LE PANORAMA OU PHOTO PANORAMIQUE

LE PANORAMA OU PHOTO PANORAMIQUE Par Eric PFISTER 04/ 03 / 2014 Réunion technique n 6

Sommaire Introduction : La photo panoramique Principes Angle de champs Limitation des objectifs «classiques» Format panoramique Principales méthodes Panoramique automatique par balayage Panoramique manuel par superposition/juxtaposition d images Quelques règles/conseils pour un panoramique manuel Focale et recouvrement Notion de point nodal ou de pupille d entrée Précautions / Réglages Exposition Balance des blancs Mise au point Sources : diverses (les plus intéressantes sont indiquées en bas de page).

Matériel nécessaire ou conseillé Sommaire Couple trépied/rotule Tête panoramique Tête automatique S équiper pas cher - DIY «Do It Yourself» : L Bracket et plateau glissant Logiciels d assemblage Gratuits Payants Exemple de visite virtuelle Sources : diverses (les plus intéressantes sont indiquées en bas de page).

Introduction

Définition (Wikipédia) : La photographie panoramique est un style de photographie qui consiste à créer des images avec des champs exceptionnellement larges, mais qui réfère également à des formats relativement larges (comme le format APS en argentique). Il n y a pas de norme pour définir une photo panoramique. Cependant, on peut distinguer deux écoles : Une photo panoramique est obtenue à partir d un angle de champ «large», à minima l angle de la vision humaine : au delà de 140. Une photo est dite panoramique lorsque sont rapport hauteur sur largeur est supérieur à 1/2.

Principes

Angle de champs et limitation des objectifs «classiques» Angle de champs. L angle de champ est lié à la focale utilisée. Plus la focale sera courte (par exemple 24 mm), plus l angle de champ sera large. En gros, on verra une portion plus large de la scène avec une focale courte ou grand-angle. = 2 tan 1 d 2 f = angle de champ en degrés d = longueur d un bord ou diagonale du capteur f = focale de l objectif f d Un exemple : un 24 mm monté sur un reflex plein format (24x36) donnera un angle de champ de : = 2 tan 1 36 2 24 = 73, 7

Angle de champs et limitation des objectifs «classiques» Nota : attention aux équivalences! Rappelez vous, le capteur d un reflex APS-C est plus petit que celui d un reflex plien format. Le même objectif monté sur un reflex APS-C ne donnera pas le même angle de champ. Exemple avec notre 24 mm monté sur un capteur APS-C (Nikon, Pentax, Sony) : = 2 tan 1 23,6 2 24 = 52, 4 Il faut donc avoir en tête qu un même objectif ne donnera pas le même angle de champ en fonction du boitier sur lequel il est monté.

Angle de champs et limitation des objectifs «classiques» Tableau des équivalences focale/angle de champ Focale (mm) Capteur 24x36 APS-C (Nikon, Pentax, Sony) APS-C Canon Largeur Hauteur Diagonale Largeur Hauteur Diagonale Largeur Hauteur Diagonale 36 24 43,3 23,6 15,8 28,4 22,1 14,8 26,6 8 132,1 112,6 139,4 111,7 89,3 121,2 108,2 85,5 117,9 12 112,6 90,0 122,0 89,0 66,7 99,6 85,3 63,3 95,9 14 104,3 81,2 114,2 80,3 58,9 90,8 76,6 55,7 87,1 16 96,7 73,7 107,0 72,8 52,6 83,2 69,3 49,6 79,5 17 93,3 70,4 103,7 69,5 49,8 79,7 66,0 47,0 76,1 20 84,0 61,9 94,5 61,1 43,1 70,8 57,8 40,6 67,2 24 73,7 53,1 84,1 52,4 36,4 61,2 49,4 34,3 58,0 29 63,7 45,0 73,4 44,3 30,5 52,2 41,7 28,6 49,3 50 39,6 27,0 46,8 26,6 18,0 31,7 24,9 16,8 29,8 100 20,4 13,7 24,4 13,5 9,0 16,2 12,6 8,5 15,2 200 10,3 6,9 12,3 6,8 4,5 8,1 6,3 4,2 7,6 300 6,9 4,6 8,2 4,5 3,0 5,4 4,2 2,8 5,1 400 5,2 3,4 6,2 3,4 2,3 4,1 3,2 2,1 3,8 600 3,4 2,3 4,1 2,3 1,5 2,7 2,1 1,4 2,5 1000 2,1 1,4 2,5 1,4 0,9 1,6 1,3 0,8 1,5 1200 1,7 1,1 2,1 1,1 0,8 1,4 1,1 0,7 1,3

