Abbildung 1: Verschiedene Panorama-Arten

In den Anfängen der analogen Fotografie kam man schon sehr bald auf die Idee, mehrere Fotos miteinander zu kombinieren, indem man mit Schere und Klebstoff die Papierbilder mit mehr oder weniger Erfolg aneinander reihte. 1843 wurde in Österreich die erste spezielle Panoramakamera gebaut und patentiert, sie ermöglichte ein Panoramabild mit nur einmal Auslösen komplett aufzunehmen. Viele verschiedene Systeme wurden seit damals entwickelt, und auch heutzutage findet man bei analogen Kameras mit Filmen im APS-Format nach wie vor die Möglichkeit, ein Panoramaformat einzustellen. Jedoch war die Panoramafotografie immer schon ein zwar oft bestaunter aber eher wenig populärer Bereich der analogen Fotografie.


Mit den digitalen Kameras erlebt die Panoramafotografie wieder regeren Zuspruch -- es nun möglich, großformatige Panoramabilder aus vielen Einzelaufnahmen am eigenen Rechner relativ leicht und schnell zusammenzusetzen, nicht zuletzt dank ausgeklügelter Softwarealgorithmen und -programmen. Eines der auf diese Weise größten bisher entstandenen Bilder besteht aus 196 Einzelaufnahmen und einer gesamten Auflösung von über einem Gigapixel (= über eintausend Megapixel in einem Bild).

Der Vorgang des digitalen Zusammenfügens wird als 'stitchen' (= engl. für nähen) bezeichnet. Der Grundgedanke ist, dass einfach in zwei (überlappenden) Bildern mehrere Punkte oder markante Details gesucht werden, die in beiden Aufnahmen vorkommen. Die Panoramasoftware versucht dann, alle diese Punkte deckungsgleich übereinanderzulegen und schiebt, rotiert und wölbt die Einzelbilder solange rum, bis es möglichst gut passt.

Abbildung 2: Panoramabild aus 2 Einzelbildern

• Überlappung
  
  Damit die Software wissen kann, wie die Einzelbilder kombiniert werden müssen, braucht man eine gewisse Überlappung der Fotos. Optimal ist dabei ein Überdeckungsgrad von etwa 20 - 50 %. Konkrete Anhaltspunkte gibt es dafür nicht, jedoch:
  Falls bewegte Objekte in den Aufnahmen zu sehen sind (Personen, Autos, etc.) ist es von Vorteil, mehr Überdeckung zu wählen, da nachträglich Objekte leichter herausretuschiert werden können.
  
  Wenn eine Person z.B. bei der ersten Aufnahme in der Bildmitte fotografiert wird, und sich bei der zweiten (weitergedrehten) Aufnahme auch wieder irgendwo im Bild wiederfindet, sieht man im fertigen Panoramabild diese Person dann doppelt. Dies kann natürlich auch absichtlich als Gestaltungsmittel dienen, aber in der Regel ist es für den Betrachter etwas verwirrend.
  
  

Abbildung 3: Überlappung der Einzelbilder

• Stativ
  
  Nicht unbedingt notwendig -- aber doch hilfreich -- ist ein Stativ. Besonders bei Landschafts- Panoramaaufnahmen sollte auf die waagrechte Ausrichtung Wert gelegt werden, sonst wird der Horizont im fertigen Bild wellenförmig verzogen oder nach einer Seite 'hängend'.
  
  
• Belichtung, Weißabgleich
  
  Vor allem bei Motiven oder Szenen mit großen Helligkeitsunterschieden kann es vorkommen, dass bei eingestellter automatischer Belichtung die einzelnen Bilder unterschiedlich hell werden (z.B. ein Teil der Szene im Schatten, der andere im Sonnenlicht). Beim Zusammenfügen entstehen so unerwünschte Helligkeitsabstufungen an den Stoßstellen der Einzelbilder. Manche Programme sind zwar in der Lage dies bis zu einem gewissen Grad zu korrigieren, aber meistens bemerkt man es dann trotzdem noch im fertigen Bild.
  
  Wenn die verwendete Kamera nicht in der Lage ist die Belichtungswerte (Blende, Verschlusszeit, Empfindlichkeit) konstant einzustellen, wird man sich unter Umständen etwas schwerer tun. Eine Möglichkeit wäre in so einem Fall, bei Sonnenschein während der Mittagszeit zu fotografieren, da dann die Sonne am höchsten steht und die Umgebung gleich hell angestrahlt wird -- große Helligkeitsunterschiede am Bild treten hoffentlich dann nicht (oder wenig) auf.
  
