Jak na panorama s 900Mpx rozlišením?

Pokračování 2 / 5

Hardwarová náročnost a softwarové problémy

Jak každý trochu počítačově zběhlý čtenář tuší, vytvořit panoramatickou fotku, která se bude skládat např. z 200 fotek, bude jistě výzva nejen pro nás, ale hlavně pro počítač, aby si dokázal s tak velkým objemem dat poradit v nějakém, pro nás ještě přijatelném, čase.

Na tomto místě chci předeslat, že pro spojování panoramatický fotek existují 3 případy (a tedy i metody) pro spojování, které závisí na počtu snímků, které chceme spojit.

1. případ

Chci spojit panorama, které má cca do 30–40 fotek – zde je plně použitelná metoda z článku HUGIN – expert na tvorbu panoramat

2. případ

Chci spojit panorama, které má cca od 30 do 250 fotek a panorama je fotografované ne ve více než 3 řadách – zde je použitelná metoda, která stále ještě umožňuje spojit tyto fotky všechny najednou v programu Hugin a EnblendGUI.

Pak po dokončení výpočtu máme již celkově dobře spojenou panoramatickou fotku, kterou stačí v PC „jen“ (pracuje se soubory kolem 500 MB–1 GB) oříznout a případně zesvětli určité partie.

3. případ

Chci spojit panorama, které má cca 250 a více fotek (cca max. 400 – více už je vzhledem k časové náročnosti na domácím PC nereálné) a panorama je fotografované ve 4–6 (max. 8) řadách. Zde již možnosti dnešních PC nestačí a je nutné panorama rozdělit na více kusů (2–3). Tyto jednotlivé kusy výsledné panoramatické fotky se zvlášť spojí programem Enblend GUI dle postupu v 2. případě. Tím získáme 2–3 fotky, které se ručně napojí v nějakém fotoeditoru. Poté je nutné mezi nimi ručně vyhladit neúplně hladký barevný a jasový překryv.

Tyto operace s výslednou panoramatickou fotkou jsou velmi časově náročné, protože výsledný snímek zabírá ve formátu TIFF (jinak s ní nelze pracovat – bude vysvětleno později) cca kolem 1,5 GB.

Hardwarová náročnost

Pochopení a použití níže popsaných principů je zcela zásadní, abychom byli schopni na „domácím“ PC velkou panoramatickou fotku vůbec spojit. Hardwarovou náročností se zde rozumí hlavně to, jak výkonný počítač budeme potřebovat na spojení určitého počtu fotek. Nejprve uvedu pro někoho, možná zajímavou a potěšující skutečnost, a to, že pro spojování takto velkých panoramatických fotek není zcela nutné mít hodně výkonný procesor.

Se čtyřjádrovým procesorem, který se nachází v cenové relaci kolem 30 000 Kč vám spojování fotek bude trvat velmi podobnou dobu jako s low-endovým typem procesoru např. jednojádrový Athlon 3000+, který se dnes dá pořídit za cca 1 300 Kč.

Důvodem výše uvedené skutečnosti je již méně potěšující skutečnost kterou je to, že pro výpočet velkých panoramatických fotek je třeba velké množství operační paměti. Zatímco programy Autopano a Hugin si při vytváření panorama spojovaného z cca 200 fotek vystačí s 1 GB RAM (při 350 fotkách je to, ale již téměř 2 GB), program Enblend potřebuje pro takto velké panorama cca 10 GB RAM.

Dále pro zpracování výstupní fotky, jejíž datový objem se pohybuje někde kolem 1 GB, je pak RAM v PC o velikosti 1 GB zcela na hranici možností s takto velkým souborem nějak pracovat a upravovat ho ve fotoeditoru.

Proč tedy nezáleží na tom, jak rychlý CPU máme v PC?

Pokud během výpočtu přestane stačit dostupná RAM v PC, tak se data potřebná pro výpočet, která se již nevejdou do RAM, začnou ukládat na HDD. Zatímco rychlost čtení u RAM 400 MHz v dual-režimu se pohybuje kolem 4–5 GB/s a přístupové doby jsou v řádu jednotek ns, tak HDD má průměrnou čtecí rychlost kolem 50–60 MB/s a přístupovou dobu cca 12 ms. Data se tedy začnou ukládat na zařízení jehož přístupová doba je cca milionkrát pomalejší a rychlostí čtení/zápisu se pohybuje o dva řády níže.

Proto, pokud potřebná velikost paměti pro výpočet překročí velikosti RAM v PC, procesor přestane dostatečně rychle dostávat data pro zpracování a jeho zatížení klesne ze 100 % na 2–7 %.

Ukázka využití CPU, pokud potřebná RAM přesáhla 2 GB

Na tomto obrázku je vidět, že v místě, kde dochází ke skokovému snížení využití CPU, potřebná RAM přesáhla 2 GB a data se začala ukládat na HDD, procesor proto tak nedostává dostatečně rychle data a z tohoto důvodu je jeho využití velmi malé.

Ukázka využití dvoujádrového CPU, pokud potřebná RAM přesáhla 1 GB

Zde je ukázka výpočtu klíčových bodů (program Autopano) při počtu 348 zdrojových fotek, na konfiguraci Intel P4 3,2 GHz (dvoujádrový CPU), 1 GB RAM DDR2 533 MHz. I zde je vidět, že při překročení RAM obě jádra nejsou vůbec vytížena a potřebný čas výpočtu tím tedy výrazně narůstá.

