miércoles, 23 de marzo de 2011

TOLEDO CON OJOS DE HALCÓN Cómo se hizo y, de paso, cómo hacer gigapanos


Lo primero pedir disculpas por atreverme a hacer un "cómo se hizo" sobre esta técnica de la que sólo empiezo a ser aprendiz y sobre la que sólo he aplicado algunas directrices mal traducidas de la red, pero sobre todo, el sentido común.
Para el que lo quiera intentar, recomiendo antes de nada, ejercitarse a fondo sobre las técnicas de panorámicas digamos "normales"  pues este sólo es un caso particular de ellas, pero trabajando a gran escala.

EL Propósito
Muchas veces los fotógrafos sonreímos,  al ver en el cine, cómo se amplía una imagen de una foto normalita hasta detalles minúsculos con una definición increíble. El ejemplo histórico más ilustrativo puede ser Blow-up de Antonioni, e incluso, actualmente, en las series televisivas del CSI. Estos efectos sobre las fotos realizadas con los medios que aparecen en esas escenas, con películas de 35 mm y con las cámaras digitales que usan de formato APS-C,  son un engaño, se trata de  una ficción absolutamente irreal y falsa, por mucho ordenador maravilloso que tengan.
Lo que da ya carcajadas es cuando lo hacen a partir de un fotograma obtenido de  una cámara de video de la calle...
Hoy por hoy, para lograrlo de verdad, necesitamos obtener una  fotografía de un tamaño enorme y tener una herramienta adecuada con el fin de poder visualizar todos y cada uno de sus detalles con gran definición y de un modo ágil.

El Planteamiento
Se trata  de dividir la imagen en muchas partes iguales, de un modo ordenado, para obtener una fotografía de cada una de esas partes y después unirlas, tan sencillo como eso.
En este ejemplo, la  imagen la dividí en 14 filas y 50 columnas, lo que nos da un total de 700 fotografías.


La madre naturaleza
Bueno, he dicho “sencillo”, lo que no significa que no haya algunos problemas prácticos que salvar.
Nos encontraremos con los siguientes obstáculos digamos “naturales”, derivados de la propia ejecución, pues los cientos o miles de fotos que hagamos,  tienen un único destino: UNA SOLA FOTO.
● Tiempo meteorológico: Vamos a realizar muchas fotografías que pueden requerir  varias horas de ejecución, por ello precisamos, en el caso de exteriores, tener un tiempo atmosférico estable que permita tomar todas las fotos sin grandes cambios de luces y sombras, durante todo ese tiempo,  para al final, dar un aspecto lo más real posible en la fotografía de conjunto.
● Viento: Vamos a usar casi siempre teleobjetivos en el entorno de 100 a 400 mm de distancia focal o más largos. Estos componentes son grandes y con sus parasoles puestos ofrecen mucha superficie expuesta a la presión del aire, por dicho motivo, y en el caso de exteriores, necesitamos el aire en calma o bien proteger el equipo con algún elemento natural o artificial que impida la más pequeña vibración, puede ser un árbol, un muro o cualquier artilugio artificial que, obviamente,  no puede estar solidariamente unido al equipo.   
● Cielos: Aunque no lo parezca, en tiempos de segundos, las nubes se mueven y mucho. Para evitar que esto se aprecie, es preciso abordar las tomas del cielo lo más rápidamente posible y de forma consecutiva, por ello, es casi imprescindible empezar haciendo los barridos de izquierda a derecha y por filas en lugar que por columnas. Cuando terminemos los cielos, ya podemos tranquilamente atajar los edificios, éstos, por lo general , tienden a quedarse quietos.
En resumen: en exteriores debemos prever, de antemano, unas circunstancias climatológicas favorables durante un par de horas al menos, si no es el caso, mejor dejarlo para otra ocasión y no perder el tiempo.

Los ajustes de cámara
Hay  que prestar mucha atención a los ajustes habituales de cámara, esto es elemental para cualquier fotografía, pero para éstas, más:

