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Tema: Sistema óptico con (casi) 360º de cobertura

  1. #1
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    Predeterminado Sistema óptico con (casi) 360º de cobertura



    Para pasar la canícula he empezado a hacer un ejercicio consistente en usar una esfera metálica como complemento a la cámara con su objetivo, con el fin de lograr en una sola toma un ángulo de visión potencialmente cercano a 360º. Se trata de fotografiar con la cámara una esfera metálica de alta reflectividad:



    Virtualmente la esfera refleja cualquier cosa que no oculte a la cámara la propia esfera, aunque en la periferia de la bola la compresión de ángulos de entrada es tal que difícilmente se podrá obtener información útil. En el anterior ejemplo la única parte de la habitación que no aparece reflejada en la esfera es la pequeña porción del trapo verde que queda detrás de la misma, por eso todo el perímetro de la esfera se ve verde ya que refleja trapo. Yo me tuve que salir de la habitación o no tenía forma de no salir en la foto. Esto implica un ángulo de visión enorme (más cercano a 360º cuanto más pequeña sea la esfera y más alejada esté la cámara):



    La segunda parte del ejercicio, y el motivo real por el que lo quiero hacer, es calcular la corrección de la captura con fuerte deformación tipo ojo de pez para hacerla rectilínea. Por supuesto no se puede corregir a rectilíneo todo lo que refleja la esfera, solo podemos aspirar a convertir en rectilíneo un ángulo inferior a 180º (es decir, un círculo interior del total que refleja la esfera por ejemplo).

    Con las primeras pruebas ya me he dado cuenta de dos cosas:
    • La esfera metálica que tenía en la oficina y que me regaló no sequién, de unos 35mm de diámetro, aunque en mano parece un espejo decente es una castaña: demasiado pequeña, con una superficie muy poco regular y pulida, y encima llena de rayaduras. Así que he pedido otra por Amazon de 100mm de diámetro que por lo menos no estará rayada y espero de más calidad. He usado un objetivo macro para cubrir toda la vertical del sensor M4/3. Con la de 100mm espero poder usar alguno de mis objetivos FF en la A7.
    • A priori pensé que obtener las ecuaciones exactas para realizar la corrección de la proyección que hace la esfera a una rectilínea sería sencillo y saldrían ecuaciones limpias, porque la geometría es básica. La realidad es que no es para nada así, he llegado a una ecuación que debe resolverse por fuerza bruta usando métodos numéricos para cada ángulo de incidencia, así que va a costar un poco pero espero lograrlo.




    Si alguna vez habéis tenido en la mano alguna de estas esferas (una bola de Navidad por ejemplo), son bastante curiosas y si uno se fija se pueden aprender cosas sobre óptica, proyecciones y formas de lograr ángulos de visión extremos. Escher dibujó una muy popular, supongo que copió del natural porque sino vaya crack:




    Por las propiedades vistas si uno pone una esfera de éstas al sol, se debería ver como un objeto brillante desde cualquier dirección del espacio desde la que se la mire, ya que siempre habrá una parte de la superficie de la misma que refleje el sol en la dirección de observación.

    Salu2!

  2. #2
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    feb 2012
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    Predeterminado

    Muy interesante y muy bien explicado.

    Y sí, Escher era un crack, pero no "copió" la realidad, la dibujó.

    Un abrazo.

  3. #3
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    no sera mas facil para los extremos posicionar para las pruebas la esfera en un papel con cuadradito o encima de una placa ajedrez con numeros. imaginandome que cada cuadradito tendra una distorsion curvada individual dependiendo de la posicion de la esfera, me pregunto como lo calculan los programas como por ejemplo blender.....

    Patrick

  4. #4
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    nov 2006
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    Cita Iniciado por PatrickBeierMainz Ver Mensaje
    no sera mas facil para los extremos posicionar para las pruebas la esfera en un papel con cuadradito o encima de una placa ajedrez con numeros. imaginandome que cada cuadradito tendra una distorsion curvada individual dependiendo de la posicion de la esfera, me pregunto como lo calculan los programas como por ejemplo blender.....
    Sí puedo usar un tablero de Go que tengo. Pero vamos la esperanza es que la conversión matemática sea correcta y tras la corrección todas las líneas rectas de la escena queden rectilíneas. El trapo no era para medir ni probar nada especial, solo para que la bola no saliese rodando y se cayera al suelo

    Salu2!

