Stereopiltide genereerimisest fookuse virnastamise tarkvaraga



  00226530016014738528890.jpg Limoniit püriidi järel, Carratraca, Hispaania.



Mineraalieksemplarid, mis on silmadele toretsevad, ei näe mõnikord staatilisel tasapinnalisel fotol nii suurepärased välja. Kui üksikud kristallid on varjatud (näiteks nende läbipaistvuse tõttu), saab näidise arhitektuuri ainult oletada. Need võivad stereopildis ootamatult ilmneda:

  04325330016662849429516.jpg Epidoot ja diopsiid, Marki Khel.

Ühtlase läike ja värviga isendeid võib olla väga raske tõhusalt pildistada, kuid need muunduvad täielikult stereos:

  00068560016662849442224.jpg Prantsusmaa, kahekümnes sajand.

Nii et kas esteetilise naudingu või tehnilise täpsuse või lihtsa dokumentatsiooni taotlemisel on stereokujutistel mineraalfotograafias oma roll. Kuid heade loode edukaks tegemiseks on vaja veidi aega ja õiget tehnikat.

Enne piisavalt kiirete ja piisava mäluga arvutite ilmumist oli ainus viis fotokvaliteediga stereopildipaaride loomiseks pildistada sama objekti kahe kaameraga, mis olid üksteisest teatud kaugusel ja suunatud samasse ruumipunkti. Teise võimalusena võib kaamerat liigutada või objekti pöörata ja teha kaks pilti. See meetod simuleerib meie enda silmade erinevaid vaateid kõigele, mida me vaatame. Igasse silma saab erineva pildi edastada, kasutades iga silma jaoks eraldi pildiprojektoreid, kujutisi polariseerides/värvides ja kasutades spetsiaalseid prille või, nagu kõik väligeoloogid kiiresti õpivad, silmad ristates ja õhufotosid lihtsalt käes hoides. nii. Kõik selles artiklis olevad stereopaarid on mõeldud vaatamiseks ristsilmaga.

Stereopaar töötab, kuna see sisaldab teavet 3. mõõtme kohta, mis on objekti (Z-telg) suunas / sellest eemale. Tõelise stereopildipaari stseenist, kus mõned objektid kattuvad piki Z-telge, on võimalik saada ainult kahest erinevast asukohast pildistades, sest esiplaanil olevad objektid katavad taustaobjekte erineval viisil. Tõeliste stereopaaride näidete saamiseks siin Mindatis vaadake Modris Baumi portfelli. Suurem osa tema stereopaare tehti proovikeha pööramise ja ühe kaameraga, näiteks:

  06377990016254110704702.jpg Eudidüümiit. Foto autor Modris Baum  09768190016014738524698.jpg Analcime on Aegirine. Foto autor Modris Baum  06472270016078843052525.jpg Pürokloor. Foto autor Modris Baum

Kui Z kattuvus puudub või on tühine (või kui tausta eiratakse, jättes selle fookusest välja), on veel üks võimalus, mis kasutab praegu mikrofotograafias nii populaarseid piltide virnastamise tehnikaid. (Pange tähele, et Modris kasutas oma stereopaaride iga pildi fookussügavuse suurendamiseks virnastamist, mis nõudis kaks korda rohkem omandamist ja töötlemist, kasutades seadmeid, mis on palju aeglasemad kui tänapäeva arvutid. Müts maha!) Nagu me kõik teame, on need virnastamistehnikad ja arvutialgoritmid võimaldavad fotograafil teha pildiseeriaid, kui kaamera liigub objekti poole või sellest eemale, nii et fookustasand liigub läbi selle ja salvestatakse kogu objekti või selle osa fookusnäidised. Seejärel valib algoritm igast pildist kõige teravamad osad ja liidab need kokku, et luua lõplik pilt, mille fookussügavus on selline, mida ühe pildiga ei saa saavutada.