Výpočetní výkon, který se tedy využívá při překročení velikosti RAM, se pak pohybuje v dobách, kdy na trhu vládly procesory 100-200MHz – tím samozřejmě dojde k velmi výraznému prodloužení celého výpočtu na časy mnohonásobně delší, než v případě, pokud bychom měli v PC dostatečně velikou RAM.

Proto při výpočtu takto velikých panoramatických fotek není rychlost procesoru to nejdůležitější, protože stejně většinu času výpočtu při vyhlazování přechodů mezi fotkami (program Enblend) bude potřebná RAM (kolem 10 GB) mnohem vyšší, než jakou máte ve vašem PC (1-2 GB RAM) a výpočetní výkon procesoru tak v této době bude jen velmi málo využitý.

Jelikož paměť pro většinu výpočtů vlastně bude místo v RAM na HDD, je pro výsledný čas výpočtu takto velké panoramatické fotky zcela zásadní rychlost použitého HDD na který se budou odkládat data, která se již nevešla do RAM.

Toto samotné však nestačí, pokud bychom vše dělali (načítali zdrojové fotky, zapisovali výstupní panorama, ukládali data, která se nevejdou do RAM) na jednom HDD, dostaneme se na čas výpočtu, který se bude pohybovat kolem jednoho měsíce.

Z tohoto důvodu je třeba použít tři HDD, kde se tyto tři činnosti budou provádět zcela odděleně a nebudou jedna druhou velice zpomalovat.

• z prvního HDD necháme načítat zdrojové fotky
• na druhý HDD necháme ukládat výstupní panoramatickou fotku
• na třetí HDD necháme ukládat data, která se již nevejdou do RAM

Jelikož, ne každý má v PC tři HDD, je možné první HDD nahradit USB Flash pamětí. Rychlost čtení z dnešních USB Flash pamětí se pohybuje kolem 20 MB/s – takže nedojde k téměř žádnému zpomalení, když zdrojové fotografie budeme načítat místo z HDD z této paměti. Jediným problémem zůstává, že ztransformované zdrojové fotky, které chceme s vyhlazením přechodů spojit v programu Enblend, jsou ve formátu TIFF (v jiném formátu s nimi program Enblend pracovat neumí), takže při počtu 231 fotek zabírají 5,4 GB.

Proto v tomto případě bychom potřebovali USB Flash paměť 8 GB, která je již, bohužel, v cenové relaci průměrné ceny dnes používaných HDD. Avšak pro menší množství spojovaných fotek (do cca 80 fotek) je vhodné místo dalšího HDD (pokud další HDD v PC nemáme) použít USB Flash paměť.

U druhého HDD bych již záměnu za Flash paměť tolik nedoporučoval, pokud by se nejednalo o nějaký typ Flash paměti, která má rychlost zápisu alespoň 10 MB/s – 20 MB/s. Ale v případě, že nemáme v PC více než jeden HDD, je i tato možnost levnějším řešením, než si pořizovat další HDD. K nějakému výraznému zpomalení by dojít nemělo.

Nejdůležitější je tedy rychlost posledního disku, na jeho rychlosti zcela závisí rychlost výsledného spojování fotek programem Enblend. Já osobně používám jako třetí disk nejrychlejší HDD na trhu – Western Digital Raptor 150 GB/ 10 000 ot./min, který má krátkou přístupovou dobu a průměrnou čtecí rychlost 75 MB/s (běžně používané HDD mají průměrnou čtecí rychlost 55MB/s).

Při tvorbě takto velkých panoramatický fotek mám tento disk zcela prázdný. Disk by pak zřejmě měl data zapisovat na okraji disku, kde je nejvyšší přenosová rychlost kolem 90 MB/s. Nějak detailně jsem tedy netestoval, jestli tomu opravdu tak je, z důvodu, že nemám k dispozici software, který by mi ukázal, na kterém fyzickém místě – na plotně disku se data skutečně nacházejí.

S touto konfigurací, pokud potřebná RAM přesáhne 2 GB a pohybuje se pak kolem 10 GB, je vyžití CPU 2-15 % a výpočet pak trvá cca 30 hodin, což je oproti potřebnému času 1 měsíc (pokud by se vše zpracovávalo na jednom HDD) značný posun ke kratšímu zpracování. Dále pro dosažení co nejrychlejšího výpočtu je důležité mít defragmentované disky, které se budou při výpočtu používat.

Pokud jsem např. jako třetí HDD použil HDD Hitachi 250 GB a výstupní panorama jsem zapisoval na HDD Western Digital Raptor 150 GB, bylo využití CPU jen kolem 2-8 %, což by prodloužilo čas výpočtu o cca 50 %. Zde opravdu každých pár procent využití CPU navíc, znamená zkrácení výpočtu o několik hodin.

Další možností je využít RAID pole. Mít tedy dva nebo třeba i čtyři HDD a nakonfigurovat je tak, aby se ze všech četlo a zapisovalo najednou. Toto řešení by jistě ještě více zkrátilo dobu výpočtu, avšak mít v PC např. šest HDD, je jednak poměrně drahé na pořizovací náklady (to je lepší investovat do větší RAM), dále by se tím zvýšila hlučnost celé skříně a i teplota v ní, která by pak již mohla znesnadnit správné chlazení CPU, grafické karty a dalších komponent.

