lors de la prise de vue vous passerez sans doute pour un illuminé mais si l'on ne veut pas abuser des coupiers/coller sous photoshop, ces prises de vues seront un passage obligé.

Le réflexe le plus naturel pour faire un panorama est de prendre les images l'appareil photo à l'horizontal. On se dit qu'ainsi on couvrira plus vite les 360°. Mais ce sera au détriment des 180°. Le bon reflexe consiste en fait à prendre les images l'appareil vertical pour couvrir le champ vertical plus rapidement.

Un bon panorama ne doit pas dans l'absolu présenter de défauts à la jonction des images qui le constituent. Hors, si vous tournez simplement sur vous même, les photos auront toutes un défaut de "parallaxe": les objets prochent de vous ne se projetterons pas au même endroit sur le fond. Pour éliminer ce problème d'optique, il faut en fait tourner autour d'un point géométrique de l'objectif photo appelé "Point Nodal" ou encore "pupille d'entrée".  (Voir sur ce site une explication de l'effet)


Effet de parallaxe

Ce point est différent suivants les objectifs. Il est souvent légèrement à l'intérieur de celui-çi. On peut trouver sur le net des tables répertoriant leur position pour un certain nombre d'objectifs. On peut aussi le déterminer par expérimentation comme indiqué sur ce site.

Un fois connu le point nodal de votre objectif, il faut ensuite tourner autour de celui-çi. 

L'idéal est d'acquérir une tête panoramique comme la tête "Nodal Ninja" pour quelques centaines d'euros. J'ai commandé la mienne sur ce site. Une notice explicative et les réglages exactes des différentes branches de la tête panoramiques sont sur leur site.


Tête panoramique "Nodal Ninja 3"

Mais on peut également le faire "à main levée". Différentes techniques sont proposées, elles consistent toutes à trouver le moyen de pivoter autour du point nodal de l'objectif et non autour de soi-même.

L'appareil photo collé contre la poitrine, on pivote et on tourne, comme expliqué ici.

Ou une petite "danse" que je pratique le plus discrètement possible:

Pour éviter lors de l'assemblage les mauvais raccords due à des écarts de luminosité des images, il faut prendre toutes les images avec les mêmes temps d'exposition. Les scènes étant hétérogène, il faut choisir une exposition en mode manuel qui conviendra en moyenne sur l'ensemble des images nécessaires. Je fais souvent une rotation "à blanc" pour repérer l'exposition moyenne et je me met en mode d'exposition manuelle. Je desactive également la mise au point automatique, car sur les images de ciel celle-çi est parfois impossible en automatique.

Pour les puristes, on peut faire des panoramas en "brackettant", c'est-à-dire en prenant la même image avec trois ou plus différents temps d'exposition. On parle alors d'image "HDR" et il existe des logiciels qui permettent de fusionner ces images pour proposer une image très homogènes sans sur ou sous exposition. Un autre chapitre à ouvrir et découvrir...


Observatoire du Pic du Midi, Pyrénées

Si vous avez suivi ces étapes, alors vous devrez avoir un jeu d'image comme celui-çi


Place du Capitole - Toulouse

Quelques trucs et astuces

Pour prendre une image du zénith, toutes les orientations ne se valent pas. Il faut choisir celle qui incluera des éléments significatifs du décor pour permettre l'assemblage. Prendre une image d'un ciel uniforme serait inutile car non "raccordable" avec les autres images. Pour le sol, le défi est le même. Il est plus facile de raccorder des sols avec un dallage ou des pierres qu'un gazon. Dans l'un et l'autre cas, il n'est d'autres solutions parfois de reprendre les images pour créer un sol ou un ciel par copier coller...


Ciel et sol quasi impossible à raccorder

Le choix de la composition

Tout les endroits ne se prêtent pas forcément à un panorama 360°x180°. Si la zone d'intérêt ne couvre qu'une faible bande au milieu d'un sol et d'un ciel trop envahissant, un panorama classique sera suffisant et mieux approprié pour rendre compte de l'endroit.

Pour des effets "petite planète", là aussi il faut choisir "le bon spot". La premère idée, à tord, est de croire qu'il faut un endroit dégagé, en surplomb par exemple. En fait, il faut que les éléments du décors couvre bien l'ensemble du champ de vue et en fait dénote par leur effet de proximité ou leur structure. Avec un pied, on peut également jouer sur la proportion de ciel dans la composition en rapprochant l'appareil du sol. En, fait c'est bien ici, lors du choix de la compostion que l'art doit prendre le dessus sur la technique...