Muidugi on selles asjas pisut enamat: pilte tuleb mehaaniliste puuduste kõrvaldamiseks x-y-tüüpi kohandada ja võib-olla ka pöörata ning objekti näiv suurus muutub kaamera liigutamisel, nii et iga pilti tuleb ka skaleerida. Põhimõtteliselt ei sõltu see tehnika subjekti suurusest, kuid praktiliselt võimaldavad teravustamisrööpad liigutada vaid mõne cm suurusi, KUID on võimelised tegema 10 mikroni või vähem täpseid liigutusi. Pildivirna on võimalik luua ka objektiivi fookustasandit muutes (st teravustamisrõngast keerates), kuid sellega on raske täpne olla. Olen mõnikord kasutanud seda tehnikat, kui tahtsin virnastada läbi umbes 2 cm sügavuse, ja värvisin kunagi oma teravustamisrõnga servi, et saaksin seda mõistlikult täpsete ajavahemike järel liigutada. Siiski leian, et laia (st makro) vaadete virnastatud stereopildid on tavaliselt vähem tõhusad kui mikrovaated ja ma ei proovi neid väga sageli. Allolev Batopilase hõbe on üks suurimaid keerulisi miniatuure, mida olen stereosüsteemis edukalt teinud, ja küpsetasin seda veidi üle:

  07386450016662849452908.jpg Hõbe ja akant, Batopilas

Virnastatud kujutise koostamise algoritm peab tuvastama kõik, mis eristab fookuses ja fookusest väljas, ja see tähendab servade tuvastamist, mis omakorda tugineb kiiresti muutuvate heleduse piirkondade, st suure kontrastsusega joonte leidmisele. Siin ma olen oma sügavusest väljas, kuid isegi ma tean, et seda tehakse tavaliselt pildi Fourier' teisendusega (lisateabe saamiseks võite alustada aadressilt http://en.wikipedia.org/wiki/Focus_stacking).

Asjad võivad valesti minna. Suured madala kontrastsusega alad, nagu ühtlased kristallpinnad, sisaldavad väga vähe teavet ja algoritm võib säilitada domeene, mis ümbritsevad väiksemaid kujutise puudusi, nagu detektori tolmuvarjud või isegi väikesed pikslitundlikkuse erinevused. Kõige hullemad rikkujad on eredad esiletõstmised: kui need on fookusest väljas, tekitavad need halosid, millel on suurem kontrastsus kui pildi ümbritsevatel osadel ja mis valitakse seejärel kahjuks algoritmi järgi. Õnneks on paljudes olukordades lihtne neid puudutada, valides käsitsi pildipaki õigest osast, eeldusel, et teie tarkvarapaketil on see võimalus sisse ehitatud (allpool). Kui aga esiletõstetud objektil – näiteks väikese peegeldava kristallpinna poolt genereeritud – on Z-asend oluliselt lähemal kui varjatud ala, ei ole rahuldav parandamine võimalik ja soovitud detaili kattev 'loor' on alati olemas. Probleemsed võivad olla ka tumedad (negatiivsed) esiletõstmised. Kurb näide:

  05228010016099797194908.jpg Enargiit ja orpiment, Quiruvilca.
Enargite peegeldab hästi ja tekitab häid peegelefekte, kuid mõned väikesed eredad esiletõstmised jäid parandamise ajal kahe silma vahele. Need on stereosüsteemis silmatorkavalt ilmsed.



Pildivirnadest stereopaaride loomise kontseptsioon on üsna lihtne. Parallaksiefekti simuleeritakse, nihutades iga pilti veidi paremale või vasakule (+ või – X), võrreldes selle all oleva pildiga, enne fookusalade proovide võtmist. Füüsilise analoogia saamiseks mõelge kaardipakkile, kus iga kaart on pildi fokaaltasandiks. Kui vaatate otse ülevalt, näete ainult ülemist kaarti; kallutage pakki, lükates seda ühel või teisel viisil, ja nüüd on näha osa igast kaardist, nagu oleksite oma pead ühele või teisele poole nihutanud.

Selle tehnika eeliseks on kahepositsioonilise fotograafia ees: sügavate murdude põhjas või kõrgete kristallide vahel asuvate objektide stereovisualiseerimine on lihtsam, kui kahes asendis pildistamine on keeruline ja peegeldused võivad olenevalt dramaatiliselt nihkuda. vaatenurga kohta. Näide:

  09013330016662849476356.jpg Argentopüriit arseenil, Bad Schlema.

