PROYECCIONES DE IMAGEN PANORÁMICA

Una proyección de imagen ocurre siempre que una imagen plana se mapea sobre una superficie curva, o viceversa, y es particularmente común en la fotografía panorámica. Una proyección se realiza cuando un cartógrafo mapea un globo esférico de la tierra en una hoja plana de papel, por ejemplo. Dado que todo el campo de visión que nos rodea puede considerarse como la superficie de una esfera (para todos los ángulos de visión), se requiere una proyección esférica similar a la 2-D para las fotografías que se van a imprimir.

Ángulo de visión estrecho
(la cuadrícula permanece casi cuadrada) Ángulo de visión más amplio
(la cuadrícula está muy distorsionada)

Para ángulos de visión pequeños, es relativamente fácil distorsionar esto en una imagen en una hoja de papel plana, ya que este arco de visión es relativamente plano. Algo de distorsión es inevitable cuando se intenta mapear una imagen esférica en una superficie plana, por lo tanto, cada tipo de proyección solo intenta minimizar un tipo de distorsión a expensas de los demás. A medida que aumenta el ángulo de visión, el arco de visión se vuelve más curvo y, por lo tanto, la diferencia entre los tipos de proyección panorámica se vuelve más pronunciada. Cuándo usar cada proyección depende en gran medida del tema y la aplicación; aquí nos centramos en algunos que se encuentran más comúnmente en la fotografía digital. Muchos de los tipos de proyección discutidos en este tutorial se pueden seleccionar como formato de salida para varios paquetes de software panorámico; PTAssembler permite la selección de todos los que se enumeran.

TIPOS DE PROYECCIÓN DE IMÁGENES EN FOTOGRAFÍA

Cuadrícula que representa la esfera de visión
(si se encuentra en el centro)
Tipo de proyección para esfera aplanada:

equirectangular (100 % de cobertura)
Rectilíneo	Cilíndrica
Mercator	Ojo de pez
Senoidal	Estereográfica

Si todos los tipos de proyección de imágenes anteriores parecen un poco desalentadores, intente primero leer y comprender la distinción entre rectilíneo y cilíndrico (que se muestra en negrita), ya que estos son los que se usan más ampliamente cuando se unen fotografías panorámicas digitales.

equirectangular Las proyecciones de imágenes mapean las coordenadas de latitud y longitud de un globo esférico directamente en las coordenadas horizontales y verticales de una cuadrícula, donde esta cuadrícula es aproximadamente el doble de ancha que alta. Por lo tanto, el estiramiento horizontal aumenta más lejos de los polos, y los polos norte y sur se estiran a lo largo de todos los bordes superior e inferior de la cuadrícula aplanada. Las proyecciones equirrectangulares pueden mostrar todo el ángulo de visión vertical y horizontal hasta 360 grados.

Cilíndrico Las proyecciones de imágenes son similares a las equirrectangulares, excepto que también estiran verticalmente los objetos a medida que se acercan a los polos norte y sur, con un estiramiento vertical infinito en los polos (por lo tanto, no se muestra una línea horizontal en la parte superior e inferior de esta cuadrícula aplanada). Por esta razón, las proyecciones cilíndricas tampoco son adecuadas para imágenes con un ángulo de visión vertical muy grande. Las proyecciones cilíndricas también son el tipo estándar que ofrecen las cámaras de cine panorámicas tradicionales con lente oscilante. Las proyecciones cilíndricas mantienen tamaños relativos más precisos de los objetos que las proyecciones rectilíneas, sin embargo, esto se hace a expensas de representar líneas paralelas a la línea de visión del espectador como si fueran curvas (aunque, de lo contrario, parecerían rectas).

Rectilíneo Las proyecciones de imágenes tienen la principal ventaja de que asignan todas las líneas rectas en el espacio tridimensional a líneas rectas en la cuadrícula bidimensional aplanada. Este tipo de proyección es lo que la mayoría de los lentes gran angular comunes intentan producir, por lo que esta es quizás la proyección con la que estamos más familiarizados. Su principal desventaja es que puede exagerar mucho la perspectiva a medida que aumenta el ángulo de visión, lo que hace que los objetos aparezcan torcidos en los bordes del marco. Por esta razón, las proyecciones rectilíneas generalmente no se recomiendan para ángulos de visión mucho mayores de 120 grados.