●Diafragma y profundidad de campo: Lo más importante. Ha de estar ajustado a la hiperfocal, es decir al nº f dado para que a la distancia que tenemos de foco, nos proporcione la mayor profundidad de campo posible. En la época analógica esto era muy sencillo de realizar con las marcas grabadas en los objetivos, ahora lo tenemos un poco más difícil, pero existen tablas y aplicaciones sobre profundidad de campo para PDA y móviles muy sencillas de usar. (ver aquí).  Este diafragma, en teoría, debería ser muy cerrado para lograr la mayor profundidad de campo,  pero ocurre que si usamos los más pequeños, provocamos defectos en la imagen por difracción. Elegirlo correctamente siempre es un compromiso entre calidad, resolución y tiempos operativos. Es buena norma poner 2 ó 3 pasos más abierto que el mínimo disponible o bien escoger el que dé la mayor resolución, si lo conocemos.
Una observación que debo hacer, he visto en los foros a algunos que se lían mucho con el diafragma respecto a la profundidad de campo y las focales. La profundidad de campo no tiene nada que ver con el tamaño del sensor, ni con que usemos zooms u objetivos fijos, ni con que éstos sean más o menos luminosos, o más o menos buenos o malos. La profundidad de campo sólo depende de tres cosas:
- Del diafragma: A menor diafragma, mayor PDC
- De la distancia al objeto: Cuanto más lejos  tengamos el motivo, mayor será la PDC y viceversa
-De la distancia focal del objetivo: A menor distancia focal, mayor PDC.
Pero claro, obteniendo imágenes distintas con ángulos de toma muy diferentes.  De hecho, si por ejemplo, tomamos una imagen a f/8 con un tele de100 mm y la misma imagen también a f/8 con un angular de 28 mm pero acercándonos al motivo para llenar el mismo encuadre, las dos fotos tendrán exactamente la misma PDC. Lo mismo pasa respecto al tamaño de los sensores.

●Distancia de foco: a la hiperfocal, aunque depende de la distancia a la imagen, en largas distancias  está comprendida a 1/3 de donde comienza la PDC y a 2/3 de donde termina.

●¿Foco manual o automático? En general se recomienda manual con el fin de evitar que alguna rama de un árbol, o cualquier otro elemento próximo, nos provoque desenfoques al infinito, esto es verdad pero no del  todo. Con estos largos objetivos y los modernos sensores digitales el enfoque es muy crítico y las distancias al horizonte muy desiguales entre el centro y las esquinas. Yo prefiero utilizar autofoco en las zonas sin peligro de “barreras intermedias” y cambiar a foco manual cuando me huelo que va a haber problemas, como en zonas de cielos, agua, niebla, espacios muy uniformes, elementos que se mueven, etc.  Esto funciona siempre que se tenga mucho cuidado y atención, en caso contrario mejor foco manual.  

●Velocidad: La mínima que precisemos para una exposición correcta, no tiene más complicación.

●Resto de ajustes: Para evitar vibraciones es muy conveniente levantar el espejo así como programar un breve retardo de 1 o 2 seg. para que el equipo en el trípode se estabilice en cada movimiento. La exposición debe estar en modo manual y utilizar siempre la misma en todas las tomas. Si operamos en bracketing para HDR también hemos de usar la misma combinación en todas. Es muy útil hacer unas pruebas previas a las altas luces y a las bajas y observar cuidadosamente los histogramas para asegurarnos de captar bien toda la gama de luminosidad.  Si la cámara tiene cierre del ocular, activarlo, de esta forma impediremos la entrada de luces parásitas
Para un gran teleobjetivo y a una distancia de cientos de metros, no es necesario posicionar el giro sobre la pupila de entrada (mal llamada punto nodal), es más importante que el conjunto "trípode-cámara-objetivo" sea lo más estable posible y sobre todo que el centro de gravedad del sistema esté lo más cercano posible al eje del trípode. A esta sencilla conclusión llegué tras varios fracasos estrepitosos con mi equipo colgado en mi hiper-super-mega- rótula maravillosa de panorámicas con el punto nodal tarado.

●Cámaras: Lo ideal es una réflex de formato completo, pero puede utilizarse perfectamente una APS-C , incluso una compacta, aunque habrá que hacer más fotos, claro. Hay pequeñas bridge de objetivos intercambiables, muy buenas para este tipo de aplicaciones, dado su pequeño tamaño,  muy poco propenso a moverse con el viento.


●Objetivos: Los buenos son los de focal fija, pues a igualdad de diafragma, tienen mejor rendimiento y muchas menos distorsiones, y viñeteos, que pueden apreciarse en zonas lisas de cielo o agua.  No obstante pueden usarse objetivos zoom, de hecho esta gigapano de Toledo está tomada con un Canon 100-400 ajustado a 400 mm. Sólo hay que tomar la precaución de eliminar la distorsión en el revelado de los raw. Respecto a su focal puede elegirse alguno desde los 100 mm en adelante (o equivalente a 35 mm en el caso de sensores 1,5x). La mayores gigapanos hasta le fecha están realizadas con fijos de 400 mm montados con duplicadores 2x, es decir: 800 mm. Como curiosidad diré que se han llegado a usar dos equipos de éstos, colocados simultáneamente en la mismo cabezal y disparando al mismo tiempo, de forma sincronizada, cada uno en sus filas,  para obtener toda la imagen pero  en la mitad de tiempo. No es complicado, sólo se precisa un cabezal motorizado especial.