Angle de champs et limitation des objectifs «classiques» 8mm 50mm 200mm 400mm 1000mm 24mm 100mm 300mm 600mm

Angle de champs et limitation des objectifs «classiques» Un objectif «classique» peut donc difficilement embrasser un large panorama. Même un ultra grand angle (exemple un 10-24 mm) aura ses limites. Simulateur de focale Tamron Le fisheye quant à lui propose un angle de champ qui avoisine les 180. Mais cet angle, qui correspond à un panorama, est obtenu au prix d une déformation très importante (effet fisheye). Son emploi en photo panoramique est possible mais limité (déformation des bords). Source : Nikonpassion.com

Formats panoramiques Pour la seconde école, c est le rapport de l image qui définit une photo panoramique ; un format allongé de rapport minimum h/l = 1/2. l h Les APN proposent généralement 2 formats «natifs» et un format commun : Rapport 3/4 (4/3) Compacts Bridges Hybrides Panasonic Hybrides Olympus Rapport 2/3 (3/2) Reflex Hybrides Sony Hybrides Fujifilm Rapport 9/16 (16/9) Disponibles sur de nombreux appareils

Formats panoramiques Exemple de photo panoramique proposant un rapport considéré comme «panoramique» : Rapport 1/2

Formats panoramiques Exemple de photo panoramique proposant un rapport considéré comme «panoramique» : Rapport 1/3

Formats panoramiques Exemple de photo panoramique proposant un rapport considéré comme «panoramique» : Rapport 1/5

Angle de champs et limitation des objectifs «classiques» On pourrait très bien faire une photo panoramique en recadrant une partie d une photo «normale». Exemple avec un rapport 1/3 : Sans être un puriste de la photo panoramique, on voit bien que l aspect «panorama» n est pas là. Le paysage est «écrasé» par ce cadre trop serré. Mais l effet pourrait être bien plus avenant avec un paysage lointain :

Principales méthodes

Principales méthodes Photo panoramique automatique par balayage Ce système est implémenté dans bon nombre d appareils grand public depuis quelques années. C est le moyen le plus simple de réaliser une photo panoramique. En gros, l appareil s occupe de tout. On utilise les performances en terme de rafale associées à des processeurs de plus en plus puissant pour créer immédiatement une image panoramique par simple balayage de l horizon. Exemple d interface

Panorama automatique par balayage Exemple : Angle : environ 360 - Définition : 6992 x 856 - Nombre de pixels : 6 Millions On commence déjà à voir les limites de ce type de système : la définition verticale est très faible. Si on voulait l imprimer dans de bonnes conditions (300 dpi) on obtiendrait un tirage de 25 cm x 7,5 cm. La plupart des appareils montent à 1080 pixels de définition verticale : cela reste très insuffisant pour une impression. De plus, on ne maitrise pas l appareil. Généralement aucun réglages n est disponible dans ces modes. Les défauts optiques ou liés à la vitesses peuvent venir diminuer encore la qualité d image. Le traitement, réalisé par le processeur de l appareil, peut également apporté son lot d erreurs.