Ojo de pez Las proyecciones de imágenes tienen como objetivo crear una cuadrícula aplanada donde la distancia desde el centro de esta cuadrícula es aproximadamente proporcional al ángulo de visión real, lo que produce una imagen similar al reflejo de una esfera metálica. Por lo general, no se usan como un formato de salida para la fotografía panorámica, sino que pueden representar las imágenes de entrada cuando el tipo de lente de la cámara que se usa para unir fotos es una lente de ojo de pez. Las proyecciones de ojo de pez también se limitan a ángulos de visión verticales y horizontales de 180 grados o menos, lo que produce una imagen que cabe dentro de un círculo. Esto se caracterizaría por líneas (de otro modo rectas) que se vuelven progresivamente más curvas a medida que se alejan del centro de la cuadrícula de la imagen. Una cámara con lente de ojo de pez es extremadamente útil cuando se crean panoramas que abarcan toda la esfera de visión, ya que a menudo requieren unir solo unas pocas fotografías de entrada.

Mercator las proyecciones de imágenes están más estrechamente relacionadas con los tipos de proyección cilíndrica y equirrectangular; mercator representa un compromiso entre estos dos tipos, proporcionando menos estiramiento vertical y un mayor ángulo de visión vertical utilizable que cilíndrico, pero con más curvatura de línea. Esta proyección es quizás la más reconocible por su uso en mapas planos de la tierra. Aquí también notamos que una forma alternativa de esta proyección (el mercador transversal) puede usarse para panorámicas verticales muy altas.

Sinusoidal las proyecciones de imágenes tienen como objetivo mantener áreas iguales en todas las secciones de la cuadrícula. Si se aplana el globo de una tierra, uno puede imaginar que esta proyección podría volver a enrollarse para formar una esfera con la misma área y forma que la original. La característica de áreas iguales es útil porque si se graba una imagen esférica en 2-D, mantiene la misma resolución horizontal y vertical en toda la imagen. Esta proyección es similar a los tipos ojo de pez y estereográfico, excepto que mantiene líneas de latitud perfectamente horizontales desde la esfera original.

Estereográfica Las proyecciones de imágenes son muy similares a las proyecciones de ojo de pez, excepto que mantiene una mejor sensación de perspectiva al estirar progresivamente los objetos alejándolos del punto de perspectiva. Esta característica de exageración de la perspectiva es algo similar a la que produce la proyección rectilínea, aunque ciertamente menos pronunciada.

EJEMPLOS:AMPLIO CAMPO DE VISIÓN HORIZONTAL

¿Cómo influyen realmente las proyecciones de imágenes anteriores en una fotografía panorámica? La siguiente serie de fotografías se utiliza para visualizar la diferencia entre dos tipos de proyección que se encuentran con mayor frecuencia en el software de unión de fotografías:proyecciones rectilíneas y cilíndricas. Estos están diseñados para mostrar solo diferencias de distorsión para un amplio ángulo de visión horizontal; las panorámicas verticales se utilizan más adelante para ilustrar las diferencias en la distorsión vertical entre otros tipos de proyección.

El primer ejemplo demuestra cómo se representaría una proyección de imagen rectilínea en una foto de las tres fotografías anteriores.

Tenga en cuenta la distorsión extrema cerca de los bordes del ángulo de visión, además de la pérdida dramática de resolución debido al estiramiento de la imagen. La siguiente imagen muestra cómo aparecería la imagen altamente distorsionada de arriba si se recortara para contener solo un ángulo de visión horizontal de 120 grados.

Aquí vemos que esta proyección rectilínea recortada produce un aspecto muy adecuado, ya que todas las líneas arquitectónicas rectas se representan rectas en la fotografía cosida. Por otro lado, esto se hace a expensas de mantener el tamaño relativo de los objetos en todo el ángulo de visión; los objetos hacia el borde del ángulo de visión (extremo izquierdo y derecho) se agrandan significativamente en comparación con los del centro (torre con entrada en la base).