●Trípode: Es importante emplear un buen trípode, sólido y estable que aguante sobradamente el equipo así como las inclemencias del aire. Para esta toma usé un viejo trípode Gitzo nº 4 de aluminio muy pesado, con columna de cremallera y una rótula 229Pro de Manfrotto de 3 ejes que me acompaña a mí y a mis cervicales  desde hace muchos años. La columna, si la lleva, es mejor no desplegarla y ajustar bien las patas a la altura necesaria, pues en caso contrario se desestabiliza mucho.

●Almacenamiento: Ni que decir tiene que debemos llevar una tarjeta capaz de albergar todas las fotos. Aunque es posible cambiar de tarjeta durante las tomas, no es conveniente hacerlo por los movimientos que podemos producir. Es quizá más importante su velocidad de transferencia, cuanta más mejor. Recomendaría  las de 8 ó 16 GB a 60 MB/s aunque esto depende del tamaño de la pano. También es posible colocar un portátil en línea con el equipo y ver las fotos a gran tamaño conforme se realizan.

Reparto de las tomas
Es muy simple, casi todos los cabezales llevan grabadas en su base,  unas señales con los ángulos de giro hasta los 360º. De forma aproximada, podemos apreciar por el visor, qué ángulo necesitamos entre una toma y la siguiente solapando un 30% entre ambas, así como el ángulo necesario, en todo el barrido horizontal, para cubrir toda la foto. Basta dividir ambos datos y nos dará el número de columnas  necesario. En vertical haremos lo mismo y nos dará el número de filas.





Los disparos
Se pueden hacer de dos formas, manualmente o con cabezales motorizados.
Esta gigapano de Toledo está hecha  girando el cabezal 700 veces  a mano, cada foto a  2,5 grados en horizontal  y  5 grados en vertical. Sólo me serví de un pequeño intervalómetro, de los de los chinos,  que me disparaba la cámara cada 5 segundos. Os podéis figurar el tormento que significa esto cuando simultáneamente,  el mirón de turno, te va preguntando cosas ... durante dos horas.
Con cabezales motorizados la cosa cambia un poco bastante. Una vez programados  los tiempos y sus holguras, las columnas, las filas y los ángulos entre las tomas, el sistema va realizando las fotos consecutivamente sin problemas, dispone de varios motores de pulsos  incluso con sus frenados limpios antes de cada foto,  con una precisión perfecta,  si bien hay que estar un poco "ojo avizor" no sea que algo se atasque, como que  no dispare alguna, se agoten las pilas del cabezal o de la cámara, se llene la tarjeta, el de al lado te distraiga, etc.  El sistema permite parar la secuencia y repetir por orden las que hagan falta pase lo que pase, incluso repetir todo el proceso completo si es preciso. La electrónica es lo que tiene. Pero nunca te lo dirá pues la comunicación sobre la cámara es sólo de "ida" para dispararla, la "vuelta" de comprobación  no existe, al menos por ahora.
Bueno... pues ya tenemos las materias primas, ahora procede ir a la cocina.





II.- LA EDICIÓN DE ESTA FOTO
A continuación me he permitido relatar con bastante detalle, los avatares de lo que ha sido el proceso de edición, Esto no quiere decir, en absoluto, que el que lo intente vaya a tener estos problemas, ni mucho menos. Utilizando tamaños menores los problemas se minimizan en progresión geométrica, haciendo viables y de sencilla ejecución muchos montajes. Asimismo, con un cabezal motorizado, logrando precisiones milimétricas,  los problemas casi desaparecen, incluso para este tamaño.

Pero he querido hacerlo porque creo que puede tener un gran valor práctico para quien se empeñe en esta tarea.

Las fotos se tomaron en formato raw y luego en ACR las pasé a jpeg sin tocarlas en absoluto.
Probé primero a ensamblar en PTGui Pro pero el resultado fue penoso, todas las  imágenes que no tenían  puntos definidos o se movieran (nubes, agua, cielos, paredes lisas, etc) se quedaron fuera.
Así que probé con el AutopanoGiga y el resultado, pese a no ser bueno, fue bastante mejor y aún así se quedaron más de 150 fotos fuera. Pese a eso después de la primera alineación en baja y algunos ajustes de verticales, le di la orden de ensamblar a un tamaño del 70% sólo a  8 bits y  en formato .psb, para 130.080x50.732 pixeles., pues tenía pánico a la edición posterior en PS con unos tamaños tan descomunales. Por otra parte el tiff no lo hubiera podido mover en PS por superar 4 Gb que es el máximo que admite PS asi como tampoco el jpeg que está limitado a 30.000 px. El único formato posible para PS era .psb. El autopano tiene otros como el  kro que los admite el servidor,  pero no se pueden editar en PS.
Bien, pues el tiempo de ensamblado fue de nada menos que de 32 horas, durante las cuáles recé varias jaculatorias para que no se fuera la luz, pues en la zona donde vivo, no  son raros  los micro-cortes de corriente. Al final ensambló una imagen base con un tamaño de 24,6 Gb. dejando 150 lindos cuadros vacíos.