  Viele Kameras bieten aber die Möglichkeit, die Belichtung zu fixieren, was um einiges komfortabler ist. Beim der ersten Aufnahme der Einzelbilder werden die Belichtungsdaten gespeichert und für die folgenden Aufnahmen herangezogen. Das bedeutet jedoch gleichzeitig, dass bei Panoramen mit unterschiedlicher Ausleuchtung die erste Aufnahme in etwa dem Mittelwert der maximal/minimal vorkommenden Helligkeit entsprechen soll, also das erste Foto nicht direkt in den Schatten oder direkt in den sonnenangestrahlten Bereich fotografieren, sondern irgendwo etwa in der Mitte ansetzen. Falls man dies übersieht, kann das Panorama entweder komplett über- oder unterbelichtet ausfallen...!
  
  
  

  
  Abbildung 4: Deutlich zu sehende Belichtungsunterschiede
  
  

  Was auch gerne vergessen wird, ist der Weißabgleich. Denn auch wenn die Kamera die Belichtungswerte fixiert, muss das noch lange nicht für den Weißabgleich gelten. Und ein unterschiedlicher Weißabgleich zwischen den Einzelbildern sorgt für genau dieselben Probleme wie die Belichtung -- er ist sogar um einiges schwieriger wegzubekommen.
  
  
• Drehpunkt (Nodalpunktproblem)
  
  Ein weiteres optisches Phänomen, der 'Parallaxelfehler' kann noch Probleme beim Zusammenrechnen verursachen: Wenn der Brennpunkt des verwendeten Objektivs und der Drehpunkt der Kamera nicht genau übereinanderliegen, werden sich beim Weiterdrehen der Kamera (für die nächste Aufnahme) Objekte am Bildrand zueinander verschieben, was im Normalfall große Probleme beim Zusammenfügen der Einzelbilder verursacht. Je näher dabei das zu fotografierende Motiv (oder die Szene) ist, desto stärker ist dieser Parallaxelfehler -- ist das Motiv / die Szene sehr weit weg (z.B. bei Landschaftspanoramen) wird er sich kaum auswirken.
  
  Einige wenige Kamerahersteller geben aus diesem Grund die Position des Objektivbrennpunkts, den sogenannten 'Nodalpunkt' (engl. 'lens nodal point') an. Er ist bei einem Zoomobjektiv abhängig von der Zoomstellung, für Fixbrennweiten ist er ebenfalls fix. Es gibt eigene Stativaufsätze zu kaufen, bei denen der Linsenbrennpunkt immer im Drehpunkt der Kamera bleibt (Panoramaköpfe).

1. Korrespondierende Punkte in den Bildern suchen
   
2. Bilder drehen, rotieren, entzerren
   
3. Stoßstellen wegblenden
   

• Autopano
  
  Nimmt einem die Mammutarbeit ab, indem es ziemlich sicher die Kontrollpunkte in den Bildern findet. Und zwar viele und in sehr kurzer Zeit!
  
  Früher, als es Autopano noch nicht gegeben hat, war das eigentlich der Hauptteil. Pro zwei Bilder musste man mindestens 3 Kontrollpunkte (6 Einzelpunkte) angeben, bei 4 Einzelbildern waren das schon 18 Punkte. Hört sich nicht nach viel Arbeit an, wenn man aber ein gutes Resultat haben wollte, musste pixelgenau gearbeitet werden. Wenn es ein größeres Panorama war (um die 20 Bilder), war das schon viel Zeit.
  
  

  
  Abbildung 5: Ausgabe von Autopano
  
  

  Autopano ist ein Kommandozeilenprogramm, lässt sich aber problemlos in den Windows Explorer einbinden: Man braucht dann nur noch in einen Ordner die Einzelbilder reingeben, und beim Rechtsklicken auf diesen Ordner dann im erscheinenden Kontextmenü den Eintrag 'Autopano' auswählen. Autopano erstellt dann für die nächste eigentliche Panoramasoftware -- Hugin -- ein Projektfile in dem alle gefundenen Kontrollpunkte der Bilder schon definiert sind.
  
  Das Explorer-Kontextmenü ist nur ein kleiner Eintrag in die Registry, hier ist das *.reg-File dazu. Es ist eine normale Textdatei, vor dem Hinzufügen zur Windows-Registry (rechte Maustaste auf die Datei / 'Zusammenführen') aber unbedingt noch mit einem Texteditor öffnen und den Pfad zur 'Autopano.exe' anpassen!
  
  Ruft man dann bei einem Ordner mit Einzelbildern den Eintrag 'Autopano' auf, geht eine Dos-Box auf und Autopano fängt an die Kontrollpunkte zu suchen (standardmäßig sind das pro zwei Bilder rund 20 Kontrollpunkte). Das Ganze ginge auch direkt in Hugin, aber zumindest in einer früheren Version gab es hier Programmfehler. Man braucht mit dieser Vorgehensweise aber auch nicht länger und bekommt die gleichen Ergebnisse.
  
