Quelltext der Seite Kugelpanorama

{{PanoViewer|Chapel Royal 360x180, Dublin Castle, Dublin, Ireland - Diliff.jpg|Die königliche Kapelle in [[Dublin Castle]]}}
Ein '''Kugelpanorama''' oder '''sphärisches Panorama''' ist ein [[Panoramabild]], bei dem sämtliche Blickwinkel wiedergegeben werden, die von einem Standpunkt aus sichtbar sind. Auf solchen [[Fotografie]]n wird also ein [[Bildwinkel]] von 360° in der Breite und 180° in der Höhe wiedergegeben. Sie decken also die vollständige Oberfläche einer [[Kugel]] ab, in deren Mittelpunkt der Aufnahmestandpunkt liegt.

Kugelpanoramen unterscheiden sich damit sowohl von [[Ultraweitwinkelobjektiv|Ultraweitwinkel-]] oder [[Fischaugenobjektiv|Fischaugen]]-Aufnahmen, die i.&nbsp;d.&nbsp;R. nur Bildwinkel von weniger als 180° abbilden können, als auch von [[Perspektive#Sonderformen|zylindrischen Panoramen]], die (ähnlich der Innenwand einer Tonne) zwar 360° in der Horizontalen aber nie [[Zenit (Richtungsangabe)|Zenit]] (Blick nach oben) und [[Nadir (Richtungsangabe)|Nadir]] (Blick nach unten) abbilden können.

== Projektionsarten und Wiedergabetechnik ==
{{PanoViewer|Confluent de la Belvitte dans la Mortagne 02.jpg|Ein Kugelpanorama in Rektangularprojektion.}}

Da Kugelpanoramen einen normalerweise nicht gleichzeitig wahrnehmbaren Bildwinkel abbilden, muss man sich bei ihrer Darstellung auf zweidimensionalen Ausgabenmedien (und ihrer Speicherung in [[Rastergrafik]]en) mit verschiedenen [[Kartenprojektion|Projektionsarten]] oder einer interaktiven ausschnittsweisen Wiedergabe behelfen.

Von den verschiedenen Projektionsarten, die die zweidimensionale Abbildung einer vollen Kugeloberfläche ermöglichen, ist die [[Plattkarte|Rektangularprojektion]] (rechtwinklige Projektion) die bei Speicherung und Abbildung Kugelpanoramen Verbreitetste. Sie bildet die 360° Rundumblick in der Horizontalen und 180° in der Vertikalen in einem Rechteck mit dem Seitenverhältnis 2:1 ab, wobei Zenit und Nadir jeweils auf die volle Bildbreite gezerrt der oberen bzw. unteren Kante des Bildes entsprechen und der Horizont in der vertikalen Bildmitte liegt. Hierdurch werden die horizontnahen Bildteile relativ „normal“, der Blick nach oben bzw. unten jedoch stark verzerrt dargestellt.

Heute werden Kugelpanoramen auch häufig [[Stereografische Projektion|stereographisch projiziert]] ausgegeben um sogenannte [[Little Planet|''Little-Planet-'']] beziehungsweise ''Tube-''Ansichten zu erzeugen<ref>{{Internetquelle |url=https://www.kolor.com/wiki-en/action/view/Autopano_Giga_-_Panorama_Editor_-_Projections#Little_planet_projection |titel=Autopano Giga - Panorama Editor - Projections - Autopano |zugriff=2018-03-06 |sprache=en}}</ref>. Aus mathematischen Gründen lässt sich auf diese Weise jedoch nie das vollständigen Kugelpanorama auf einer endlichen Fläche abbilden, da Zenit beziehungsweise Nadir bei diesem Projektionsverfahren bis in die Unendlichkeit gedehnt werden.

Verwendet man zur Darstellung des Kugelpanoramas einen interaktiven Panoramabetrachter, so sieht man nicht das ganze Panorama auf einen Blick, sondern jeweils nur einen Ausschnitt, der dann in der von normalen Fotos gewohnten planaren Projektion ausgegeben wird. Dieses Ausschnitt kann interaktiv verschoben werden, so dass man den Eindruck erhält, sich in einem Raum umzudrehen und in alle Richtungen zu schauen.

== Aufnahmetechnik ==
Zur Aufnahme von Kugelpanoramen kommen unterschiedliche Techniken zum Einsatz. Dabei kann man zwischen zwei Kategorien unterscheiden: Sequentiellen Aufnahmen und Momentaufnahmen.

=== Sequentielle Aufnahmen ===
[[Datei:Vorrichtung zum Erstellen eines Kugelpanoramas by Ralf Ackermann.gif|mini|Die Animation zeigt ein VR-System bestehend aus Stativ, Nivellierer, Rotator, Panoramakopf und Kamera. Die Kamera dreht und schwenkt sich um die Eintrittspupille des Objektivs.]]
Kugelpanoramen werden aus mehreren Einzelaufnahmen für die benötigten Bildwinkel zusammengesetzt, die nacheinander erstellt wurden und daher unterschiedliche Zeitpunkte zeigen.
Die Kamera wird dabei entweder freihändig gehalten und geschwenkt – was durch die schwer zu kontrollierende Bewegung der Kamera meist zu erheblichen [[Parallaxe]]nfehlern führt – oder aber mit Hilfe eines [[Knotenpunkt (Fotografie)|Nodalpunktadapters]] so montiert, dass [[Eintrittspupille|Schnittpunkt der Blickwinkel]] im Raum bei der Drehung über alle Aufnahmen hinweg derselbe bleibt und keine Parallaxe entsteht. Nodalpunkt- oder VR-Adapter gibt es sowohl in manuell bedienbaren Versionen (siehe Animation) als auch als motorisierte Panoramaköpfe ([[Panoramaroboter]]), die automatisiert die Kamera in die nötigen Richtungen drehen/neigen und dann auslösen. Üblicherweise wird die Kamera hochkant am Nodalpunktadapter befestigt.