Lisaks saab pildivirna enne viltu ja virnastamist mis tahes nurga all pöörata, et jäljendada vaatetasandi pööramist. Praktiliselt kasutatakse tavaliselt ainult 90-kraadiseid pööramisi, kuid see võib olla viis lõpliku pildi kuvasuhte haldamiseks. Kuna kujutised esitatakse kõrvuti, nii et kombineeritud pilt võib olla vaid pool ekraani laiusest, võib pikki objekte paremini esitada vertikaalses orientatsioonis. Allolev näide on jäädvustatud esiplaanil olevate milleriidikristallidega horisontaalselt ja see on suurema pildi pööratud kärpimine:

  09662990016099797587954.jpg Milleriit, sideriit ja vismutiniit, Friedrichi kaevandus, Saksamaa

Stereo virnastamise eeliseks on ka see, et valgustus jääb konstantseks: kahe kaameraga stereofotograafias saab kristallnägusid erinevalt valgustada, mis tekitab kahe pildi vahel ebakõla. Seda efekti näete selgelt mõnel Modris Baumi stereopildil.

Lõpuks saab stereoefekti suurust soovi korral muuta. Allolevad näited loodi Zerene Stackiga 1% nihkega (esimene näide) ja 3% nihkega (teine ​​näide, sama vaade):

  00229140016014738562910.jpg Fluoriit, Chihuahua. 1% stereo nihe  09173900016014738563447.jpg Fluoriit, Chihuahua. 3% stereo nihe

Minu varasemad stereopildid olid kõik 1% nihkega, kuid hiljem otsustasin, et sellest ei piisa ja nüüd on enamik minu üleslaaditud stereopiltidest 2%, nagu ka kõik siin toodud näited, kui pole märgitud. Siin on näide sellest, et 1% ei ole piisav:

  01385500016662849497361.jpg Fluoriit, Tounfit. 1% stereo nihe

Stereo virnastamise puudused on järgmised: nagu eelnevalt märgitud, ei saa piki z-telge kattuvaid objekte õigesti kujutada (teavet mittesisaldavad piirkonnad täituvad fookusest väljas olevate aladega); ja esiletõstmistest genereeritud artefaktid muutuvad nii intensiivsemaks kui ka sagedasemaks. Iga fookusest väljas halo venitatakse piki x-telge, mis laiendab selle soovimatut mõju kogu pildile veelgi.

Kõik fookusest välja jäetud taustal või esiplaanil olevad piirkonnad näevad välja tasase maalitud lava tausta. See on taustal talutavam kui esiplaanil. Madala kontrastsusega aladel toodetud artefaktide tüübid, mis võivad kahemõõtmelise virnastamise puhul kergesti tähelepanuta jääda, muutuvad juhuslikeks funktsioonideks, millel puudub parem-vasak vastavus ja mis häirivad stereovaatamise ajal väga tähelepanu, eriti kuna need on viltu. igal pildil vastassuundades. Õnneks on OOF-i tausta ja esiplaane lihtne puudutada (allpool). Esiletõstmise määrdeid, mis ei ole eraldi esiplaanil, saab ka parandada, kuid protsess võib olla vaevarikas – parem vältida nende tegemist!!



Peamine põhimõte reguleerib kõiki stereopaari loomise praktilisi aspekte. Kuna virnastamisalgoritm eraldab piltidelt teavet, peavad need paradoksaalselt sisaldama võimalikult palju teavet, et saavutada parimaid tulemusi ja nõuda minimaalset redigeerimist. Või esteetilises mõttes, mida hõivatum, seda parem. Järgmine paar ei vajanud suure kontrastsusega detailide rohkuse tõttu ainult tausta puudutamist:

  02545610016099797616816.jpg Vismutiniit, milleriit ja sideriit

Valgustus Stereopildi tootmisel pole erireegleid, kuid üldiste reeglite tähtsust suurendatakse. Püüdke vältida äärmuslikku valgust ja pimedust suurtel aladel ning kasutage säritusseadeid, mis kasutavad ära teie kaamera dünaamilist ulatust. Neid saab jälgida, vaadates oma piltide heleduse histogrammi. Suur ühtlase heleduse ja värvi ala (värv on ka teave!) annab igas värvikanalis histogrammi (pikslite arv) ja heleduse kõrged kitsad piigid. Püüdke leida sellistes piirkondades loomulikke detaile, nt kristallide pindade osalise valgustuse või valgusallikate paigutamisega, et välja selgitada kasvuomadused, lamellide kaksikud jne. Hallake hoolikalt liiga eredaid peegeldusi. Väiksemad 'väljapuhumised' (ükskõik millise või kõigi värvikanalite üleküllastumine) on lubatud ja võivad olla isegi soovitavad, kuid seda on lihtsam hallata, kui ümbritsevad alad on Z-väärtuses lähedased.