Trochu potěšujícím faktem je, že s potřebnou rychlostí RAM to rozhodně není nikterak kritické, protože výpočty během spojování jsou matematicky velice náročné, takže z tohoto důvodu procesor nepotřebuje příliš rychle dostávat vysoký datový objem dat pro zpracování.

Jak je to s potřebnou rychlostí RAM?

Provedl jsem pokus, kdy jsem podtaktoval paměti z 400 MHz na 200 MHz (abych zpomalil rychlost dat předávaných do procesoru) a doba výpočtu se tím vůbec nezměnila.

Takže důležitá je opravdu jen velikost RAM a nezáleží vůbec na tom, jestli máme v PC staré paměťové moduly např. na 333 MHz nebo nové paměťové moduly DDR2, které tikají třeba na 1 066 MHz.

Problémy s Windows XP

Dalším problémem s kterým se setkáme je, že operační systém Windows XP neumí jednomu procesu přidělit více než 2 GB RAM – takže i kdybychom měli v PC 4 GB RAM, zaplní se jen 2 GB RAM a zbytek nemůže program pro výpočet použít.

V případě, kdy bychom měli v PC např. 4 GB RAM, je potom jedinou výhodou to, že pro výpočet se použije celých 2GB RAM a ne jen cca 1,7 GB (pokud máme v PC 2 GB RAM). Je to z toho důvodu, že po naběhnutí operačního systému se zpravidla již využívá kolem 300 MB RAM, takže pro výpočet nám v systému zůstane použitelných cca 1,7 GB RAM.

Větší RAM než 2GB bychom pak zřejmě mohli využít pouze při práci s fotoeditorem jako Photoshop, který pracuje také s různými pluginy (podprogramy), takže při práci s nimi by se využilo více než „jen“ 2 GB RAM, protože se nejedná pouze o jeden spuštěný program, kterému Windows XP mohou přidělit maximálně 2 GB RAM.

Dalším omezením operačního systému Windows XP je, že i kdybychom měli v PC 4 GB RAM, tak Windows XP dokáží alokovat pouze 3,5 GB RAM, zbylých 500 MB není v systému vidět a žádný program je tak nemůže použít. Jedná se zřejmě o další z nedotažeností tohoto operačního systému, protože z principu 32-bitového adresování paměti je pak teoreticky možné adresovat 232 operační paměti, což je 4 GB RAM.

Tyto dva problémy (jeden proces může využít jen 2 GB RAM a max. je ve Windows XP vidět 3,5 GB RAM), by neměly existovat na novém operačním systému Windows Vista. Windows Vista je již plně 64-bitový OS, který tedy teoreticky z principu 64-bitového adresování paměti by měl umět adresovat až 264 Bytů paměti, což je 16 EB RAM (16 ExaBytů – Exa je 1018).

Proto by OS Windows Vista měl v systému bezproblémově rozpoznat i 8 GB RAM (tuto velikost RAM podporují jen nové základní desky) a i tuto velikost by měl umět přidělit jednomu procesu. Otázkou je hlavně jestli Windows Vista opravdu umějí jednomu procesu přidělit až 8 GB RAM. Vzhledem k tomu, že nyní nemám k dispozici PC s 8 GB RAM ani OS Windows Vista, tak tuto otázku mohu nechat pouze otevřenou.

Finálním výstupem bude fotka ve formátu TIFF, s rozlišením cca 77 000 – 6 500 bodů, která bude na HDD zabírat zhruba 1GB. Proto by pro následnou úpravu ve fotoeditoru bylo vhodné tuto fotku převést do formátu JPG a pracovat tak s mnohem menším datovým objemem (cca 150 MB). Bohužel, to není možné, maximální rozlišení, které podporuje formát JPG, je někde mezi 65 000 a 66 000 obrazových bodů (na jedné straně). Zřejmě se bude jednat o hodnotu 65 535 obrazových bodů (216=65535). Proto není možné fotky s rozlišením větším než 65 535 bodů uložit do formátu JPG a lze je mít uložené pouze ve formátu TIFF.

Problém s formátem výsledné panoramatické fotky

Další omezení spočívá v tom, že pokud máme např. fotku v rozlišení 60 000 × 7000, tak jí lze pomocí nějakého programu na převod mezi obrazovými formáty (TIFFJPG) převést na soubor JPG, ale tento soubor již není možné načíst do žádného fotoeditoru (zkoušel jsem – Photoshop CS2/CS3,GIMP, Zoner PhotoStudio 9). Zcela profesionální program Photoshop CS2/CS3 umí načíst ve formátu JPG jen fotky s rozlišením max. 30 000 obrazových bodů a ostatní programy na tom budou spíše ještě hůře.

Proto pokud jakékoliv spojené panorama, které má rozlišení více než 30 000 bodů, převedete do formátu JPG, tak ho již nikdy nebudete moci editovat.

Bohužel, ani zpětná konverze z JPGTIFF mi u takto velkých fotek nefungovala. Vždy došlo k zacyklení programu, případně jeho spadnutí (opět jsem zkoušel různé převaděče). Při spojování velkých panoramatických fotek nezbývá nic jiného, než pracovat jen s fotkami ve formátu TIFF.