Panorama automatique par balayage Exemples sur ce panorama Qualité d image très moyenne Problème de fusion Apparition de lignes verticales dans les zones uniformes

Photo panoramique manuelle Photo panoramique manuelle par juxtaposition d images C est la plus veille technique disponible en numérique. La méthode est simple : prendre plusieurs clichés unitaire décalés d un panorama puis les fusionner en post traitement. Angle : environ 180 - Définition : 8005 x 2837 - Nombre de pixels : 23 Millions

Photo panoramique manuelle A l inverse du panoramique automatique par balayage, on voit ici tout l intérêt du panoramique manuel car non seulement toutes les capacités du capteur sont utilisées mais les possibilités sont bien plus grandes puisqu on pourrait fusionner des images aussi bien de façon verticale qu horizontale voire les deux! En fusionnant des images prisent en format portrait, on augmente la définition verticale et l angle de champ couvert : Angle : environ 180 - Définition : 8005 x 3908 - Nombre de pixels : 31 Millions

Photo panoramique manuelle Comparaison entre le format paysage et le format portrait Paysage Pourrait être imprimé en 67 cm x 24 cm

Photo panoramique manuelle Comparaison entre le format paysage et le format portrait Portrait Pourrait être imprimé en 67 cm x 33 cm

Photo panoramique manuelle Puisque l on maitrise complètement la rotation en azimut (horizontale), c est l angle de champ de l objectif qui va déterminer la couverture verticale. Mais on pourrait aussi envisager de fusionner plusieurs panorama horizontaux pour obtenir une couverture sur 360 en site (plan vertical) et en azimut (plan horizontal). Cela permet de créer des visites virtuelles (voir les panoramiques de Denis Hascoët réalisés dans les chapelles de Pleyben site web de la mairie) ou des effets spécifiques. Effet 360 fisheye www.360 cities.com

Avantages et inconvénients de différents types de panorama Type de panorama Avantages Inconvénients Automatique par balayage Manuel - Simplicité de mise en œuvre - Résultats immédiat - Définition de l image - Qualité - Possibilités de champ couvert (H&V) - Gestion PdC et défauts optiques - Plus adapté aux impressions - Définition réduite - Zones de chevauchement pas toujours bien gérées - Forcément linéaire - Angle obtenus aléatoires - Résultats peu qualitatifs - Nécessite un logiciel - Post-traitement des RAW pour une qualité maximale - Nécessite des précautions lors des prises de vues

Photo panoramique manuelle Règles et conseils

Focale et recouvrement

Photo panoramique manuelle Focale et recouvrement La focale Il n y a pas de règle en terme de focale mais il parait logique de chercher à couvrir le plus de champ possible. C est d autant plus vrai si on utilise le format portrait : une focale courte permettra de montrer beaucoup de choses verticales. Mais une focale trop courte (genre UGA ou grand-angle de zoom) amènera aussi une distorsion plus prononcée. Un autre point important, ce sont les défauts optiques : vignettage, perte de piqué, aberrations chromatiques. Ils se trouvent majoritairement sur la périphérie des objectifs. Or, c est cette partie de l image qui va être utilisée pour l assemblage. Utiliser une optique de qualité est donc important, surtout si on souhaite afficher/imprimer de grands panorama. Les spécialistes de la photo panoramiques conseillent des focales fixes 35 ou 50 mm (équivalent 24x36) : - Les focales fixes donnent de meilleurs résultats que les zooms (piqué, défauts optiques mieux maitrisés), - Les distorsions sont moindres à ces focales, - Le point nodal est fixe sur une focale fixe (voir plus loin). Nota : les logiciels modernes performants (souvent payants) s accommodent très bien de la distorsion.

Photo panoramique manuelle Focale et recouvrement Le recouvrement Les logiciels de création de photos panoramiques ont besoin de matière pour travailler et donc trouver des points de concordance qui vont leur permettre un alignement correct des images. La «norme» en matière de recouvrement est de 30%. Cela permet de : laisser beaucoup de point de repère au logiciel pour qu il effectue un assemblage correct, permettre aux logiciels les plus performants une meilleur harmonisation (notamment du ciel) se repérer facilement lors des prises de vues grâce au lignes de tiers présentent sur bon nombre d appareils

Pupille d entrée ou point nodal

Photo panoramique manuelle Point nodal ou pupille d entrée Le terme exact est «pupille d entrée» mais par abus de langage «point nodal» est très souvent employé. Pour faire simple, la pupille d entrée c est l endroit, dans l objectif ou pas, où se croisent les rayons avant d aller frapper le capteur. Une sorte d image virtuelle. Source : www.pierretoscani.com Sa position dépend bien évidemment de l objectif et surtout la focale ainsi que de la distance de mise au point. En photo panoramique, la mise au point étant majoritairement réalisée à l infini, c est uniquement l objectif et sa focale qui nous intéresseront.