El siguiente ejemplo demuestra cómo aparecerían las fotografías unidas usando una proyección cilíndrica. Las proyecciones cilíndricas también tienen la ventaja de producir fotografías unidas con una resolución relativamente uniforme y también requieren un recorte mínimo del espacio vacío. Además, la diferencia entre cilíndrico y equirrectangular es insignificante para fotografías que no tienen ángulos de visión verticales extremos (como el ejemplo a continuación).

EJEMPLOS:CAMPO DE VISIÓN VERTICAL ALTO

Los siguientes ejemplos ilustran la diferencia entre los tipos de proyección para un panorama vertical (con un campo de visión vertical muy grande). Esto da la oportunidad de visualizar la diferencia entre las proyecciones equirrectangular, cilíndrica y mercator, a pesar de que habrían parecido iguales en el ejemplo anterior (con un amplio ángulo de visión horizontal).

Cilíndrico Mercator equirectangular

Nota:La compresión vertical aumenta de izquierda a derecha. El punto de perspectiva se estableció como la base de la torre, por lo que el ángulo de visión vertical efectivo parece como si hubiera un campo de visión de 140 grados en total (si el punto de perspectiva estuviera a la mitad de la altura).

Este gran ángulo de visión vertical nos permite ver claramente cómo cada una de estas proyecciones de imágenes difieren en su grado de estiramiento/compresión vertical. La proyección equirrectangular comprime tanto la perspectiva vertical que podría decirse que se pierde la sensación de altura extrema que da esta torre en persona. Por esta razón, el equirrectangular solo se recomienda cuando es absolutamente necesario (como en fotografías cosidas con un campo de visión tanto vertical como horizontal).

Las tres proyecciones anteriores tienen como objetivo mantener líneas verticales casi rectas; la proyección transversal de Mercator a la derecha sacrifica algo de curvatura por una perspectiva (subjetivamente) más realista. Este tipo de proyección se usa a menudo para panoramas con ángulos de visión verticales extremos. También tenga en cuenta cómo esta proyección imita de cerca el aspecto de cada una de las fotografías de origen individuales.

La diferencia entre rectilíneo y cilíndrico es apenas perceptible para este estrecho ángulo de visión horizontal, por lo que no se incluyó la proyección rectilínea.

CALCULADORAS DE CAMPO DE VISIÓN PANORÁMICO

La siguiente calculadora se puede usar para estimar los ángulos de visión vertical y horizontal de su cámara para diferentes longitudes focales de lentes, lo que puede ayudar a evaluar qué tipo de proyección sería el más adecuado.

Nota:Las calculadoras no están diseñadas para usarse en fotografía macro extrema. Los resultados anteriores son solo aproximados, ya que el ángulo de visión también está influenciado (en menor grado) por la distancia de enfoque. Además, la estimación del campo de visión asume que la lente realiza una proyección de imagen rectilínea perfecta; los lentes con distorsión de barril grande o de cojín pueden producir resultados ligeramente diferentes.

La siguiente calculadora estima cuántas fotos se requieren para abarcar un campo de visión horizontal de 360 ​​grados, dada la configuración de entrada de:distancia focal, orientación de la cámara, superposición de fotos y tamaño del sensor de la cámara digital.

Nota:CF =factor de recorte, que describe el ancho relativo del sensor de la cámara en comparación con una cámara de 35 mm. Para una lectura preliminar, visite el tutorial sobre los tamaños de los sensores de las cámaras digitales.

Para obtener un resumen de cuándo considerar cada tipo de proyección, consulte la siguiente tabla:

Tipo de proyección	Recomendaciones de campo de visión		¿Líneas rectas?
	Horizontales	Verticales	Horizontales	Verticales
Rectilíneo	<120°	<120°	SI	SI
Cilíndrico	~120-360°	<120°	NO	SI
Mercator	~120-360°	<150°	NO	SI
equirectangular	~120-360°	120-180°	NO	SI
Ojo de pez	<180°	<180°	NO	NO

Nota:todas las consideraciones de líneas rectas excluyen las líneas horizontales y verticales más centrales, y los campos de visión asumen que el punto de perspectiva está ubicado en el centro de este ángulo.

Para lectura de fondo en creación de panoramas digitales, consulte también:
Parte 1:Unión de fotografías panorámicas digitales
Parte 2:Uso del software de unión de fotografías