Parametry PC použitelného pro spojování velkých panoramat

Parametry PC na kterém je možné takto velké panoramatické fotky vytvářet, bych stanovil zhruba takto:

Minimální konfigurace

• RAM 1 GB/DDR1 200 MHz
• 3× HDD (1× HDD,2× FLASH)
• Athlon 3000+ nebo Intel P4 3 GHz,

(konfigurace s 1 GB RAM je vhodná tak max. do 150 fotek, při vyšším počtu fotek je již spojování a následná úprava ve fotoeditoru velmi časově náročná).

Doporučená konfigurace

• RAM 2 GB/DDR1 400 MHz
• 3× HDD (3× HDD)
• Athlon 4200 X2+ nebo Intel Core 2 duo 2 GHz.

Optimální konfigurace

• RAM 4 až 8 GB/DDR2 800 MHz
• 3× HDD
• Intel Core 2 duo 2,4 GHz
• OS Windows Vista

Na takovéto konfiguraci nebude již příliš časově náročné spojit panorama z 200 fotek. Odhaduji, že spojení v programu Enblend, pokud by měl k dispozici 8 GB RAM, bude trvat 3–4 hodiny. Což by bylo velmi výrazné zkrácení času oproti 30 hodinám s 2 GB RAM.

Softwarová omezení

Programy použité na spojování fotek neumí využít více jádrové CPU. Pouze program nona (vytvoření ztransformovaných zdrojových fotek) umí v cca 50 % času celého výpočtu využít vícejádrový CPU. Jelikož výpočet ztranformovaných zdrojových fotek trvá při počtu 231 snímků cca 90 min, nedojde při použití dvoujádrového CPU k nějakému výraznému zrychlení, hlavně vzhledem k tomu, že následný výpočet programem enblend bude trvat přibližně 30 hodin.

Pozn. U starší verze programu Hugin 0.6 (a starší) není možné programem Autopano, (který je spouštěn programem Hugin) spočítat klíčové body pro více než cca 160 snímků. Parametry se načítají přes příkazovou řádku, a ta je omezena na pevno na 2 000 znaků. U verze Hugin 0.7 již tento problém není. Podobný problém poté nastal i při spouštění programu Enblend, který také v případě velkého množství snímků nešel spustit z programu Hugin 0.6.

Shrnutí HW omezení

• nároky na velikost RAM se pohybují až kolem 10 GB, proto příliš nezáleží na rychlosti CPU a nejdůležitější je tedy mít v PC co největší RAM. Pro případ, kdy jsou požadavky na RAM větší, než jakou máme v PC, musíme použít konfiguraci pomocí třech HDD.
• výpočty jsou matematicky velice náročné, proto CPU nepotřebuje příliš rychle dostávat data pro zpracování – použití pomalých paměťových modulů tedy není žádným omezením.
• Windows XP neumí jednomu procesu přidělit více než 2 GB RAM a neumí alokovat více než 3,5 GB RAM
• s takto velikými panoramatickými fotkami nelze pracovat jinak, než ve formátu TIFF, čímž se zvyšují nároky na rychlost PC na kterém se tyto fotky budou následně upravovat ve fotoeditoru.

Pokračování 3 / 5

Princip spojování fotografií

V této části bude do jednotlivých bodů shrnut princip postupu spojování velkého množství fotek do jedné velké panoramatické fotky. Poté se podíváme na časy jednotlivých kroků – jak dlouho dílčí kroky zhruba trvají, dále pak nároky na velikost operační paměti při jednotlivých krocích a pro různé množství spojovaných fotek.

Nakonec podrobně popíšu, jak jednotlivé kroky postupu fungují a jaká nastavení programů je zapotřebí pro získání co nejdokonalejšího výstupu, aby ve spojené panoramatické fotce bylo minimum překryvů (místa kde na sebe jednotlivé fotky zcela přesně nesedly). Ve čtvrté části již bude uveden postup a nutná nastavení bez nějakého podrobnějšího vysvětlení, proč zrovna takto je třeba mít programy nastavené.

Jak v principu funguje spojování velkého množství fotek

• - výpočet klíčových bodů (program Autopano nebo Autopano-shift-winGUI)
• - optimalizace klíčových bodů (Hugin – program PTOptimizer)
• - pomocí náhledového panoramatu nastavit typ transformace a kde má být horizont (Hugin)
• - vytvořit ztransformované zdrojové fotky, volba několik TIFFů (Hugin – program nona)
• - tyto ztransformované zdrojové fotky načíst do programu Enblend GUI a provést spojení do výsledné panoramatické fotky
• - výslednou panoramatickou fotku upravit ve fotoeditoru

Čas výpočtu jednotlivých kroků při spojování 231 fotek

1. autopano – 15min, Autopano-shift-winGUI – cca 18 hodin
2. optimalizace – Pozice (inkrementální, začíná od kotvy) – 15minut (Hugin - optimizer); Pozice a pohled – 1 hodina (Hugin - optimizer);Pozice, pohled a soudek – 2 hodiny (Hugin - optimizer)
3. nastavení zabere cca 3-5minut (Hugin)
4. výpočet trval 90 minut (Hugin - nona)
5. výpočet trval cca 30 hodin (Enblend GUI)
6. úprava zabere tak 1–2 hodiny – z důvodu, že se většinu času (95 % času) čeká, až PC dokončí jednotlivé operace s výslednou fotkou.

Body 1, 2, 4 – zde rychlost výpočtu zcela závisí na rychlosti CPU (pokud je v PC alespoň 1 GB RAM). Body 5, 6 – zde rychlost výpočtu hlavně závisí na velikosti RAM a rychlosti HDD, kam se ukládají data, která se již nevejdou do RAM.