Proovide positsioneerimine Parimad tulemused (mis minu jaoks tähendab tugevat ja sisukat stereoefekti minimaalsete artefaktidega) saavutatakse siis, kui kaldpind, mis kaldub vaatleja poole või sellest eemale (nagu vaadates kõrguselt alla orule või mäeharjale), sisaldab funktsioone, mis projitseerivad. pinnast kõrgemal, kuid mitte niivõrd, et varjutaks midagi nende taga või all. See kirjeldus võib hõlmata üsna „karm” näidismaastikku, näiteks:

  08871210016014738571573.jpg Dolomiit dekloisiidil, Berg Aukas.

Ärge oodake, et virnastamisalgoritm tuvastaks palju halvasti eksponeeritud (pimedates) piirkondades; jätke need võimaluse korral fookuseta taustaks. Vältige keeruliste kristallide asetamist esiplaanile, mille taga on mis tahes detail: taustadetailide hankimine virnastamisalgoritmi abil muudab esiplaani kristallid mulje, nagu oleksid need happega korrodeerunud, mis nõuab põhjalikku parandamist. See kehtib kõigi kristallide servade kohta, mis toetuvad eredate taustadetailidega, kuid nõeltel on kaks serva üksteise lähedal ja need võivad tekitada üsna kohutavaid tulemusi. Järgmist pilti on palju muudetud, kuid kui suumite sisse ja uurite üht kaadrit, näevad väljaulatuvad vismutiinnõelad sageli Daliesque-kujulised ja neil kõigil on ühel või teisel küljel õhuke teravustamata pikslite ääris, olenevalt sellest, millises suunas virn on paigutatud. oli viltu:

  06346460016662849498036.jpg Vismutiniit jne, Krupka.

Läbipaistvad objektid See tehnika sobib hästi läbipaistvate objektide jaoks ja võib luua vapustavaid efekte, pakkudes fotograafile palju võimalusi. Läbipaistvate kristallide visuaalsed sügavusnäpunäited 2-D-fotol on servad, mis peegeldavad kitsaid valgusribasid ja suhteliselt moonutatud vaateid taustaobjektidest ja kandmistest erinevalt orienteeritud nägude kaudu. Need on käepärased ka stereopaarides, kuid pole alati saadaval, muutes stereo veelgi kasulikumaks:

  02253990016662849529783.jpg Melanoflogiit, Fortullino.

Virnastamistehnika võimaldab läbi kristalli vaadeldavate objektide selget stereokujutist, sealhulgas inklusiooniparvedest:

  08979860016063518962958.jpg Fluoriit topaasis, Ukrainas. Foto Pavel Martõnov.

Kui kristallpinnad on head aknad, kuid neil on ka selliseid omadusi nagu kasvuastmed, tuleb teha valik pinna ja sellest läbinähtava vahel, mis nõuab mõistlikku parandamist:

  08316970016662849539383.jpg Fluoriit ja sfaleriit, jalakas.

Peegelefektid Harva juhtub, et vaade hästi valgustatud objektile ilmub peegeldusena kristallile. Muidugi on peegeldav pilt fookuses, kui nägu, millel peegeldus ilmub, ei ole. Soodsates tingimustes võib see olla meeldiv mõju, nt:

  02922530016662849549209.jpg Wurtsiit ja püriit, kahekümnenda sajandi kaevandus.

Pange tähele ülaltoodud pildil, et mõned püriidi peegeldused tekivad tunnusteta pindadel ja teised kattuvad pinnaelementidega, nagu korrosioonitäpid. Kui see juhtub, on ainus võimalus peegelduste vältimiseks pinu lühendada või kasutada puudutust, et valida peegelduse ja pinna omaduste kombinatsioon, nagu ma tegin antud juhul.

Mõne mineraali pildistamist on võrreldud purustatud peeglite hunniku pildistamisega. Stereo appi:

  09290230016662849554876.jpg Bixbyite, N'Chwaning II kaevandus.

