Virtuální panoramatické prohlídky a tzv. virtuální procházky
15. Duben 2009 - Zobrazeno: 10,286 x
Tato stať obsahově navazuje na článek „O panoramatické a sférické fotografii“. Bude věnována virtuálním panoramatickým prohlídkám a tzv. virtuálním procházkám (virtual tour).
V minulé stati bylo vysvětleno, co je to válcové a sférické panorama. Digitální obrazové technologie umožňují projekci válcového, ale častěji sférického panoramatu v počítači. Díky takové projekci je u pozorovatele navozen pocit, že je ve středu zobrazované scény (uvnitř koule, resp. polokoule), ve které se může rozhlížet libovolným směrem (okolo své svislé osy, ale i nahoru či pod sebe), a také si scénu přibližovat či oddalovat (zoom).1] Tento domnělý (virtuální) stav se odráží i v názvu metody a souvisí též s pojmem (a metodou) virtuální realita2].
Pohyb ve virtuálním prostoru se uskutečňuje pomocí myši (joysticku) a klávesnice. V obrazu jsou obvykle zakomponována ovládací tlačítka, anebo některé verze prohlížečů jsou naprogramovány tak, že „obraz jde za myší“. Interaktivní ovládání je velmi intuitivní a citlivé.
Není bez významu, že datový soubor panoramatické prezentace není ani zdaleka datově náročný, například ve srovnání s videosekvencí. To znamená, že se velice rychle načítá do operační paměti počítače, ať už ze vzdáleného serveru po internetu, nebo z CD, resp. DVD. Pokud jde ještě o srovnání s videozáznamem, pohyb ve virtuální prohlídce má uživatel plně pod kontrolou, kdykoliv se může vrátit do kteréhokoliv bodu prezentace, zastavit ji, zájmové místo si zvětšit či zmenšit, jak je libo, což samozřejmě v takovém rozsahu u projekce videozáznamu nelze. Virtuální prohlídka samozřejmě může být doplněna zvukem (textem, hudbou, ruchy).
Virtuální procházka
Spojením více panoramatických prohlídek vzniká tzv. virtuální procházka – (virtual tour)3]. Ve virtuální prohlídce lze přecházet z jedné scény do druhé a v rámci každé scény dále pronikat do detailů. Spojení jednotlivých scén je realizováno tzv. hotspoty, tj. navigačními body; po kliknutí na ně dojde k plynulému přechodu do další panoramatické scény.4] Tato technologie je plně rozvinuta například v herních programech, ale také v nejrůznějších vědeckých aplikacích, včetně kriminalistiky.
V tomto okamžiku je vhodné se zmínit o systému Spheron R2S Crime, vyvinutém speciálně pro kriminalistické potřeby.
Spheron R2S Crime
Je paradoxní, že se systémem Spheron jsem měl možnost se seznámit dávno před tím, než se virtuální prohlídky staly tak atraktivní a ruku v ruce s tím předmětem zájmu podnikatelů. Je to ale pochopitelné, když si člověk uvědomí, jakou obvyklou cestou se nejdříve přísně utajované materiály, předměty a systémy pocházející z laboratoří kosmického nebo zbrojařského výzkumu dostanou až třeba do našich kuchyní. A to byla i cesta vývoje Spheronu.
Bylo to před několika lety v Dublinu na jedné konferenci, kde probíhala i malá výstavka přístrojů a prostředků vhodných pro kriminalistickou praxi. Tam jsme s Petrem Bendlem objevili i Spheron (výrobek jedné německé firmy) a byly jsme jím nadšeni. Spheron byl z jistého pohledu dalším prvkem chybějící nám v rozvíjené oblasti topografické dokumentace. Když jsme pak systém Spheron R2S Crime koupili do Kriminalistického ústavu Praha, byli jsme snad třetí v Evropě, kteří jej začali používat v kriminalistické praxi.
Spheron v podstatě umí to, co v této stati popisujeme jako virtuální prohlídky, resp. virtuální procházky, ale na trošku vyšší („profi“) úrovni. Největší devizou systému je vysoce kvalitní kamera pro snímání scény, doslova „vypiplaný“ software pro speciální kriminalistickou aplikaci, kterou je v daném případě dokumentace místa trestného činu a konečně to, že celý hardware je přizpůsoben náročné práci v terénu.