Una vez obtenida esta imagen fue preciso editarla en PS para incorporar a mano, todas las fotos no ensambladas. Pues aquí empezaron todos los problemas, uno detrás de otro.
A pesar de que dispongo de una buena máquina, con W7 Pro, placa de 64 bits, dos buenos procesadores en paralelo y 12 Gg de ram,  con el CS5 a 64, enseguida comprobé que con sólo crear una simple capa era imposible mover nada, sólo para abrir el archivo se tiraba media hora  insufrible. La razón era elemental: necesitas una capacidad de memoria virtual más de 10 veces superior al tamaño del archivo que manejes, (esto para cualquier foto...) como el mío era una fotito de carnet de 24,6 Gb de nada, precisaba unas 300 Gb libres.

Sabéis que PS se puede configurar para estas cosas, subiendo la caché al máximo (8) y bajando los estados de la historia así como direccionando la memoria temporal a discos duros internos distintos al del S.O. de modo que lo que hace PS cuando tiene hambre, es que una vez se ha zampado toda la ram se va a "comer" de los sitios libres de estos discos duros, bajando mucho la velocidad,  pero lo hace, ¡¡el hambre es el hambre!!.

Reescalado
Pues aún con todo esto, la lentitud de edición era desesperante, así que eché mano de otro recurso que ya he utilizado más de una vez, se trata simplemente de hacerte una copia de la misma foto,  reescalando a un tamaño mucho más pequeño,  que sí se pueda mover fácilmente. En mi caso la bajé a 0,7 Gb y a esta copia provisional  le fui aplicando las numerosas capas (30) y máscaras para integrar todos los grupos de fotos que faltaban en el ensamblado, y que me había preparado previamente por filas, así como la corrección de pequeños defectos y ajustes generales.
Obviamente en la copia provisional interpolada no tiene sentido usar determinadas herramientas como la clonación o los parches, no podrían copiarse por su baja calidad, sólo podemos trabajar sobre capas, máscaras y canales que, en realidad no actúan, sólo son órdenes programadas que  sí pueden ser copiadas.
Una vez terminada de ajustar esta copia, se vuelve a reescalar al tamaño original, con todas sus capas y máscaras y, sin cerrarla, colocamos en pantalla al mismo tiempo, la buena no interpolada. No hay más que copiar arrastrando todas las capas de la interpolada a la buena y ya podemos borrar la interpolada o bien guardárnosla por si las moscas. De esta forma conseguimos un tratamiento sobre la imagen grande sin tener que tocarla para nada, con lo que no perdemos calidad.


Tiempos, esperas y sufrimientos
Claro, una cosa es contarlo y otra hacerlo, sólo lo que acabo de contar de subir las dos fotos a pantalla, copiar los ajustes y borrar la mala te puede llevar 3 cuartos de hora fácilmente.
Como la buena con las capas es imposible de mover, es preciso acoplarla en ese momento, sólo acoplar 30 capas y máscaras en un psb como éste de 24 Gb lleva más de una hora y guardarla unos 40 minutos más. Pero no termina ahí la cosa, pues ahora precisamos seguir haciendo pequeños ajustes por parcheos, por  clonación, etc. para las últimas capas que metimos reescalando y que sí es posible hacerlos, pero teniendo la precaución cada cierto tiempo de guardar.
También es necesario liberar cada poco la memoria virtual -pues se llena pronto-y para ello no queda otra que cerrar PS y reiniciar el PC, cargando la foto nuevamente y demás. Otros 40 minutos del ala cada vez. (Se puede ir comprobando cómo se llena viendo las propiedades de los discos internos).
Pues ya cuando el niño por fin lo tienes lavadito y vestidito, lo puedes alojar en la web de gigapan  (unas 60 horas y contando con la suerte de que no se vaya la luz) menos mal que esto no consume apenas recursos, sólo te baja un poco la velocidad de internet.

Pues eso es todo, la verdad es que es un poco penoso, pero todo un placer si lo consigues. Se puede trabajar perfectamente, y con comodidad,  en tamaños muy inferiores del orden de 500 a 800 Mg (unos 0,15 Gigapixels) con resultados también espectaculares.
Los problemas aparecen en la "zona oscura" que comienza con los tamaños a partir de los 3 ó 4 gigapixeles.


Records
Sobre quien la tiene más grande, el último record mundial  de una foto de Sevilla ha sido batido hace poco por otra, es una foto de Shanghai de 272 Gigapixels compuesta por 12.000 fotografías, su tamaño de archivo se mide en Terabytes y su autor es Alfred Zhao de EEUU.  Francamente le veo poco interés a ésto. Hay gigapanos menores a 3 Gpx impresionantes como esta de Egipto, la Plaza de Tahrir