Première petite planète, au sommet du mont Saint-Michel et un point de vue plus originale dans une rue de Paris

L'assemblage

Il existe de nombreux logiciels pour assember des panoramas, certains payants. Celui que j'utilise n'est peut-être pas le plus convivial mais il est véritablement complet, performant et... gratuit. Il s'agit de la "suite" Hugin. Le mot "suite" indique que ce logiciel installe et utilise des logicels séparés, chacun étant dédié à une étape de l'assemblage. Hugin est en fait une interface de type windows qui encapsule l'appel à d'autres executable (souvent de type DOS) qui effectue les calculs les plus complexes.

On trouvera toutes les informations nécessaires sur le site d'Hugin: http://hugin.sourceforge.net/

Et surtout les nombreux turoriels: http://hugin.sourceforge.net/tutorials/index.shtml

Explorons les principales étapes au travers de quelques copie d'écran.

Chargment des images

Je charge les images et j'indique les parametres de mon objectif. Pour le nikkor de 10.5mm: Fisheye plein cadre, 10.5mm et coef mult de focale x1.43 (le capteur CCD n'est plus petit qu'un film 24x36, la focale est en fait plus grande qu'indiqué pour les appareils photos numériques). Avec l'usage pour pourrer affiner la véritable focale de votre objectif, et même sauver ses paramètres dans un petit fichier pour la suite.

Alignement automatique et manuel

J'aligne ensuite les images en laissant faire le programme.

Je n'ai pas modifier les paramètres de base de Hugin. Habitant hors des Etats-Unis, on peut sans enfreindre les lois de propriétés intellectuelle utiliser le logiciel autopano-sift qui procède à l'alignement automatique des images.

A la fin de l'alignement, il se peut que le raccordement automatique ne puisse raccorder certaines images, ou certains groupes d'images. C'est souvent le cas avec les images du ciel.

Il faut dans ce cas, dans la fenêtre d'aperçu desactiver l'image non raccordée (ici l'image 9) et lancer une optimisation des positions (de manière incrémentale en partant del'ancrage).

Les images raccordées s'alignent et forme le panorama dans la fenêtre d'aperçu.

Optimisation de l'assemblage

On peut demander à rendre le panaorama plus horizontal et changer la position du centre du panorama.

On notera ici un défaut de raccordement sur la droite de la composition. On peut alors rajouter des points manuellement et refaire des optimisations pour affiner peu à peu le résultat d'ensemble.

Et refaire une optimisation en donnant la possibilité au logiciel de refaire les calculs de distorsions en faisant également varier les paramètres de l'obejctif lui-même.

Après quelques itérations et ajout ou enlèvement de points (il ne faut pas négliger cette option car tous les points contraignent l'optimisation. Trop de points sur une région peut fausser le modèle de distorsion et atténuer l'effet d'ajout de points), on arrive à ajuster au mieux et minimiser les décalages possibles.


Avant et après modification des points de contrôle

Pour raccorder les images de ciel ou de sol, on peut arriver parfois à de meilleurs résultats en "trichant" sur les valeurs des paramètres d'objectif. Pour une meilleure optimisation, plutôt que de déclarer que toutes les images ont été prises avec le même objectif on peut leur assigner un objectif différent, qui sera optimisable indépendamment des autres.

On peut même ne faire une optimisation que sur ces images.

Le résultat s'améliore, même s'il faut parfois tatônner.


Résultat final après optimisation

Ne pas tenir compte ici des effets bizarre sur le ciel. C'est un artefact de l'aperçu d'Hugin.

Il ne reste plus qu'à "produire" le panorama, en choisissant le type de projection, soit un panorama classique 360°x180° dit equirectangulaire, soit une projection dite stéréographique ou encore transformation polaire.

Projection equirectangulaire

Une fois l'assemblage satisfaisant, on peut générer une image au format TIFF grâce aux moteurs d'assemblage lié par Hugin: Nona et Enblend. Enblend est particulièrement puissant puisqu'il prend en charge le fondu des images entre elles en gérant les raccords.

Enblend notemment "efface" les personnages ou les objets mal raccordés entre deux images. 


Certains personnages ont bougé entre les deux prises de vues

Il faut parfois intervenir. Pour cela, Il faut reprendre les images TIFF unitaire générées par nona sous un logiciel comme photoshop. Pour avoir accès à ces images, il faut cocher la case "Images reformatées". Sous photoshop, il faut étendre la couche alpha sous la zone d'image qu'on souhaite ne plus prendre en compte.