  5. #5
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    No lo se, ni yo!!
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    Cita Iniciado por Guillermo Luijk Ver Mensaje
    Para pasar la canícula he empezado a hacer un ejercicio consistente en usar una esfera metálica como complemento a la cámara con su objetivo, con el fin de lograr en una sola toma un ángulo de visión potencialmente cercano a 360º. Se trata de fotografiar con la cámara una esfera metálica de alta reflectividad:



    Virtualmente la esfera refleja cualquier cosa que no oculte a la cámara la propia esfera, aunque en la periferia de la bola la compresión de ángulos de entrada es tal que difícilmente se podrá obtener información útil. En el anterior ejemplo la única parte de la habitación que no aparece reflejada en la esfera es la pequeña porción del trapo verde que queda detrás de la misma, por eso todo el perímetro de la esfera se ve verde ya que refleja trapo. Yo me tuve que salir de la habitación o no tenía forma de no salir en la foto. Esto implica un ángulo de visión enorme (más cercano a 360º cuanto más pequeña sea la esfera y más alejada esté la cámara):



    La segunda parte del ejercicio, y el motivo real por el que lo quiero hacer, es calcular la corrección de la captura con fuerte deformación tipo ojo de pez para hacerla rectilínea. Por supuesto no se puede corregir a rectilíneo todo lo que refleja la esfera, solo podemos aspirar a convertir en rectilíneo un ángulo inferior a 180º (es decir, un círculo interior del total que refleja la esfera por ejemplo).

    Con las primeras pruebas ya me he dado cuenta de dos cosas:
    • La esfera metálica que tenía en la oficina y que me regaló no sequién, de unos 35mm de diámetro, aunque en mano parece un espejo decente es una castaña: demasiado pequeña, con una superficie muy poco regular y pulida, y encima llena de rayaduras. Así que he pedido otra por Amazon de 100mm de diámetro que por lo menos no estará rayada y espero de más calidad. He usado un objetivo macro para cubrir toda la vertical del sensor M4/3. Con la de 100mm espero poder usar alguno de mis objetivos FF en la A7.
    • A priori pensé que obtener las ecuaciones exactas para realizar la corrección de la proyección que hace la esfera a una rectilínea sería sencillo y saldrían ecuaciones limpias, porque la geometría es básica. La realidad es que no es para nada así, he llegado a una ecuación que debe resolverse por fuerza bruta usando métodos numéricos para cada ángulo de incidencia, así que va a costar un poco pero espero lograrlo.




    Si alguna vez habéis tenido en la mano alguna de estas esferas (una bola de Navidad por ejemplo), son bastante curiosas y si uno se fija se pueden aprender cosas sobre óptica, proyecciones y formas de lograr ángulos de visión extremos. Escher dibujó una muy popular, supongo que copió del natural porque sino vaya crack:




    Por las propiedades vistas si uno pone una esfera de éstas al sol, se debería ver como un objeto brillante desde cualquier dirección del espacio desde la que se la mire, ya que siempre habrá una parte de la superficie de la misma que refleje el sol en la dirección de observación.

    Salu2!
    Iba por otros derroteros, y me había recordado a esto otro.

    https://www.sphereoptics.io/still

    Pero, lo que usted intenta es poner la deformación completa dentro de un plano sin que se muestre que o quien obtuvo la toma. Desde mi ignorancia matematica....es posible esos 360º??

  6. #6
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    Cita Iniciado por Spyder Ver Mensaje
    Pero, lo que usted intenta es poner la deformación completa dentro de un plano sin que se muestre que o quien obtuvo la toma. Desde mi ignorancia matematica....es posible esos 360º??
    Capturar 360° sería el límite teórico cuando la esfera tendiera a radio cero o cuando la distancia entre cámara y esfera fuera infinita. Como ninguna de las dos cosas es realizable nos tenemos que perder el cono que queda oculto por la esfera. La cámara inevitablemente saldrá también en la imagen, de hecho en el centro, porque no está detrás de la esfera.

    Salu2!

  7. #7
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    Predeterminado

    Resulta que hay gent que lleva tiempo usando bolas metálicas (o de cristal) para hacer fotos completas de habitaciones.
    Pongo un enlace a uno de tantos sitios donde se habla del tema: http://www.hdrlabs.com/tutorials/ind..._Ball_vs_Shoot

  8. #8
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    Predeterminado

    Es muy interesante, y ahora que lo pienso lógico, que lo orienten todo a hacer capturas HDR. Si la bola saca en una sola foto prácticamente todo el espacio, el contraste tiene todos los números para ser muy alto porque salvo que sea una escena sintética preparada aposta, aparecerán todas las fuentes de luz y a la vez los rincones más oscuros. Yo mismo puse la pera esa naranja que se ve porque la ventana me molestaba mucho, pero es que la ventana va a salir sí o sí. Buen punto, haré varias capturas.

    Si era sabido que un angular tiene más posibilidades de requerir HDR que un tele, la bola es el siguiente nivel.

    Salu2!

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