Photo panoramique manuelle Point nodal ou pupille d entrée C est une notion très importante en photo panoramique car il va falloir faire tourner le couple appareil+objectif autour de ce point. Pourquoi? Faire bouger son boitier, ne serait-ce que de quelques centimètres, c est changer de point de vue. Changer de point de vue induit un problème de parallaxe : les objets situés au premier plans ne «se déplacent pas» comme ceux situés à l arrière plan. Pour se rendre compte du problème de parallaxe : - Prenez un stylo - Fermez un œil et aligner le stylo avec un repère vertical (porte, fenêtre) - Tourner légèrement la tête Vous devriez voir le stylo se décaler du repère que vous avec pris. En photo, c est le même problème. Par contre si vous arriviez à faire pivoter votre tête autour de l axe de votre œil, vous ne verriez pas de décalage. C est parce que l axe de rotation est aligné avec la pupille d entrée ou point nodal.

Photo panoramique manuelle Point nodal ou pupille d entrée Rotation «classique» sans tenir compte du point nodal

Photo panoramique manuelle Point nodal ou pupille d entrée Rotation «classique» sans tenir compte du point nodal

Photo panoramique manuelle Point nodal ou pupille d entrée Rotation autour du point nodal

Photo panoramique manuelle Point nodal ou pupille d entrée Rotation autour du point nodal

Photo panoramique manuelle Point nodal ou pupille d entrée Défaut de point nodal en image

Photo panoramique manuelle Point nodal ou pupille d entrée Comment trouver la pupille d entrée? Au pifomètre! Généralement, elle n est pas très loin du diaphragme. En regardant par la lentille frontale, on voit l image du diaphragme tel qu il est perçu par le système optique. Si on estime à peu près l endroit de cette image, on n est pas très loin de la pupille d entrée. Faire tourner l appareil autour de ce point sera de toute façon moins mauvais que le laisser tourner autour du pas de vis du trépied. Par simple observation En décalant progressivement l appareil de l axe de rotation et en observant les décalages du premier plan et de l arrière plan. L utilisation de la visée en mode liveview rend cette opération relativement simple.

Photo panoramique manuelle Point nodal ou pupille d entrée Source (extraits) : http://www.youtube.com/watch?v=jpfzbq0g7py

Réglages et précautions

Photo panoramique manuelle Réglages et précautions L exposition Il est important de conserver une exposition constante lors des prise de vues pour éviter des changements de densité disgracieux. Il faut donc figer tous les paramètres liés à l exposition. L exposition automatique est donc à proscrire. Idéalement, le mode manuel est le plus adapté. On peut aussi utiliser le verrouillage d exposition (AEL - *) mais sur certains boitiers, il est temporisé et se désactive tout seul au bout d un certains temps. A vérifier sur le votre.

Photo panoramique manuelle Réglages et précautions L ouverture : Elle déterminera principalement la profondeur de champ. En photo panoramique, pour obtenir un grande profondeur de champ, il faut travailler avec de petites ouvertures : - Reflex plein format : f/16 - Reflex APS-C : f/11-f/13 - Hybrides 4/3 : f/11 - Bridges et compacts : f/5.6 voire f/8 (mais il faut assumer la perte de netteté) Ces valeurs sont données à titre indicatif et ne représentent pas une règle. Vous devrez adapter votre ouverture en fonction de la PdC que vous souhaiterez obtenir. Elles ont aussi le mérite de réduire considérablement les défauts optiques (vignettage, aberrations chromatiques, manque de netteté en périphérie). De nombreux photographes spécialisés en photo panoramique conseillent de travailler à l hyperfocale (voir le PDF sur la mise au point). La sensibilité : Au plus bas pour éviter les problèmes de bruit numérique. Sauf contrainte de vitesse. La vitesse : Peu importe puisque les images sont généralement prises sur pieds. Attention toutefois s il y a des sujets mobiles que vous souhaitez intégrer.