Effacement du canal Alpha pour eliminer la deuxième position du personnage

On doit ensuite regéner le panorama en utilisant l'application Enblend sous Dos, ou les "droplets" installés par Hugin en mettant les images dans un dossier puis en faisant glisser ce dossier sur le raccourci "Enblend" du bureau. Correctement effectué on peut ainsi maitriser les raccords même dans les situation les plus difficiles.


L'assemblage final sous Enblend

La projection stéréographique

L'assemblage et l'optimisation des raccords se fait en mode de projection equirectangulaire. Mais pour générer l'image, pour la dernière étape, on choisit la projection "stéréographique".

Dans l'aperçu, le rendu se transforme bizarrement... Il faut faire une dernière modification pour recentrer la projection sur le sol et non sur l'horizon par une transformation.

Il suffit de rentrer la valeur de tangage de 90° pour modifier la vue et faire apparaitre une petite planète en ajustant au passage les curseurs de zoom.

Et la petite planète alors apparait, suspendu dans le ciel déformé.

Il suffit alors de générer le panorama final de la même manière que pour une projection equirectangulaire, voire retoucher l'orientation (paramètre de roulis) et finir si on le souhaite par quelques retouches sous un logiciel de retouche d'image.


Le parvis du château de Carcassonne

La visualisation

Si vos plus belles oeuvres méritent d'être imprimées, garder si possible les grands format en TIFF. Pour publier sur le net, une version reduite sera siffisante et moins consommatrice de place. Mais le véritable intérêt de faire des panoramas 360°x180° réside dans la possibilité de immerger l'observateur au centre de la scène. L'application Quicktime VR permet cette expérience, mais on peut trouver quelques autres plug-in sur le net.

La generation d'un film QuikTime VR

Si vous préférez inclure votre panorama dans vos propres pages web, il faut alors à partir de votre panorama générer un film .mov au format QTVR. J'utilise un utilitaire "pano2qtvr", sur le site http://gardengnomesoftware.com/pano2qtvr.php. Il produit des petits films .mov que l'on peut inclure comme çi-dessous.

On peut paramètrer la taille de la vidéo, le point de vue de départ, la résolution, avec la petite interface de configuration. Véritablement très pratique, fiable et... gratuit.


A l'entrée de la cité de Carcassonne
Pour modifier le point de vue, cliquer avec la souris, maintenir le bouton enfonçé
et déplacer le curseur vers le nouveau point de vue.
On peut zoomer avec la touche shift ou dézoomer avec la touche ctrl.

Flickr et l'immersion immédiate

Si vous possédez un compte sur le serveur d'archivage photos flickr, vous avez accès a une application de visualisation interactive "Field Of View" http://fieldofview.com/flickrtools/

Dans la description de votre panorama equirectangulaire, on peut mettre un lien sur ce site avec certains paramètres (voir le site ci-dessus) et le visiteur peut directement avoir acces à une version grand format et interactive de votre panorama sans aucune étape de transformation de votre part sur votre panorama original.

On peut voir le résultat ici


Au sommet du Pic du Midi, Pyrénées

Une manière très rapide de plonger les visiteurs dans votre panorama, mais lié au site flickr...

Galerie d'image

Quelques petites planètes pour illustrer quelques situations, cliquez sur l'image pour accéder à l'image grand format de l'auteur. Respectivement de droite à gauche: L'intérieur de la coupole du télescope de 193cm (OHP) - Clair de lune au Pic du Midi - Place du Capitole, Toulouse - Paris XVième

Et comme je suis une astronome amateur, ne manquez la version interactive de la Voie Lactée, au sommet du Pic du Midi, pendant l'été en cliquant sur l'image ci-dessous.

Quelques productions remarquables du flickrnaute "gadl", Alexandre Duret-Lutz.

Et du flickrnaute "Seb Przd", Seb Perez-Duarte.

Des exemples d'immersions interactives de ma propre production:


Observatoire de Jolimon, Toulouse et champ de télescope, observatoire de Haute-Provence

Observatoire du Pic du Midi

Valbonne (Alpes-maritimes) et place Emile-Zola, Paris XVième

Enfin, les liens vers des sites ou des groupes pour explorer les oeuvres les plus insolites et les plus abouties

Les collections privées de:

Quelques groupes:

Enfin, ma propre collection sur flickr: