Как собрать мозаику из 200 фотографий затонувшего корабля

10.07.19

Подводные археологи рассказывают о том, как они получают изображение затонувшего корабля целиком – даже в мутной воде.

Авторы: Тамара Томсен и Кит Миверден

Использовать фотомозаику для фиксирования подводных археологических объектов начали не вчера – этот метод с успехом применяет уже целое поколение подводных археологов. Однако, прогресс в области цифровой фотосъемки и обработки изображений позволил быстрее и точнее корректировать искажения, что, в свою очередь, дало больше свободы в составлении больших изображений из множества отдельных фотографий – способ, очень удобный для глубоких сайтов, где время нахождения дайверов ограничено.

Как собрать мозаику из 200 фотографий затонувшего корабля
Фотомозаика 37-метровой шхуны Rouse Simmons, которая лежит на дне озера Мичиган на глубине 51 метр. Видео для этой мозаики было снято в ходе одного 25-минутного погружения. Мозаика собрана из 242 отдельных стоп-кадров, и размер файла составляет 88,939 KB. Courtesy: Wisconsin Historical Society

Традиционно, составление фотомозаики начинается с установки жесткой решетки или сетки на объект, который планируется заснять. Решетка должна делить его строго на равные по размеру секции. Затем фотокамера поочередно устанавливается на специальном штативе над каждой из секций – каждая из фотографий делается на одинаковом расстоянии от дна и под одинаковым углом. Точное соблюдение одинакового расстояния и угла съемки очень важно – при малейшей ошибке возникают искажения в масштабе и пропорциях, исправить которые не так просто. Эта технология требует очень много донного времени – для того, чтобы аккуратно разметить сайт и провести точную съемку.

А вот использование цифровой видеокамеры, в отличие от фотоаппарата, позволяет получить максимальный результат при весьма ограниченном донном времени – буквально сотни кадров за несколько минут. Двигаясь над объектом с постоянной глубиной и скоростью, дайвер избавлен от необходимости останавливаться каждые несколько метров, чтобы обеспечить необходимое для мозаики перекрытие кадров. Позже из видеоряда можно извлечь отдельные кадры, из которых собрать общую панораму.

Непременное условие удачной съемки – камеру необходимо держать ровно, перпендикулярно к дну. Для этого нужно, чтобы подводный бокс камеры обладал нейтральной плавучестью, а дайвер идеально контролировал свое положение в толще воды. Чтобы держать камеру строго перпендикулярно, авторы используют простой пластмассовый пузырьковый уровень, который можно купить в любом строительном магазине. Прикрепив уровень на заднюю сторону бокса, дайвер может постоянно контролировать положение камеры. Дешевые пластмассовые уровни без проблем использовались до глубины 53 метров. Чтобы поддерживать постоянную глубину, можно прикрепить к задней стороне бокса камеры небольшой цифровой глубиномер, но практика показала, что глубиномер на запястье, повернутый таким образом, чтобы дайвер мог видеть его показания, не меняя положение камеры, гораздо удобнее.

Как собрать мозаику из 200 фотографий затонувшего корабля
Фотомозаика 23-метровой плоскодонной шхуны Ocean Wave. Она покоится на дне озера Мичиган на глубине 33 метра. Видео для мозаики было снято в течение одного 12-минутного погружения, мозаика собрана из 80 стоп-кадров. Итоговый файл весит 63,714 KB. Обратите внимание на дайвера возле левой скулы судна. Courtesy: Wisconsin Historical Society

Для начала дайвер-оператор должен определить оптимальную глубину и ширину коридора, по которым он будет плавать над объектом с видеокамерой. Для этого он держит камеру перпендикулярно дну, глядя на дисплей. Его задача – изменяя глубину съемки, найти оптимальный баланс между шириной захватываемого изображения и четкостью и детальностью картинки. Нужно постараться, чтобы камера захватывала максимальную площадь съемки, сохраняя при этом все необходимые детали изображения. При определении оптимальной глубины зачастую приходится настраивать экспозицию камеры. Очевидно, что в местах с плохой видимостью камеру следует располагать ближе ко дну, тогда как прозрачная вода и хорошее освещение позволяют поднять камеру выше и охватить в одном кадре большую площадь. Если вы поднимете камеру слишком высоко, то на снимках не будут видны детали объекта. Если опустите камеру слишком низко, угол съемки будет слишком узким, и вам придется сделать больше проходов над объектом и потом собирать мозаику из большего количества фотографий.

После того, как будет выбрана оптимальная глубина, вам надо будет определить ширину коридора съемки. Для этого надо выбрать два объекта, располагающихся по краям изображения на дисплее. Расстояние между этими объектами – это ширина поля зрения, и все проходы над объектом следует делать примерно на расстоянии от половины до двух третей данной ширины друг от друга. Это обеспечит необходимое перекрытие изображений и гарантирует, что вы заснимите весь объект полностью, не оставив «белых пятен».

Как собрать мозаику из 200 фотографий затонувшего корабля

Определив оптимальную глубину и ширину коридора, дайвер-оператор готов начать «стричь лужайку» над объектом. Если объект съемки невелик, то дайвер может просто плавать над ним, постоянно контролируя свою глубину и положение камеры. Но такой способ не обеспечивает неподвижность камеры – она смещается при каждом гребке ластами, при регулировании плавучести. Даже проверка показаний глубиномера вызывает небольшое смещение камеры, что сказывается на качестве изображения.

Опыт показывает, что удобнее всего расположить камеру на носу подводного буксировщика, чтобы дайвер мог управлять и тем, и другим одновременно. Прежде всего дайвер определяет оптимальную глубину и расстояние между проходами над объектом, как рассказано выше. А затем, включив запись на камере, просто плавает змейкой над местом съемки. Даже если буксировщик имеет длинный корпус, дайверу все равно хорошо видно уровень, закрепленный на подводном боксе камеры, а наручный глубиномер позволит выдерживать нужную глубину. Кроме того, это позволяет освободить одну руку, чтобы подавать сигналы другим дайверам, продуваться, регулировать плавучесть.

Скорость буксировщика имеет огромное значение для качества изображения. Если скорость высокая, вы быстро заснимите даже крупный объект, но вот выбрать потом из видео частично перекрывающие друг друга стоп-кадры приемлемого качества будет очень непросто. В большинстве случаев картинка будет смазана. Для объектов с большими перепадами рельефа или множеством мелких деталей лучше проводить видеосъемку в одном направлении. Например, от носа к корме – а в обратную сторону плыть «вхолостую». Особенно это хорошо работает, если объект освещен ярким искусственным светом, создающим много теней, или расположен неглубоко, но имеет значительные перепады рельефа.

После того, как съемка окончена, можно приступать к обработке полученного материала. Вам нужно выбрать подходящие стоп-кадры. Начинайте с начала первого прохода и начинайте сохранять стоп-кадры, используя функцию захвата фотографий в видеокамере. Соседние снимки должны перекрываться примерно на треть. Изображения должны быть захвачены в максимально возможном разрешении, но если качество картинки будет хуже, чем на фотографии – это не критично. Итоговая мозаика будет составлена из множества кадров и получится довольно большой, так что разрешение каждого отдельного кадра не критично. Все стоп-кадры следует отобрать до того, как вы начнете собирать мозаику. Переложите файлы с флешки в папки с названиями «проход 1», «проход 2» и т.д. Четкая организация – ключ к успеху. Пересмотрите все кадры еще раз, когда будете раскладывать их по папкам. Иногда на сохраненной из видео фотографии может оказаться много смазанных участков, что сделает ее непригодной к использованию. Лучше сразу отловить эту ошибку и заменить фотографию, чем потом быть вынужденным проматывать полностью весь видеоролик в поисках места, откуда должен быть взят стоп-кадр.

Как собрать мозаику из 200 фотографий затонувшего корабля

Программы для «сшивания» панорам из множества отдельных кадров, такие как Canon PhotoStitch, редко справляются со сборкой «подводной мозаики». Лучшие результаты получаются при ручной сборке в Adobe Photoshop. Открывайте фотографии в программе одну за другой. Если объект имеет какую-либо крупную деталь, которую можно использовать как базовую линию (например, киль корабля), начинайте процесс сборки с этой детали и двигайтесь от нее к краям изображения. Собрав первый «коридор», убедитесь, что изображение получилось прямым и никуда не загибается. Если изображение все-таки искривилось, «схлопните» картинки в одну и выровняйте все неровности. Для этого можно использовать инструмент Liquify, подобрав размер и силу кисти. Если при съемке использовалась широкоугольная камера, лучше всего использовать только среднюю часть каждого кадра, поскольку широкоугольный объектив сильно искажает изображение по краям. Также вам придется потратить время на то, чтобы аккуратно выровнять края кадров. Для этого некоторые фотографии придется изменять или даже подгонять по масштабу, чтобы компенсировать неточности, возникшие при случайном изменении глубины во время съемки. А чтобы результат получился красивым, вы можете еще настроить тон и цвета, чтобы они совпадали на всех кадрах. Если выровнять кадры по цвету не получится, можно просто сделать уже готовое изображение черно-белым.

После того, как мозаика полностью собрана, ее можно еще немного доработать. Сильнее всего мешает восприятию мозаики как единого изображения наличие четких краев отдельных кадров. Из-за этого возникает эффект лоскутного одеяла. Этот эффект можно ослабить, «подчистив» края кадров при помощи инструментов Healing Brush, Patch и Blur. После того, как мозаика «схлопнута» в единое изображение, а края отдельных кадров спрятаны, мозаику для большей точности можно подогнать по соотношению деталей к реальному объекту. Крупные детали объекта во время погружения следует измерить – и эти измерения можно будет использовать при подгонке мозаики к определенному масштабу. При помощи инструмента Liquify изображение можно менять, пока его размеры не совпадут с заданными для выбранного масштаба значениями. Если в корректировке нуждаются только отдельные детали, то остальное изображение можно «заморозить», чтобы оно не менялось.

Важно помнить, что какие-то приемы хорошо работают для одних объектов, а какие-то – для других. Все, что описано в данной статье, использовалось авторами при работе с затонувшими кораблями длиной до 106 метров на глубинах до 53 метров.

Подводный портал www.tetis.ru по материалам сайта www.advanceddivermagazine.com