Как сфотографировать этикетку на бутылке?..

...или театральные афиши на круглой тумбе, каких много в Вене и Париже, или привлекшую внимание на лесной прогулке живописную кору древесного ствола или свою собственную голову?

Иными словами, как получить фотографию развертки условно-цилиндрической поверхности какого-либо предмета?

Исследованию этого краткого вопроса посвящен мой длинный постинг. Но прежде, чем в этот вопрос вникать, сделаем три замечания, призванных убедить вас в том, что вникать в него стоит.

1. Столь разнородные объекты как человеческая голова, афишная тумба и т.д. оказались в одном списке не случайно. Не я, -- сама природа поставила их в один ряд! А те, кто в этом сомневается, пусть попробуют оспорить авторитет Сезанна, утверждавшего: «в природе всё лепится на основе шара, конуса и цилиндра».

2. В отличие от выяснения характеристик последней модели айфона, всякая по-настоящему жизненная задача должна иметь не только широкое распространение, но и почтенный возраст. Удовлетворяет ли поднимаемая мною задача второму условию? Т.е., имеет ли эта задача древнюю и славную историю? Еще бы! Ведь она вставала:

- 1976 лет тому -- перед создателями, прости господи, Туринской Плащаницы;

- 1900 лет тому -- перед Птолемеем, столкнувшимся с проблемой изображения сферических поверхностей (Земли и небосвода) на плоских картах;

- 400 лет тому -- перед Меркатором, вразумительно эту проблему решившим;

- 100 лет тому -- перед сотрудниками Британского Музея (о чем подробнее см. чуть ниже);

- 25 лет тому -- перед знаменитым художником и фотографом Девидом Хокни (David Hockney), в чьих фотоколлажах проявляется желание показать объект одновременно со множества сторон, -- т.е., запечатлеть действительность в таком виде, в каком она запечатлевается в памяти.

Впрочем, искусство -- дело тонкое, кому-то Хокни может не нравиться, он мне и самому-то не шибко нравится, так что я на этом пункте не настаиваю:)

- 15 лет тому -- перед широкой 3D-дизайнерской общественностью, получившей в свои руки движок Quake 1 и в связи с этим озадачившейся проблемой использования фотопортретов для цилиндрического текстурирования игровых персонажей.

3. Каким же образом пункты 1 и 2 мировой фото- и софтверно-графической индустрии годами удается полностью игнорировать потребность фотолюбительского сообщества в необходимом инструментарии? Этот вопрос меня озадачивает и ответа на него у меня нет. Могу лишь заметить, что постановка его излишне категорична: хотя игнорирование и имеет место, называть его полным не стоит. Ведь панорамная развертка (получение которой в последнее десятилетие стараниями производителей ЦФК и прилагаемого ПО стало тривиальной задачей) -- тоже цилиндрическая. Однако съемка панорам ограничивает местоположение камеры осью цилиндра, очерчиваемого задним композиционным планом. Хотя способы преодоления этого ограничения (к описанию которых мы, наконец-то, готовы перейти) не назовешь общеизвестными, их разнообразие и многочисленность можно считать косвенным свидетельством актуальности решаемой ими проблемы.

Пионеры-первопроходцы

Первое приспособление для фотографирования цилиндрических разверток -- т. наз. периферийный ("peripheral") он же циркумференционный ("circumferential") он же разверточный ("rollout") фотоаппарат, изобретенный сотрудниками Британского Музея для съемки рисунков на древних вазах. Этот фотоаппарат похож на панорамный или фотофинишный: оптический тракт всех упомянутых камер завершается узкой щелью, мимо которой в ходе экспонирования равномерно транспортируется фоточувствительный материал. Транспортный механизм периферийной камеры механически связан со столиком, равномерно поворачивающим экспонируемый объект на 360^о. Равномерность и слаженность работы механики важна постольку, поскольку любые перепады в скорости отражаются в локальных перепадах яркости изображения, а любые механические рассогласования -- в геометрических искажениях.