  
• Hugin
  
  Hugin erledigt nun die beiden weiteren Punkte, das Zurechtrücken und Überblenden der Einzelbilder. Wenn man Hugin startet und das gerade vorher erstellte Projekt lädt, sieht man als erstes eine Liste mit den Einzelbildern. In dieser Tabelle bemerkt man auch drei Spalten mit der Überschrift 'yaw', 'pitch' und 'roll'. Diese drei Werte geben für jedes Bild die Position an, wo es im fertigen Panorama hinkommen soll. 'yaw' ist dabei die horizontale Position (rechts-links), 'pitch' die vertikale (oben-unten) und 'roll' die Drehung:

  
  Abbildung 6: Positionierungsfreiheiten jedes Einzelbildes
  
  

  Etwas, was uns etwas später noch unterkommen wird ist der Begriff 'Referenzbild' oder 'Ankerbild'. Die Panoramasoftware hat eigentlich ein systematisches Problem: Würde man die Position aller Bilder optimieren, würde das Gesamtpanorama mehr oder weniger zufällig wo landen (alle Positionen sind ja variabel). Deswegen definiert man ein Bild als Referenzbild, das bleibt dann fix an einer Stelle und wird nicht gedreht oder verschoben. An diesem Bild werden nun die anderen Bilder quasi 'drangehängt'. Normalerweise definiert man dafür einfach das mittlere Bild (bei einem Mosaicpanorama halt irgendeines ungefähr in der Mitte). Man könnte aber eigentlich irgendeines wählen.
  
  Lassen wir die Positionsparameter und das Referenzbild mal kurz beiseite und sehen uns den zweiten Reiter in Hugin an, also 'Camera and Lens'. Beim Berechnen muss die Panoramasoftware wissen, mit welcher Brennweite die Bilder aufgenommen sind, und genau das kann man dort festlegen -- daraus wird dann der Bildwinkel jedes Einzelbildes errechnet. Man kann dort auch die Brennweite gleich aus den EXIF-Daten auslesen, dann erspart man sich das Nachsehen und händische Eingeben.
  
  Der nächste Reiter ist 'Control Points', dort findet man die von Autopano ermittelten Kontrollpunkte und könnte sie ändern oder löschen, sowie welche hinzufügen. Hinzufügen spezieller Kontrollpunkte (vertikale bzw. horizontale Übereinstimmung) wird erst dann interessant, wenn man das Panorama auch gleich perspektivisch entzerren möchte, z.B. bei Architekturaufnahmen. Ist aber für die ersten Panoramen zum Ausprobieren und kennenlernen sehr wahrscheinlich nicht notwendig.
  
  
  

  
  Abbildung 7: gefundene Kontrollpunkte
  
  
  

  Der vorletzte Reiter -- der 'Optimizer' -- ist das Kernstück jeder Panoramasoftware, mit ihm werden die vorher angesprochenen Parameter 'yaw', 'pitch', 'roll' für jedes Bild errechnet. Optimieren wird es deshalb genannt, weil der verwendete Algorithmus versucht, die Abstände zwischen den Kontrollpunkten möglichst klein zu bekommen, es wird also auf ein Minimum hingearbeitet.
  
  Es gibt in Hugin gleich mehrere Automatiken dafür, man kann die Optimierung aber auch händisch beeinflussen. Oft funktioniert es, wenn man die Parameter paarweise automatisch ermittelt, also die ersten Eintrag in der Liste anwählt. Nach dem Optimieren bekommt man das Ergebnis angezeigt, je geringer die Werte, desto besser liegen alle Kontrollpunkte übereinander:
  
  
  

  
  Abbildung 8: Optimierergebnis
  
  

  Nun kann man sich sein Panorama vorerst klein mit dem Toolbarbutton 'Preview' schon mal ansehen. Wenn man die Bilder nicht sieht, sondern nur ein schwarzes Fenster, einfach auf 'Center' klicken. Es ist ratsam im Vorschaufenster das 'Auto Update' auszuschalten, um nicht gleich alle Änderungen die in der Vorschau vorgenommen werden, automatisch zu übernehmen.
  
  Sieht das Gesamtpanorama in der Vorschau halbwegs passabel aus, ist man dem Ziel schon deutlich näher.
  
