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Welche Auflösung hat das Pano ?

Die Sensorauflösung der Systemkameras hat über die Jahre deutlich zugenommen. Mit back illuminated Sensoren (Sony ExmorR) oder aufwendigen Techniken zur Lichtführung in jedem Pixel (Panasonic) schaffen es die Hersteller, dass die aus der Verkleinerung der Pixelfläche resultierende Auflösungssteigerung nicht nur zu Lasten der Dynamik geht. Daher haben aktuelle high-end Vollformat-Sensoren über 40M Pixel mit über 13 Blendenstufen Dynamikumfang.
Ich gehe davon aus, dass die nächste Auflösungsstufe im Vollformat mit 60MP in ExmorR-Technologie (IMX455) noch dieses Jahr auf den Markt kommt - bei 14 Blendenstufen Dynamikumfang (3,76μm Pixel wie bei IMX411, IMX461 und IMX571. Der IMX571 APS/C-Sensor kommt z.B. in der Fuji X-T3 zum Einsatz).

Für die Panoramafotografie bedeutet die hohe Sensorauflösung, dass man mit einem Fisheye voll sphärische Panoramen in single row-Technik mit der gleichen hohen Auflösung aufnehmen kann, für die vor wenigen Jahren noch ein multi-row-System und ein 20mm…35mm Weitwinkelobjektiv erforderlich gewesen wäre.

Und während mit einem 24mm-Objektiv in multi-row-Technik mindestens 36 Aufnahmen für die volle Sphäre erforderlich waren, reichen jetzt mit einem Portrait-Fisheye in single-row-Technik bereits 4 Aufnahmen für die volle Sphäre. Der Aufwand zum Anfertigen eines Panoramas oder eines virtuellen Rundgangs wurde so über die Jahre sehr stark reduziert. Hoch auflösende Sensoren, moderne Fisheye-Objektive und PT4Pano’s KISS und SLANT single-row Panoramasysteme sind der Schlüssel für diese Reduzierung und Vereinfachung.

Für kommerzielle Panoramafotografie für virtuelle Rundgänge durch Hotels, Wellness-Bäder und Fitness-Center werden heute gerne Vollformat-Systemkameras mit 24 MP-Sensor (z.B. Nikon D750) und einem Portrait-Fisheye (z.B. Samyang f3,5/8mm CSII) eingesetzt. Schnell, präzise und einfach mit nur 4 Aufnahmen werden dann die vollen Sphären mit einer nativen Auflösung von 10k Pixeln/360° gestitcht.
Hochauflösende HDR-Texturen für imaged-based lighting und HDRR sind die high-end Anwendung in der professionellen Panoramafotografie. Dabei kommt derzeit meist eine Sony A7rIII oder eine Nikon D850 bestückt mit einem 12mm Samyang Fullframe Fisheye am SLANT zum Einsatz. Dank 7-fach oder 9-fach Bracketing am SLANT werden solche HDR-Panoramen mit einem Dynamikumfang von über 20 Blendenstufen gerne auf 32k Auflösung gerendert.
Mit einem multi-row Panoramasystem wäre das ein ziemlich hoffnungsloses Unterfangen.

Kunden fragen immer wieder an, welche Auflösung mit ihrer Kamera-Objektiv-Kombination am KISS oder SLANT Panoramasystem generiert wird. Daher habe ich eine Exel-Tabelle mit den entsprechenden Daten angelegt. Ich stelle diese hier gerne zur Verfügung. Sie können die Datei auch herunterladen und selbst gemäß Ihrer Kamera-Objektivkombination modifizieren.

 MPixel 12 16 24 36 48 60
 a  (3:2) 2.828 3.266 4.000 4.899 5.657 6.325
 b  (3:2) 4.243 4.899 6.000 7.348 8.485 9.487
F Ø= √(a2+b2) 5.099 5.888 7.211 8.832 10.198 11.402
Pixel/360° 10,2k 11,8k 14,4k 17,7k 20,4k 22,8k
Pixel/° 28 33 40 49 57 63
360°@150dpi 173cm 199cm 244cm 299cm 345cm 386cm
MP /equi 52 69 104 156 208 260
equi @ 8bTIF 156MB 208MB 312MB 468MB 624MB 780MB
P Ø= 0,9*b 3.818 4.409 5.400 6.614 7.637 8.538
Pixel/360° 7,6k 8,8k 10,8k 13,2k 15,3k 17,1k
Pixel/° 21 24 30 37 42 47
360°@150dpi 129cm 149cm 183cm 224cm 259cm 289cm
MP /equi 29 39 58 87 117 146
equi @ 8bTIF 87MB 117MB 175MB 262MB 350MB 437MB
Z Ø = a 2.828 3.266 4.000 4.899 5.657 6.325
Pixel/360° 5,7k 6,5k 8,0k 9,8k 11,3k 12,6k
Pixel/° 16 18 22 27 31 35
360°@150dpi 96cm 111cm 135cm 166cm 192cm 214cm
MP /equi 16 21 32 48 64 80
equi @ 8bTIF 48MB 64MB 96MB 144MB 192MB 240MB