Z výše uvedených časů je zřejmé, že naše osobní práce při vytváření takto velké panoramatické fotky nepřesáhne 2–3hodiny s tím, že stejně většinu toho času budeme jen čekat, až PC dokončí operaci, většinu času tedy za nás bude pracovat PC, což je hlavní výhodou toho postupu.

Nároky na velikost RAM v jednotlivých krocích

a) Autopano, Autopano-shift-winGUI:

• - při cca 200 fotkách – 1 GB RAM
• - při cca 350 fotkách – 2 GB RAM

b) Optimalizace – při 350 fotkách – 1 GB RAM

c) Při nastavování v programu Hugin - při 350 fotkách je třeba 1 GB RAM

d) Výstup z programu Hugin - při 350 fotkách je třeba 1 GB RAM

e) Pro výsledné spojení v programu Enblend GUI je zapotřebí

• - při cca 30 fotkách 1 GB RAM
• - při cca 60 fotkách 2 GB RAM
• - při cca 100 fotkách 4 GB RAM
• - při cca 200 fotkách 8–10 GB RAM
• - při cca 350 fotkách 25 GB RAM

Pozn. V tomto kroku závisí velmi potřebná RAM také na tom, z kolika řad se panorama skládá. Například při šesti řadách má většina fotek v panoramatické fotce sousední fotky po všech stranách (nahoře,dole,napravo, nalevo, po úhlopříčkách), takže se musí počítat vyhlazení se všemi okolními fotkami. Počítá se tedy pro většinu fotek z panoramatické fotky vyhlazení s 8 okolními fotkami. Zatímco u jednořadé panoramatické fotky se počítá, u jedné fotky, vyhlazení přechodů samozřejmě jen mezi dvěmi okolními fotkami (napravo, nalevo). Proto u víceřadé panoramatické fotky výrazně stoupají nároky na velikost RAM .

f) Úprava výsledné panoramatické fotky v PC

• - pro výstupní soubor (TIFF) o velikosti 500 MB je třeba alespoň 1 GB RAM
• - pro výstupní soubor o velikosti 1 GB je třeba alespoň 2 GB RAM
• pro výstupní soubor o velikosti 1,5 GB, již RAM 2 GB v PC nestačí ani na to, aby se takto veliký soubor načetl do programu, aniž by musel začít odkládat data (co se již nevešla do RAM) na HDD. Proto práce s tak velkými soubory je pak spíše otázkou trpělivosti, protože při každé operaci co s fotkou uděláte, následuje „bouřlivé“ čtení a zapisování dat na HDD a všechny operace velmi dlouho trvají.

Nastavení programů v jednotlivých krocích

a) výpočet klíčových bodů

To jsou body resp. místa na fotografii, které program vybral, že jsou vhodné, aby pomocí nich byly v dalším kroku ztransformovány jednotlivé zdrojové fotky tak, aby na sebe co nejpřesněji seděly. Typicky jsou to místa s velkou změnou v kontrastu, jako např. rohy domů, rohy oken, apod.

Klíčové body můžeme nechat spočítat buď přes Hugin programem Autopano nebo samostatně spustitelný programem Autopano-shift-winGUI.

Rozdíly mezi Autopano a Autopano-shift-winGUI:

Program Autopano
Zvláště při takto velkém množství fotek je program autopano o hodně rychlejší než program Autopano-shift-winGUI – výpočet pro 231 fotek trval 15 minut. Tato doba tedy zcela závisí na rychlosti CPU, potřebná RAM při tomto výpočtu nepřesáhne 1 GB (při 350 fotkách již je třeba 2 GB RAM). Zde čím rychlejší CPU, tím je výpočet kratší. Nevýhodou je, že výpočet není tolik přesný. Pro spojení panoramatické fotky z více řad nemusí být jeho přesnost zcela dostatečná a může dojít k tomu, že na různých místech jednotlivé fotky na sebe zcela přesně nesednou.

Pozn. Pro klasické jednořadé panoramatické fotky je jeho přesnost zcela dostatečná.

Program Autopano-shift-winGUI
Jedná se o samostatně spustitelnou aplikaci s více možnostmi nastavení. Výsledek se ukládá do souboru *.pto a tento soubor se poté načte programem Hugin. Do programu Hugin se pak načtou jednotlivé zdrojové snímky včetně již spočítaných klíčových bodů.

Výhodou tohoto programu je, že zpravidla podává lepší výsledky v přesnosti. Se správným nastavením pak nelze na výsledné panoramatické fotce téměř najít nějaká místa, kde by fotografie na sebe přesně nesedly. Daň, kterou za tuto přesnost zaplatíme, je mnohem časově delší náročnost výpočtu - výpočet pro 231 fotek trval kolem 18hodin.

Vzhledem k velmi dobrým výsledkům doporučuji použít pro výpočet klíčových bodů spíše tento program. Avšak již se mi stalo, že v některých případech bylo lepší pro výpočet klíčových bodů použít program autopano (spouštěný z Huginu).