Ja lõpuks, mõni optiline trikk. Teravustamissiin, kaamera objektiiv ja valguspaneel on selgelt kujutatud elavhõbedahelmeste peegeldustena:

  04149260016662849573422.jpg Elavhõbe ja kinaver kvartsil, El Entredicho kaevandus.

Esialgne pilditöötlus Kõik, kes võtavad fotoaparaadi kätte mineraalse isendi pildistamiseks, hindavad ruumilist eraldusvõimet, mille tagavad hea kvaliteediga objektiiv ja suur väikeste pikslitega CCD-detektor. Mõnikord alahinnatakse dünaamilise eraldusvõime – iga kanali heledustasemete arvu – tähtsust. Ühe kaadriga pildistamisel ei pruugi see olla suur probleem, kuid kuna virnastamine sõltub suuresti heleduse tasemete erinevuste tuvastamisest, on kõrge dünaamiline eraldusvõime oluline. Kaamera tarkvara võib valikuliselt salvestada ühe kaadri kujutise 8-bitise JPEG-vormingus, kasutades tihendusalgoritme, mis on loodud säilitama dünaamilist eraldusvõimet ainult seal, kus seda vajatakse. Selliseid pilte ei saa aga väga palju redigeerida (nt heleduse taseme muutmine või värvitasakaalu muutmine), kuna see paratamatult hävitab teavet, mõjutades negatiivselt pildi kvaliteeti.

Enamik peegelkaameraid genereerib 14-bitiseid toorpilte. Soovitan tungivalt fotograafidel võtta kaamerast toorpildid ja teisendada need 16-bitisesse TIFF-vormingusse Photoshopi või kaamera tootjaga kaasasoleva tarkvara abil. Iga pilti saab oluliselt redigeerida KÕRGEMAL bititasemel, ilma et tekiks dünaamilisi artefakte, nagu heleduse 'sammud'. Pange 16-bitised tiffid virna ja viige enne 8-bitisteks JPEG-vorminguks teisendamist kõik redigeerimised lõpule. Kui arhiveerite oma tööd, säilitage kindlasti lõplikud 16-bitised virnastatud pildid (virnade arhiveerimine on väga keeruline, kuna see nõuab palju mälu), et saaksite hiljem tagasi minna ja oma muudatusi muuta. Kasutan Photoshopi toorvormingust TIFF-vormingusse teisendamiseks ja optimeerin selle sammu käigus dünaamikat nii palju kui võimalik (nii heledust kui ka värvitasakaalu).

Zerene Stack hoiatab kasutajat, et kuna suure kontrastsusega servade tuvastamine on nii oluline, võib virnastamisalgoritm esiletõstmised üle rõhutada, valides väikeselt alalt kõik eredamad pikslid. Sel täiendaval põhjusel püüdke mis tahes kanalis küllastuda vaid väikest arvu väikeseid alasid. Isegi kui punased ja rohelised kanalid on küllastusest tunduvalt madalamad, võivad teie asuriidid välja näha ilmetud, kui teie sinine kanal on sellele otse vastu. Abiks on ZS-i ja arvatavasti kõigi teiste virnastamisprogrammide 16-bitiste piltide söötmine.

Oluline punkt… teeme kõvasti tööd, et jäädvustada asjadest täpseid üksikuid pilte, seejärel moonutada, kallutada ja nihutada neid stereokujutiste genereerimiseks. Stereopaari vasak-parem virnastatud kujutised ei ole kunagi nii lähedal tasapinnalise virna kvaliteedile või tehnilisele täpsusele. Esimesed sisaldavad alati omapäraseid artefakte, mis on genereeritud mitmest vaatejoonest (Z) asuvast objektist, ja vähemalt üks lamevirna versioon tuleks alati arhiveerida. Laen Mindati sageli üles mõlemad versioonid, kuna ma ei kasutaks kunagi pooli stereopaari ekraanisäästja pildina, väljaande fotona jne.