In der Tabelle habe ich folgende Prämissen zugrundegelegt:

  • Aspektverhältnis generell 3:2   (die Abweichung bei 4:3 ist nicht entscheidend)
  • Fullframe Fisheye (F): 180°-Bildkreisdurchmesser Ø = Sensordiagonale
  • Portrait-Fisheye (P): 180°-Bildkreisdurchmesser Ø = 0,9*Bildhöhe
  • Zirkulares Fisheye (Z): 180°-Bildkreisdurchmesser Ø = Bildbreite (z.B. 24mm)

Folgende Größen werden damit allein abhängig von der Sensorauflösung für Fullframe-, Portrait- und zirkularem Fisheye berechnet:

  • Panorama-Auflösung auf 360°
  • Panorama-Auflösung in Pixel pro Grad (z.B. 30 Px/°)
  • Druckbreite eines Equis bei 150 dpi Druckauflösung (z.B. 224cm)
  • native Größe eines Equi’s in Mega-Pixel   (MPx/equi)
  • Dateigröße eines Equis in nativer Auflösung als 8bit TIF  (in MB)

Die berechneten Werte gelten für die o.a. Prämissen. Reale Werte können um +/- 10% von diesen Werten abweichen, z.B. abhängig davon, welche Projektion das verwendete Fisheye aufweist. So wird die Panoramaauflösung mit einem 8mm Samyang Fisheye etwas größer sein als mit einem 8mm Sigma, weil der 180° Bildkreisdurchmesser des Samyangs größer ist. Und ein 60M-Sensor wird auch nicht genau 60M Pixel auslesen, sondern 9.600x6.400.

Tatsächlich spielt es bei der Berechnung keine Rolle, wie groß der jeweilige Sensor in mm bzw mm2 ist. Auch die Brennweite selbst geht in die Berechnung nicht ein. Entscheidend ist nur, ob das verwendete Fisheye an dem Sensor ein Fullframe-, Portrait- oder zirkulares Fisheye ist.
Mehr zur Definition dieser Fisheye-Typen finden Sie hier.

 Ein Beispiel:

  • Kamera:  Nikon D850   (46 MPx)
  • Objektiv:  Samyang f2,8/12mm   (Fullframe Fisheye)

Für das voll sphärische Panorama in equirectangularer Projektion werden dann folgende Werte berechnet:

native Auflösung:  20k x 10k Pixel, entsprechend 55 Pixel/Grad
Druckbreite bei 150 dpi: 338 cm
insgesamt 199 MPx
Dateigröße in 8bit TIF: 598 MB

Mit dem gleichen Objektiv an einem künftigen 60 MP-Vollformat-Sensor lässt sich die native Auflösung des Panoramas von 55 auf 63 Pixel/Grad, also um 15% steigern. Sie ist dann doppelt so hoch wie bei einem Setup mit einer 24 MP-Kamera (z.B. Nikon D750) mit einem Portrait-Fisheye (z.B. 8mm Samyang). 

Aus obiger Tabelle geht nicht hervor, wie viele, besser gesagt, wie wenige Aufnahmen in dieser single-row Technik erforderlich sind. Bitte beachten Sie bei Vergleichen, dass bei Verwendung eines Fullframe Fisheyes 8 Aufnahmen am SLANT Setup erforderlich sind, während man mit einem Portrait- oder zirkularen Fisheye mit 4 Aufnahmen am KISS-NPA für die volle Sphäre auskommt.

 

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Kommentare

Hallo,

Ich habe eine Frage zum Rendering bzw. der Auflösung.

Sie schreiben: "Dank 7-fach oder 9-fach Bracketing am SLANT werden solche HDR-Panoramen mit einem Dynamikumfang von über 20 Blendenstufen gerne auf 32k Auflösung gerendert."

Weiter unten im Beispiel heißt es: "Für das voll sphärische Panorama in equirectangularer Projektion werden dann folgende Werte berechnet: native Auflösung: 20k x 10k Pixel, entsprechend 55 Pixel/Grad".

Können Sie bitte den Unterschied der 32k bzw. 20k erklären?

Als native Auflösung bezeichne ich die Auflösung, die in den ungestitchten Aufnahmen im Bereich der Bildmitte vorliegt. Abhängig von der Projektion des verwendeten Objektivs nimmt diese Auflösung zum Bildrand hin zu oder ab. In PTGUI generiert man dann diese native Auflösung mit der 100%-Einstellung am Äquator des gestitchten Panoramas. Mit einem 46MPx-Sensor können das dann laut o.a. Tabelle 20k Pixel/360° sind.
Es spricht aber nichts dagegen, in PTGUI dieses Panorama auf 32k Pixel breite zu rendern. Beim Rendern ist das ursprüngliche Pixel-Raster ohnehin aufgelöst.

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