  
  

  
  Abbildung 9: Vorschau in Hugin
  
  

  Hin und wieder bekommt man mit einer automatischen Optimierung allerdings kein brauchbares Ergebnis. Dann ist es sinnvoll, alle Werte ('yaw', 'pitch', 'roll', die Linsenverzerrungsparameter 'a','b','c') wieder auf Null zurückzusetzen und die Bildwinkel wieder auf den Ausgangswert zurückzustellen. Als Tipp: Leichter geht das, wenn man vor der ersten Optimierung speichert und diese Sicherung einfach wieder lädt. Sollte die Optimierung also schiefgegangen sein:
  
  Auf dem 'Optimize'-Reiter in Hugin in der Liste auswählen 'custom parameters below' (die unten angegebenen Parameter) und man kann dann darunter gezielt festlegen, was optimiert werden soll: Vorerst nimmt man die Häkchen von allen Parametern weg, und hakt dann alle 'yaw'-Kästchen an, bis auf das des Referenzbildes! Dann optimieren lassen -- das Ergebnis wird noch schlecht sein, wird aber gleich besser. Im zweiten Durchlauf werden zusätzlich die 'pitch'-Kästchen dazugenommen, wieder alle bis auf das des Referenzbildes. Wieder Optimieren, dann die roll-Parameter dazu, optimieren, dann kommen der Bildwinkel und die Linsenkorrekturparameter a,b,c dran und ein letztes Mal optimieren.
  
  Wenn man die Parameter stufenweise berechnet und nicht alle auf einmal, sollte der Algorithmus dann ein deutlich besseres Resultat liefern. Hat man in der Vorschau dann ein akzeptables Ergebnis, kann nun über den Reiter 'Stitcher' die Einstellungen des gesamten Panoramas vorgenommen werden:
  
  Dort muss man sich nun entscheiden, welche Projektion man haben will, am einfachsten zum Beginnen mit 'equirectangular' starten. Dann wird der Bildwinkel des Gesamtpanoramas (nicht zu verwechseln mit den Bildwinkeln der Einzelbilder vorher!) und die Pixelgröße des Ergebnisses festgelegt. Bei beiden kann eigentlich einfach auf 'Berechnen' geklickt werden. Die nächsten Parameter betreffen die Genauigkeit beim Zusammenrechnen. Hier kommt es stark auf die zur Verfügung stehende Rechenleistung drauf an, vielleicht mal mit 'Poly3' starten, die höheren 'Spline'- bzw. 'Sinc'-Funktionen können auch auf schnelleren Rechnern lange dauern, liefern aber eine bessere Qualität. Wenn man schon beim Fotografieren auf eine gleiche Belichtung der Einzelbilder geachtet hat, ist es sehr anzuraten hier in Hugin eine Farb- bzw. Helligkeitsanpassung der Einzelbilder ('exposure correction') auszuschalten!
  
  Wenn die Einzelbilder unterschiedlich belichtet wurden, kann man dieses Feature ausprobieren, darf sich aber keine Wunder erwarten.
  
  Gamma kann auf dem Standardwert 1 gelassen werden, die 'feather width' gibt die Breite der Bildübergänge an (in Pixeln). Es kommt auf das Motiv an, bei gleichmäßigen Flächen im Bild kann ein höherer Wert die Stoßstellenübergänge weicher und damit schwieriger sichtbar machen, wenn das Bild viele Details und Strukturen hat ist ein geringerer Wert besser. Für die ersten Panoramen kann man den Wert getrost auf dem Standardwert belassen.
  
  'Approximation' gibt an, ob der Stitcher kleine Berechungsfehler toleriert. Wenn man diese zulässt, wird die ganze Berechnung schneller, jedoch eben auch etwas ungenauer. Oft fällt einem der Unterschied nicht auf, also kann dieser Parameter eigenem Ermessen und Rechenleistung verwendet werden. Als letztes gibt man dann noch das Dateiformat an, in dem das gesamte Panorama gespeichert werden soll. Es gibt darunter auch Formate, die die Bilder nicht zu einer einzigen Ebene zusammenfassen, sondern in mehreren Ebenen lassen, um später noch Feinkorrekturen vornehmen zu können -- oder um das Programm Enblend laufen zu lassen (das die Einzelebenen auch getrennt benötigt).
  Zum Ausprobieren oder wenn man nichts korrigieren will/muss wird allerdings für Standard-Panoramen JPG die beste Wahl sein.
  
  Und dann heißt es 'Stitch now!' -- und etwas warten auf ein (hoffentlich gutes) Ergebnis.
  
  
• Enblend
  
  Wenn man -- wie anfangs erwähnt -- auf die konstante Belichtung Rücksicht genommen hat, kann man sich unter Umständen sogar die Nachbearbeitung der Stoßstellen sparen.
  Wenn trotzdem im fertigen Panorama noch Nahtstellen zu sehen sind, kommt entweder eine händische Nachbearbeitung ins Spiel oder man benutzt Enblend. Der Nachteil von Enblend ist, dass es das Gesamtpanorama im relativ großen TIFF-Format in Einzelebenen zerlegt benötigt, und außerdem sehr rechen- und speicherintensiv ist. Jedoch kann es besonders in schwierigen Fällen ganz nützlich sein.

Abbildung 10: Fertiges Panorama