Photo panoramique manuelle Réglages et précautions Exemple de panorama pris sans aucune précaution : Les défauts de cette image : La partie centrale est surexposée ( 1IL) - Exposition non figée : l exposition du panorama n est pas harmonieuse, présence de traits verticaux sur les zones de chevauchement. - Ouverture trop grande : partie centrale à 1/8000s (soleil) la limite du boitier donc surexposition. - Globalement sous exposée (faite à la va-vite). Pas de choix du sujet à exposer! Bref, c est de la m.e!! J ai le droit de le dire : c est moi qui ai fait cette bouse!

Photo panoramique manuelle Réglages et précautions La balance des blancs Même principe que pour l exposition, il vaut mieux la figer pour la série. Donc pas de balance des blancs automatique : trouvez celle qui vous semble la plus adéquate. La mise au point Toutes les images doivent être réalisées avec une même mise au point. La mise au point manuelle est donc plus que conseillée. On peut, comme pour l exposition, verrouiller la MAP par la touche AF-L avec la même contrainte en terme de temporisation. Qualité d image Travaillez toujours avec la plus grande qualité possible : - JPEG : définition la plus haute et compression fine. - RAW : définition la plus haute Le RAW est idéal pour corriger efficacement les défauts optiques en posttraitement. Vous pourrez également corriger un balance des blancs mal paramétrée. Attention à appliquer les même corrections à toutes les images qui vous serviront pour créer votre panorama.

Matériel nécessaire ou conseillé

Photo panoramique manuelle Matériel nécessaire Trépied Le trépied est plus que conseillé en photo panoramique. Il doit être stable. La rotule «photo» - pour débuter sans frais Pour s initier au panorama, il vous faut au minimum une rotule qui autorise de découpler indépendamment la rotation horizontale du reste. C est un point à vérifier si vous comptez acheter une tête qui vous servira aussi bien pour la photo «classique» que pour du panoramique. Manfrotto 804RC2 La plupart des têtes 3D de bonne facture proposent une rotation en azimut séparée. Vanguard SBH-100 Manfrotto 496RC2 Vanguard BBH-200 Sur les rotule «ball», la présence d un deuxième manipulateur n est pas systématiquement synonyme de rotation indépendante. Nota : vous aurez sans doute besoin de faire «la bulle» pour mettre votre appareil parfaitement à niveau. Vérifiez la présence de niveau à bulle sur la tête. Sachez qu il existe des niveau indépendant qu on peut mettre sur l appareil.

Photo panoramique manuelle Matériel nécessaire La rotule panoramique Commençons par ce qui fâche : les rotules panoramiques coûtent un bras! On distingue plusieurs types : La rotule simple, crantée et uniquement prévue pour vous aider à faire tourner l appareil à angles constants. Manfrotto 300N Env. 230

Photo panoramique manuelle Matériel nécessaire La rotule cylindrique qui permet, grâce à un système de rails, d aligner parfaitement la pupille d entrée et l axe de rotation horizontal. L appareil peut être positionné aussi bien en mode portrait qu en mode paysage. Manfrotto 303 Env. 460 Source : www.guide-photo-panoramique.com «La bible de la photo panoramique»

Photo panoramique manuelle Matériel nécessaire La rotule sphérique qui permet, grâce à un système de rails, d aligner parfaitement la pupille d entrée et l axe de rotation horizontal et/ou vertical. Idéale pour créer des visites virtuelles. Avec une rotule cylindrique Avec une rotule sphérique Source : www.guide-photo-panoramique.com «La bible de la photo panoramique» Manfrotto 303SPH Env. 780