Первоначальная идея сотрудников Британского Музея многократно воссоздавалась "с нуля", и многие фотографы додумались до нее, по-видимому, самостоятельно. Зачастую основой для построения столика становились проигрыватели виниловых дисков, имеющие как раз подходящие для снимаемых объектов габариты и достаточно стабильную механику.

В 1970-х гг. эта конструкция была доведена до совершенства специалистом по майянским вазам Джастином Керром (Justin Kerr). Периферийная камера Керра увековечила его имя в майянистике. За свою карьеру он снял более 1400 разверток ваз (на каждый снимок уходило у него около 6 минут), растиражированных в многочисленных альбомах и ставших основой для плодотворных изысканий, осуществленных (и осуществляемых) учеными из таких уголков мира, откуда до запасников мировых музеев не очень-то доберешься. Вполне возможно, что не будь Керра, -- не было бы и одного из интереснейших порталов рунета.

Манипуляции со сканером

Если покатить рукой пивную банку по стеклянной подложке планшетного сканера со скоростью движения сканирующего элемента, то может выйти на удивление хорошая развертка. Главное достоинство этого способа -- простота, расплачиваться за которую приходится двумя недостатками. Во-первых, требуется твердая рука: иначе возможны заметные критическому взгляду полосы, вызываемые некоторыми неравномерностями в освещении и фокусировке (на тех участках, где банка двигается с опережением или запаздыванием). Во-вторых, пивная банка -- пожалуй, единственный объект, который настолько ловко "вписывается" в сканер.

Один из обитателей социальной сети OvationTV произвел над своим сканером следующие операции:
- обездвижил сканирующий элемент;
- демонтировал крышку и заменил ее на светонепроницаемый короб с качественным дискретным объективом;
- установил получившуюся конструкцию на бок перед проигрывателем.

Результат -- периферийная цифровая камера с отличным разрешением.

Манипуляции с фотоаппаратом

Предположим, нас интересует развертка боковой поверхности мраморной вазы. Установим ее на серый цилиндр, символизирующий поворотный столик. В ходе рабочего цикла этот столик совершает полный оборот.

Черная полоса символизирует экран из черного бархата с узкой вертикальной прорезью. Этот экран, расположенный перед объективом камеры, образует одну из сторон окружающего светонепроницаемой (за вычетом прорези) оболочки.

Красный цилиндр -- поворотный столик для камеры. Он механически связан с серым посредством понижающего редуктора с передаточным числом Х/360, где Х -- горизонтальный угол обзора  камеры (для объективов с фокусным расстоянием, эквивалентным 50-милиметровому, Х=40^о)

В ходе рабочего цикла затвор открывается и изображение фрагмента мраморной текстуры, видного через прорезь, перемещается по светочувствительному элементу, формируя на нем изображение развертки.

Это изощренный способ фотографирования разверток с помощью обычных камер изобрел (и даже опробовал на практике) классик экспериментальной фотографии Эндрю Давидхази (Andrew Davidhazy) из Рочестерского Технгологическго Института.

"Streak photography"

Куда более практичный способ использования обычных камер связан с понятием "streak photography", достойным более подробного обсуждения (следите за моим блогом). Однако, этому вполне устоявшемуся термину я затрудняюсь подобрать перевод. Может быть, "лоскутная фотография" (по аналогии с лоскутным одеялом)?

Почти бесплатным импровизированным поворотным столиком для получения лоскутной развертки может стать кухонный таймер вроде такого:

Установим на рукоять таймера матрешку, направим на матрешку фотокамеру, включенную в режиме серийной съемки с 10-секундным интервалом, либо DV-камеру включенную в режиме time-lapse-recording (благо названные режимы имеются в современной полупрофессиональной технике) и перенесем на компьютер образовавшиеся час спустя 360 изображений.