Obecně tedy používám program Autopano-shift-winGUI a pokud nejsem s přesností při optimalizaci nebo následně s výstupem spokojen, zkusím spočítat klíčové body v programu autopano a panorama zkusím vytvořit znovu, zdali nedosáhnu lepšího výsledku. Vždy je lepší nechat déle počítat PC, než pak obtížně retušovat místa, kde na sebe jednotlivé snímky přesně nesedly.

b) optimalizace

V nastavení programu Hugin je vhodné nastavit pro přesnější optimalizaci Rotační hledání. Proto doporučuji tuto volbu mít aktivní.

Zaškrtněte volbu rotační hledání

Velmi důležité je nastavení přesnosti optimalizace – obecně lze říci, že pro spojování panoramatických fotek z více řad nikdy nepoužívejte základní nastavení - Pozice (inkrementální, začíná od kotvy), ale použijte nastavení Pozice a pohled nebo Pozice, pohled a soudek.

Zde jsou na ukázku tři výstupy:

a) je použitý program Autopano a nastavená optimalizace Pozice (inkrementální, začíná od kotvy)

b) je použitý program Autopano a nastavená optimalizace Pozice a pohled

c) je použit program Autopano-shift-win GUI s nastavením optimalizace Pozice (inkrementální, začíná od kotvy)

d) je použit program Autopano-shift-win GUI s nastavením optimalizace Pozice, pohled a soudek

Jak je z obrázků vidět pouze v případě b) a d) došlo k přesnému napojení jednotlivých zdrojových fotek (viz. střecha budovy ve středu fotky).

c) Náhledové panorama

Práce s ním bude popsána v bodu 4)

d) Nastavení formátu výstupu z Huginu

Abychom dostali výstup z programu Hugin do podoby, v kterém je s ním možné pracovat v programu Enblend GUI, musíme nastavit formát obrázku – několik TIFFů. Při volbě výstupu s tímto nastavením bychom ale dostali výstupní TIFFy, které by byly v podobě, kdy každý z 231 ztransformovaných TIFFů by měl rozlišení výsledné panoramatické fotky. Většina plochy by pak obsahovala černé pozadí a pouze v místě, kde se ve výsledném panoramatu bude nacházet jedna ztransformovaná fotka, bude tato fotka umístěna.

Dále, pokud bychom nepoužili žádnou kompresy, zabíraly by pak ztransformované zdrojové fotky stovky GB. Z tohoto důvodu je nutné pro snížení velikosti těchto souborů zadat volbu použít kompresi LZW a výstupní fotky ukládat v oříznuté formě - zaškrtnutá volba save cropped images. Výstup pak vypadá jako na obr. na začátku textu „Ukázka ztransformované zdrojové fotografie“.

Proč nespouštět program Enblend přímo z Huginu

U starší verze programu Hugin, jak jsem již zmínil, nebylo možné při velkém množství fotek program Enblend spustit. Hlavním důvodem však je, že pokud je program enblend spuštěn z programu Hugin, ukládají se výpočty, které se již nevejdou do RAM, na stejný disk, kam jsme nastavili ukládání výstupního panorama. Abychom tedy mohli rozdělit místo ukládání výsledné panoramatické fotky a místo, kam se budou ukládat data, která se nevejdou do RAM, musíme program Enblend spouštět z programu Enblend GUI.

Další výhodou samostatného použití programu Enblend (spouštěného přes Enblend GUI) je snížení využití RAM. Protože program Hugin s nastaveným projektem zabírá v RAM cca 200 MB, je škoda o toto místo v RAM přijít. Proto také před vlastní spuštěním výpočtu v programu Enblend je vhodné ukončit všechny spuštěné aplikace a případně ukončit i nějaké rezidentní programy, které zabírají místo v RAM.

Dále pro pohodlnější nastavování panoramatické fotky v programu Hugin je vhodné si v nastavení zvýšit limit kolik RAM může program Hugin používat.

Nastavení využití RAM programem Hugin

e) Enblend GUI, enblend

Program Enblend GUI je jen rozhraní pro samostatnou práci s programem Enblend pomocí kterého zadáváme různá nastavení parametrů. V programu Enblend GUI musí být nastavena cesta k programu Enblend.

Nastavení cesty k programu enblend

Jak funguje program enblend při překročení RAM v PC

Pokud nároky na velikost operační paměti překročí velikost RAM v PC, program EnblendGUI vytvoří (na disku kde je uložen jeho projekt) soubory, kam ukládá výpočty, které se nevejdou do RAM. Proto je nutné před spuštěním výpočtu v programu EnblendGUI uložit projekt na HDD. Jedná se tedy o třetí HDD dle popisu výše, na který se poté ukládají data, která se již nevejdou do RAM.

Pokračování 4 / 5

Postup tvorby panoramatu

Příprava na spojování

Pro přehlednost je vhodné nejprve zdrojové fotky nějakým vhodným způsobem pojmenovat. Pokud budeme spojovat celé panorama najednou, je dobré očíslovat jednotlivé fotky

1,2..10,11..100…..

Pokud budeme muset vzhledem k hardwarové náročnosti panorama rozdělit do více částí, je  vhodné fotky z jednotlivých řad srozumitelně očíslovat např. takto:

fotky z 1.řady – 1_01.jpg až 1_60.jpg

fotky z 2.řady – 2_61.jpg až 2_120.jpg

fotky z 3.řady – 3_121.jpg až 2_180.jpg

a tak dále

Autopano

V programu Hugin zvolíme okno obrázky, záložku assistant, která slouží k automatizované práci s programem používat nebudeme, protože bychom se připravili o důležité možnosti nastavení.