Photo panoramique manuelle Matériel nécessaire Les têtes motorisées Le must! Elles proposent les mêmes fonctionnalités que la tête panoramique sphérique mais elles sont programmables ou pilotées par ordinateur et gèrent tout toutes seules. Il y a juste à aligner la pupille d entrée puis les laisser faire. Idéale pour créer des visites virtuelles. GigaPan EPIC Entre 400 et 1000 Kolor Panogear Env. 600 Rounshot VR Drive II Env. 2600

S équiper pas cher Do It Yourself * Plateau glissant et rail macro * Faite le vous-même

Photo panoramique manuelle Tête «chinoise» Comme nous venons de le voir, l utilisation d accessoires dédiés nécessaire à des panoramiques de qualité coûte relativement cher. Le premier prix pour une tête panoramique sphérique (la plus polyvalente) «chinoise» sur ebay est d environ 110. C est nettement plus raisonnable.

Photo panoramique manuelle DIY Mais on peut s en sortir en fabriquant une rotule panoramique avec des accessoires prévus à d autres effets : - Les rails macro ou micrométriques généralement utilisé en photo macro (précision, stacking) peuvent être utilisés pour aligner la pupille d entrée et l axe de rotation - Le «L-Bracket» qui est utilisé pour passer l appareil de la position paysage à portrait sans perdre le point de vue de l une ou l autre (ce qui n est pas le cas si on bascule l appareil via la rotule). Rail macro simple 15 Peut très bien suffire si on fait des panoramas en mode paysage Rail macro double 30 Utile si on souhaite faire des panoramas en mode portrait ou si la vis ¼ de l APN n est pas dans l axe de l objectif (compacts, bridges, ) Système pour connexion du L-Bracket 15 L-Bracket compatible Arca Swiss 15 Soit environ 60 pour un système assez complet et qui peut être utilisé à d autres fins.

Photo panoramique manuelle DIY On trouve aussi pas mal d exemples «fait mains» sur internet : Mon préféré

Les logiciels d assemblage

Photo panoramique manuelle Logiciels d assemblage GRATUITS Microsoft Image Composition Editor (ICE) Stand alone ou intégré à Live Galerie photo Temps pour 6 images 12 Mpixels : 40 secondes Pour moi le plus simple et le plus efficace en gratuit.

Hugin Photo panoramique manuelle Logiciels d assemblage Temps pour 6 images 12 Mpixels : 1 minute Pas simple à prendre en mains Plus de réglages Pano automatique pas top! Lent Capricieux si on dépasse 4 photos (mais je ne maitrise pas du tout!).

Autostitch Photo panoramique manuelle Logiciels d assemblage Temps pour 6 images 12 Mpixels : 2 min 30 Interface minimaliste Assez lent Résultats moyens

Photo panoramique manuelle Logiciels d assemblage PAYANTS KOLOR Autopano Pro 3 120 - Kolor Autopano Giga 3 (plus d options) 240 Le meilleur selon de nombreux utilisateurs.

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Photo panoramique manuelle Logiciels d assemblage Panavue Image Assembler 3 Standard 60 - Pro (plus d options) 120 Pas cher mais (voir le resultat)

Visite virtuelle

Rappel titre principal Ce qu il faut retenir Utiliser des focales entre 24 et 50 mm. Privilégiez les focales fixes plus qualitatives. Préférez le format portrait pour une bonne couverture verticale. Travaillez à l hyperfocale ou fermez le diaphragme pour la profondeur de champ et limiter les défauts optiques. Utiliser le trépied, idéalement avec une tête panoramique pour respecter le point nodal. Recouvrez vos clichés de 30 % (utilisez les guides de composition si vous en avez). Travaillez à la plus haute définition, idéalement en RAW. Réglez votre appareil en mode manuel pour maitriser l exposition et que vos réglages restent constant pendant toute la série.

LA MISE AU POINT FIN