Puudutamine Üles Ma ei saa rääkida teiste programmide eest, kuid Zerene Stack annab võimaluse stereopaaride parandamiseks. Originaalkujutisi ei saa selleks kasutada, kuna neid pole nihutatud piki X-i. Siiski saab luua paar parandusallika kujutist, rakendades stereogenereerimisalgoritmi vaid kahele kõrvutisele pildile. Minu arvates on see tavaliselt vajalik fookusest väljas oleva tausta või esiplaani alade parandamiseks (suhteliselt lihtne) ja harvemini esemete esiletõstmiseks (potentsiaalselt raske). Siin on näide lihtsast, kuid olulisest tausta/esiplaani parandamise olukorrast, mida ei parandatud. Taust on juhuslikult 'tükiline' ja detektoril olev koht on loonud ülemises vasakpoolses kvadrandis tausta kohale säriseva artefakti:

  00536680016662849591545.jpg Huebnerite, võimsa monarhi esinemine.
Sellel pildil on ka taustal heledad alad, mis hiilisid mööda esiplaani hübnerite labade mõnest servast. Neid kõiki oleks võinud (ja oleks pidanud) viimistlema lähtepiltidega, mis on tehtud 2 pildi (tausta jaoks) või 5–10 kujutise virnastamisega oluliste detailide kohale. Kui taust on korralikult puhastatud, järgneb selline sujuv tulemus (sel juhul ka esiplaan):

  02245590016014744213373.jpg Polübasiit, Husky kaevandus.

Ja siin on üks parandustulemus, mis sisaldab risti-rästi ristuvaid nõelakujulisi metallikristalle, millel on palju tumedaid alasid külgnevaid esiletõsteid, mis oli äärmiselt vaevarikas, kuid siiski võimalik:

  07393090016014738605562.jpg Stanniit jamesoniidil, kalkopüriidiga.

Mitu pilti virnas on? Tõenäoliselt ei saa teil olla liiga palju, kuigi võib olla rohkem kui vaja. Ainult lõpmata õhuke objekti tasapind võib olla täiuslikus fookuses kaamera mis tahes asendis, kuid olenevalt ava seadistusest, kaugusest objektist, objektiivi tüübist jne on piki Z piiratud paksus, mis on nii lähedal. teravustada, et viga oleks tuvastamatu. Ideaalis kujundatakse virn nii, et need lõigud veidi kattuksid, kuid praktiline kaalutlus on virna genereerimiseks ja sellel virnastamisalgoritmi käivitamiseks kuluv aeg. Mikrofotograafia puhul, mille vaateväli on 4–6 mm ja Z-sügavus suurusjärgus 1–3 mm, annab umbes 100 pilti väga häid tulemusi, kuid juba 50 pilti võib hästi toimida. Pole üllatav, et esiletõstetud artefakte vähendatakse peenema virna kasutamisel, kuigi virna sügavus ei mõjuta fokuseerimata taustal/esiplaanil olevaid artefakte. Kui kasutatakse liiga vähe pilte, tuleb lisada fookusest väljas olevad alad, mis võivad anda ebaühtlaseid tulemusi.

Planeerin oma virnad nii 2D kui ka 3D piltide jaoks. Püüan teha virna piisavalt sügavaks, et kogu stseen oleks fookuses, ja kasutan seda virna stereopaaride jaoks. Seejärel kasutan selle virna alamhulka, millel on fookuses põhiobjekt (tavaliselt üksik kristall või kristallirühm), kuid osa taustast ja esiplaanist jääb fookusest välja. See säilitab olulised visuaalsed näpunäited teravussügavuse kohta, mida on vaja edukaks 2D-renderdamiseks. Näide (esmalt 2D, seejärel stereo):

  00297650014947307807397.jpg Orpiment tennantiidil.  04811750016014735059902.jpg Orpiment tennantiidil (1% nihe).

Ja lõpuks lubage mul lubada end mõne oma lemmikuga, mis ei illustreeri midagi erilist.

  06434620016099803589318.jpg Kuld, Julcani kaevandus.  06301650016662849592208.jpg Genthelvite ja kvarts, Huanggangi hoius.  01575640016662849611064.jpg Kalkotsiit, Manto Cobriza kaevandus.  07201300016662849624749.jpg Kalkotsiit, Kipushi kaevandus.  06399840016662849641929.jpg Chalcotrichite, Daye.  04630360016662849666373.jpg Mört rodokrosiidil, N’Chwaning I Mine.  00957680016662849682123.jpg Kivide mängus on see talliumi troon. Hutchinsonite, Quiruvilca.

Tony Peterson
9. jaanuar 2015