Die Anzahl der für die Erstellung eines Kugelpanoramas notwendigen Aufnahmen hängt vom [[Bildwinkel]] (und damit von der [[Brennweite]]) des verwendeten Objektives ab. Wenn der Bildwinkel 180° und mehr beträgt, reicht es, die Kamera einmalig um ihre Querachse zu drehen. In allen anderen Fällen ist ein mehrzeiliges Vorgehen erforderlich, bei dem die Kamera nicht nur geschwenkt, sondern auch in der Höhe geneigt wird.

Die so erzeugten Bildsegmente werden schließlich mit Hilfe einer [[Stitching]]-Software auf Basis ihrer Überlappungen sortiert, räumlich angeordnet und geometrisch korrekt zusammengesetzt. Mögliche parallaxen- oder bewegungsbedingte Unterschiede wie Farb- und Helligkeitsabweichungen versucht die Software beim Verrechnen der Bilder so weit auszugleichen, dass bei der Ausgabe ein nahtloses Bild entsteht.

=== Momentaufnahmen ===
[[Datei:Panono.1.jpg|mini|Die kugelförmige Panoramakamera Panono mit 36 Kameramodulen]]
[[Datei:Ricoh Theta.jpg|mini|Die [[RICOH THETA|Ricoh Theta]] (links: Ricoh Theta V, rechts: Ricoh Theta SC) arbeitet mit nur zwei Objektiven die jeweils etwas mehr als 180°-Blickwinkel abdecken.]]

Für Momentaufnahmen oder Videoaufnahmen vollständiger Kugelpanoramen kann eine Gruppe von Kameras genutzt werden, die in verschiedene Richtungen weisen und gemeinsam ausgelöst beziehungsweise synchronisiert werden. Naturgemäß müssen hierbei aufgrund der leicht unterschiedlichen Blickwinkel [[Parallaxe]]n auftreten. Dies lässt sich technisch nicht vermeiden, da man die [[Knotenpunkt (Fotografie)|Nodalpunkte]] mehrerer Kameras nicht zur Deckung bringen kann, ohne dass sich diese Kameras gegenseitig im Bild stehen. In der Praxis werden die Kameramodule mit dem Rücken zueinander montiert und die dabei entstehenden Parallaxen müssen beim nachfolgenden [[Stitching]] der Einzelaufnahmen so gut wie möglich herausgerechnet beziehungsweise kaschiert werden.<ref name="test.de">[https://www.test.de/360-Grad-Kamera-Test-5311190-0/ 360-Grad-Kameras im Test: Gute Rundum-Bilder gibts schon für 200 Euro], [[test.de]] vom 25. April 2018, abgerufen am 27. April 2018</ref>

In der Praxis verwendet man häufig ein sog. 360°-Rigs für sechs oder mehr Kameras. Hierbei werden auf Grund ihrer geringen Größe vorzugsweise kleinere [[Action-Camcorder|Actioncams]] montiert. Das Stitching der Einzelbilder oder Videos erfolgt dann in der Nachbearbeitung.<ref>Jan-Keno Janssen: [https://www.heise.de/newsticker/meldung/GoPro-goes-360-Grad-Sechs-Hero-4-Kameras-im-Rig-fuer-5000-Dollar-Kartengefummel-inklusive-3176969.html GoPro goes 360 Grad: Sechs Hero-4-Kameras im Rig für 5000 Dollar (Kartengefummel inklusive)], [[heise.de]] vom 18. April 2016, abgerufen am 27. April 2018</ref>

In den letzten Jahren kommen zunehmend auch günstigere Panoramakameras für Endverbraucher auf den Markt (z. B. von den Herstellern [[GoPro]], [[Insta360]], [[Panono Camera|Panono]], [[Ricoh]]). Meist sind zwei Kameramodule bereits fest in einem kompakten Gehäuse verbaut. Das Stitching erfolgt dabei entweder direkt in der Kamera oder (gegebenenfalls mit [[Cloud Computing|Cloud]]-Unterstützung) mittels einer zugehörigen [[Smartphone|Smartphone-App]].<ref name="test.de" />

==== Omnidirektionale Kameras ====
Unvollständige Kugelpanoramen können mit [[Omnidirektionale Kamera|omnidirektionalen Kameras]] beziehungsweise mit [[Fischaugenobjektiv]]en mit extrem großem [[Bildwinkel]] (bis zu 280°) aufgenommen werden, bei denen nur eine einzige Abbildung erzeugt wird. Das aufgenommene Bild muss anschließend [[Koordinatentransformation|mathematisch entzerrt]] werden, um zum Beispiel eine äquirektanguläre Darstellung zu erhalten.

== Siehe auch ==
* [[Georama]]
* [[Panorama Tools]]

== Weblinks ==
{{Commonscat|Spherical panoramas|Kugelpanorama}}
* [https://www.ralf-michael-ackermann.de/Was%20sind%20Kugelpanoramen.htm Was sind Kugelpanoramen?]

== Einzelnachweise ==
<references></references>

[[Kategorie:Perspektive]]
[[Kategorie:Panoramabild]]