V okně Obrázky načteme jednotlivé zdrojové fotky volbou Přidat jednotlivé obrázky, snímek, který se nachází uprostřed první řady (obecně řady, kde se nachází horizont) označíme atributy A,C, tím, že klikneme na volbu Ukotvit tento obrázek pro pozici a Ukotvit tento obrázek pro expozici.

Nastavení pozice horizontu se ve verzi Hugin 0.7 již nedělá v tomto okně jako u starších verzí, ale přímo kliknutím do náhledového panorama, kde přímo vidíme prohnutí horizontu a můžeme opakovaným klikáním do náhledu panoramatické fotky, panorama mnohem snadněji nastavit.

Ukázka okna programu autopano

Autopano-shift-winGUI

Načteme zdrojové fotky, parametry nastavíme dle obr.níže

Tato nastavení je vhodné použít

Výstupem programu je, jak již bylo zmíněno, soubor *.pto, který obsahuje vypočítané klíčové body pro jednotlivé zdrojové fotky. Soubor *.pto poté načteme programem Hugin.

Optimizer

Klikneme na kartu Optimizer a nastavíme možnost Pozice a pohled případně Pozice, pohled a soudek. Maximální chyba by se měla optimálně pohybovat od 0,1 do 1 bodu. Při chybě 1-2 body již musíme počítat s tím, že v některé části panoramatické fotky nebudou snímky úplně přesně napojeny. Pokud je maximální odchylka 3 a více bodů, doporučuji zkusit jiné nastavení optimalizace – pokud by ani toto nevedlo k úspěchu (max. chyba pod 2 body), doporučuji provést znovu výpočet klíčových bodů s jiným nastavením (přesnějším), případně místo programu Autopano-shift-winGUI použít program autopano a naopak.

Ukázka dostatečné přesnosti – důležitá je spodní hodnota maximum

Náhledové panorama

V horní liště programu Hugin najdeme tlačítko náhled panoramatu a klikneme na něj. Nejprve v dolním levém rohu vybereme typ transformace – nejlepší je zvolit volbu Mercator případně volbu Panorama. Poté klikneme v horním levém rohu na volbu Vystředit, poté klikneme na volbu Straighten, tím dojde k automatickému nastavení horizontu. Pokud panorama nebude stále rovné, ale nějak prohnuté (do „U“ nebo do „∩“) kliknutím do obrázku náhledu panoramatické fotky nastavíme panorama tak, aby bylo co nejvíce rovné. Dále pak zkusíme změnit velikost vertikálního zorného pole pomocí posuvníku, který se nachází na pravé straně okna a mírně zvětšíme zorné pole, protože při automatickém vystředění fotky často dojde k příliš velkému ořezu její dolní části.

Jelikož náhled takto velkého panorama je poměrně malý, nemusí být vidět, pokud v některém místě horizont není stále správně rovný. Proto doporučuji nyní udělat pokusné spojení fotky do formátu JPG (bez vyhlazení přechodů) v malém rozlišení (10 000 na šířku), abychom tak získali lepší představu, jestli máme panorama správně nastavené viz. další krok.

Náhled panoramatické fotky pomocí něho nastavíme jak bude panorama vypadat

Slepovač

Klikneme na kartu Slepovač. Nejprve vytvoříme větší náhledové panorama, které bude mít na šířku 10 000 bodů, abychom viděli, zda panorama bude takové, jaké ho chceme mít (hlavně tedy jestli je horizont snímku rovný) a nemuseli jsme ho následně moc upravovat ve fotoeditoru nebo dokonce spojovat celé znova. Pro vytvoření náhledové panoramatické fotky zadáme do položky Velikost obrázku panoramatu, width 10 000 a potvrdíme klávesou ENTER, dojde tím k přepočítání bodů na výšku . Nastavení výstupu zvolíme JPG a klikneme na Slepit teď.

Takovéto náhledové panorama se spojí cca za 5 min a získáme tím velmi přesně informaci o tom, jak bude vypadat velký výstupní snímek, hlavně tedy jestli je horizont na fotce rovný. V případě nespokojenosti s výstupem opakujeme nastavení horizontu případně dalších nastavení přes okno Náhled panoramatu.

Nyní již bychom měli mít připravené nastavení panoramatické fotky a můžeme spočítat jednotlivé ztransformované zdrojové fotky, které poté načteme do programu Enblend GUI. Klikneme na tlačítko vypočítat optimální velikost. Nastavení pod touto volbou zvolíme dle obrázku níže. Důležité položky jsou: formát obrázku – Několik TIFFů, komprese – LZW a zaškrtnutá volba save cropped images.

Nastavení v okně slepovač

Nyní klikneme na Slepit teď a nastavíme kam chceme jednotlivé ztransformované zdrojové fotky uložit.

Enblend GUI

Teď tedy přichází na řadu výpočetně nejnáročnější část celého procesu spojování panoramatické fotky – vyhlazení přechodů mezi jednotlivými transformovanými zdrojovými fotkami a jejich finální spojení do jediného souboru. V tomto kroku budeme používat tři HDD, proto vytvořené ztransformované zdrojové fotky programem Hugin (nona) nahrajeme na první disk (případně USB Flash paměť).