Сошьем из средних столбцов этих изображений (шириной в 1 или 2 пиксела) изображение вроде такого:

Для выполнения последней операции можно создать макрос в Adobe Photoshop или скрипт в 3ds max или написать stand-alone программу. Задачи несложные, но решать их вам придется самостоятельно, т.к., насколько я понял, никто из нескольких фотографов, прославившихся на ниве лоскутной фотографии, своих программ ни даром, ни за деньги не распространяет ("корову свою не отдам никому, такая скотина нужна самому").

Альтернативы таймеру:

- самодельные столики из проигрывателей для виниловых дисков;

- вот такие профессиональные устройства фирм Kaidan и Seitz
    

Стоимостью, соответственно, $120 и $1,700

- самоходная тележка из конструктора Lego. Эту идею можно оценить без слов, полюбовавшись на видеоролики, размещенные в блоге одного шведского кулибина.

Манипуляции с пакетами 3D-моделирования

Вот описание придуманного мною способа получения цилиндрических разверток с помощью 3ds max (тем, кто с этим пакетом не знаком, предлагаю перескочить через выделенный курсивом фрагмент)

Установите камеру на штатив, а бутылку на поворотном столике, а то и просто на чем-то вроде блюдца, и сделайте 8 снимков, поворачивая ее каждый раз на 45 градусов. Впрочем, аптекарская точность тут не нужна. Согласно моему опыту, 8 ракурсов при фокусном расстоянии 35-мм -- вполне достаточный минимум. При больших фокусных расстояниях число ракурсов, очевидно, можно уменьшить, и наоборот.

Старайтесь снимать в максимально рассеянном освещении и, само собой, ни в коем случае не используйте лобовой вспышки.

Получится вот примерно что:

Если речь идет не о бутыли а о неподдающейся вращению афишной тумбе, то желательно снимать ее с одинакового расстояния, контролировать которое удобно, переведя камеру в режим ручной наводки на резкость.

Создайте хорошо детализированные одинаковые примитивы Plane01 и Plane02 и превратите Plane01 в полуцилиндр посредством модификатора Bend с параметром Angle=180.

Создайте виртуальную камеру с тем же фокусным расстоянием, что у настоящей, и разместите ее относительно полуцилиндра таким образом, чтобы он совпал с изображением бутылки на фотографии, используемой в окне редактора в качестве фонового изображения.

Текстурируйте полуцилиндр фотографиями (сгруппированными в файл .IFL) с помощью модификатора Camera Map.

Разверните полуцилиндр, создав композитный объект Morph, назначив Plane02 в качестве цели.

Просчитайте фильм из 8 кадров из окна с плоско-параллельным видом, полностью заполненного развернутым полуцилиндром, и объедините их с помощью любимой программы получения панорамных снимков.

Вот какой результат выдала моя любимая программа Panorama Maker:

Манипуляции с камерами грядущих модельных рядов

В этом завершающем разделе выражу надежду на то, что еще при жизни нашего поколения рука рынка заставит производителей камер и софтверно-графических компаний уделить внимание не только частной проблеме фотографирования панорам, но и общей проблеме фотографирования цилиндрических разверток, что приведет к ее радикальному упрощению.

ИМХО особо впечатляющих результатов стоит ожидать в связи с усовершенствованием способов интерпретации данных, снимаемых с акселерометрических датчиков систем стабилизации изображения и повышения точности этих датчиков. В настоящее время акселерометры служат только для отслеживания текущих изменений ориентации камеры в пространстве, но почему бы не использовать их для определения также и пространственных координат, как это делается инерциальных навигационных системах? Для того множества фотограмметрических операций, которые можно будет автоматизировать с помощью камеры, "знающей", как далеко и в каком направлении она переместились с момента, в который ею был сделан предыдущий снимок, фотографирование цилиндрических разверток -- лишь вершина айсберга!

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365