Ještě před spojením výsledné fotky je vhodné provést další kontrolu toho, že na sebe budou jednotlivé dílčí snímky co nejpřesněji sedět. Vybereme např. 10-20 ztransformovaných zdrojových fotek, z místa, kde se na snímcích nacházejí nějaké budovy, je na nich dobře vidět, že fotky na sebe přesně sedly. Vybrané fotky zvolíme ze všech řad (např. 3 řady) po 4-6 fotkách v jednotlivých řadách.

A těchto cca 20 fotek necháme spojit malou část obrazu z výsledného panorama stejným postupem jako je uveden níže pro vytvoření celé panoramatické fotky. Výpočet bude trvat jen několik minut a získáme tím jasnou představu, jestli na sebe jednotlivé fotky přesně sedly. Pokud nebudeme spokojeni je třeba se vrátit zpět a provést kroky – výpočet klíčových bodů a optimalizace znovu a celý postup opakovat. Proto je už od začátku důležité pracovat s vysokou přesností výpočtů, abychom panorama vytvořili napoprvé a nemuseli jsme ho dělat znovu, případně velmi obtížně retušovat přechody mezi fotkami, které na sebe přesně nesedly.

Nyní spustíme program Enblend GUI, nejprve přepneme na okno Project Options a nastavíme v Size of Enblend’s image cache velikost paměti v RAM, kterou bude program enblend využívat při výpočtu.

Pokud máme v PC 1 GB RAM nemusíme toto okno vyplňovat, protože základní velikost paměti, kterou program enblend využívá, je právě 1 GB RAM. Pokud máme 2 GB RAM vyplníme např. 1 750MB.

Je to z důvodu, aby nedošlo k překročení velikosti RAM, protože pak by se na disku, kde máme uložený operační systém začalo používat další odkládací místo a zpomaloval by se pak výpočet, neboť tento disk budeme používat buď pro načítání fotek nebo zapisování výsledné panoramatické fotky.

Okno Project Options

Poté přepneme do prvního okna (Untitled Project), kliknutím na Add načteme všechny ztransformované zdrojové fotky. Poté zvolíme kam se má uložit výsledné panorama, klikneme v Output File na Browse a nastavíme název souboru a cestu na 2.HDD (případně Flash paměť). Nyní klikneme na Save project a uložíme projekt na 3.HDD (nejrychlejší, který v PC máme). Na tento disk se tedy budou ukládat data, která se již nevešla do RAM.

Okno Untitled Project

A nyní již můžeme kliknout na tlačítko Run Enblend a začít tak spojení výsledné panoramatické fotky.

Úprava ve fotoeditoru

Úprava ve fotoeditoru je v podstatě stejná, jako v případě, když spojujeme panorama třeba jen z 10 fotek. Hlavní rozdíl je v tom, že zpracováváme datově veliký soubor a všechny operace s fotkou velmi dlouho trvají.

Pokračování 5 / 5

Ukázky panoramatické fotky

Zde je vidět, jak se dá v takto veliké panoramatické fotce přibližovat

Celé panorama - zobrazeno na velikost 2%

Zobrazeno na velikost 5 %

Zobrazeno na velikost 10 %

Zobrazeno na velikost 20 %

Zobrazeno na velikost 50 %

Zobrazebo na velikost 100 % ( 1:1)

Zobrazeno na velikost 100 % ( 1:1)

Zvětšeno na velikost 100 % ( 1:1)

Zvětšeno na velikost 100 % ( 1:1)

Závěr

Ačkoliv celý postup vypadá poněkud složitě, poté co si člověk jednotlivé kroky osvojí, tak je vytvoření takto velkých panoramatických fotek jen automatickým klikáním v programech na ty správné volby. Jak již bylo uvedeno celý proces výpočtu, kdy za nás pracuje PC, trvá zhruba 2-3 dny, avšak čas, který člověk osobně stráví při vytváření velké panoramatické fotky u PC je cca 2-3 hodiny, což rozhodně není příliš mnoho času a výsledek za to rozhodně stojí.

Na úplný závěr chci požádat o případnou spolupráci vážnější zájemce o tvorbu takto velkých panoramatických fotek z různých rozhleden, které by také bavilo si takto veliká panoramata vytvářet. Chci časem nafotit soubor takto velkých panoramatických fotek z různých rozhleden, hlavně ze Západočeského kraje (protože bydlím u Plzně) a časem tyto fotky nějak publikovat nebo vydat na DVD. Bylo by myslím velmi zajímavé, když by takto vznikl soubor výhledů z rozhleden v různých krajích ČR nafocených ve velkém rozlišení.

Vytváření takto velkých fotek ve větším množství je časově poměrně náročné a hlavně fotit veliké panoramatické fotky má smysl jen za velmi dobré viditelnosti. Pak je samozřejmě poměrně nereálné jet fotit výhledy z rozhleden např. někam na druhý konec republiky, kde může být již jiné počasí a viditelnost. Také člověk musí výhled z rozhledny znát, vědět v jakou denní dobu má smysl na rozhlednu jet, aby např. hlavní pohled do kraje nebyl v tu dobu proti slunci…..

Proto by bylo dobré vědět o nějakých dalších lidech z různých krajů republiky, které by bavilo se tímto ve volném čase občas zabývat a postupem času společně vytvořit zcela ojedinělý soubor fotek výhledů z rozhleden (nebo vyhlídek) ve vysokém rozlišení. Zvláště postupem času jak se neustále zvyšuje výkon PC, nebude za 2-3 roky zřejmě problém poskládat takto velké panoramatické fotky na zcela běžných domácích PC.