BENDL uvádí:5] „Sférická kamera Spheron VR je instalovaná ve stativu s motoricky ovládnou hlavou, která otáčí kameru v horizontální rovině o 360°. Díky osazení objektivem s velmi krátkým ohniskem (rybí oko) je vertikální rozsah snímaného prostoru 180°. Kamera je osazena snímacím čipem s vysokým rozlišením (50 miliónů pixelů) a velkou barevnou hloubkou (96 bitů). To dává kameře neobyčejné schopnosti zadokumentovat požadovaný prostor v potřebné kvalitě. Vysoké rozlišení kamery umožňuje prohlížet i velmi malé detaily, případně provádět zvětšování vzdálených předmětů. Velká barevná hloubka umožňuje provádět korekce jasu. Pozorovateli je dána možnost provedením světelné korekce prohlížet rozdílně osvětlené předměty – např. venkovní předměty přes okno pokoje. Tato vysoce kvalitní kamera umožňuje také nasnímat i nedostatečně osvícené scény (sklepy, tmavé místnosti apod.) Kamera Spheron VR je navíc kalibrovaná. Tato vlastnost umožňuje v prohlížeči sférických snímků provádět měření mezi dvěma body, nebo provádět export těchto bodů do různých kreslících programů (CAD).
Provoz kamery Spheron VR je automatizovaný. Kamera je kabelem spojena s řídícím počítačem, uloženým v odolném kufru. Na barevném dotykovém displeji počítače obsluha nastaví pouze typ rozlišení a spustí chod kamery. Na výběr je ze čtyř druhů rozlišení, s tím, že nejvyšší rozlišení je 12 000 x 6 000 pixelů. Podle typu nastaveného rozlišení se odvíjí i doba snímání sférického snímku. Tato doba je velmi proměnlivá a závisí nejen na nastaveném rozlišení, ale také na světelných podmínkách snímané scény. Stručně řečeno doba snímání je v rozpětí od 1 minuty až po 30 minut ve špatně osvětlené místnosti v režimu nejvyššího rozlišení.“
Kamera není vybavena žádným paměťovým médiem (jak je obvyklé u fotopřístrojů), neskenované dílčí soubory se ukládají přímo na pevný disk počítače.
V dalším režimu jsou pak díky speciálně vyvinutému programu (jedná se de facto o kompilát obrazového editoru a software pro přípravu souboru k prezentaci v QuickTime VR) poskládány dílčí skeny do jednoho panoramatického obrazu.
Zvláštní předností programu je to, že vytvořené panorama, resp. sférickou prohlídku, je možné doplnit o další průvodní (vysvětlující) informace. Lze do ní vkomponovat například fotografie, popisky, čísla stop, plánky, skici, ale i další sférické prohlídky, videozáznamy, audiozáznamy atd. Odkazy se následně objeví ve snímcích jako barevné symboly. Pozorovatel tak získá ucelený přehled o všech potřebných informacích (odkazech).
Tak jak byly získávány zkušenosti s využíváním systému Spheron R2S Crime, byl obslužný program zakomponován coby webové rozhraní do policejní intranetové sítě. To umožnilo dalším uživatelům (především policejním vyšetřovatelům a detektivům on-line připojení se do rozpracovaného nebo již hotového projektu (dokumentace), samozřejmě po přidělení uživatelských práv, které je možné navíc definovat z různých úrovních.
Vedle toho lze export dokumentu provést vypálením na CD nebo DVD, přičemž vyexportovaná data jsou chráněna proti dodatečným nežádoucím zásahům. Na datové médium (CD, DVD) se současně přenese i ovládací modul programu, který umožní uživateli prohlížet si výslednou dokumentaci v kterémkoliv počítači, aniž by do něho bylo třeba předem cokoliv instalovat. To je důležité v policejní a justiční praxi – vyšetřovatel, státní zástupce či soudce si mohou sami prohlížet výsledný dokument (virtuální prohlídku či procházku).6]
Spheron posouvá současnou kriminalistickou dokumentaci na vyšší úroveň a poskytuje naprosto nové možnosti v procesu dokazování trestné činnosti. Obrovsky zvyšuje objektivitu prováděných procesních úkonů, u kterých je použit, a naprosto bezkonkurenčně nabízí lepší představu o stavu na místě činu.
Podmínky pro vytvoření virtuální prohlídky
Aby mohla být navozena představa reality při sledování panoramatických snímků, muselo být vyvinuto několik software. Důležité jsou dva, resp. tři:
-
obrazový editor, který poskládá dílčí snímky v jeden panoramatický a umožní provést korekce a retuše výsledného snímku (např. Adobe Photoshop),
-
speciální program, který připraví obrazový soubor k projekci (např. PanoCube aj.),
-
softwarový prohlížeč typu Quick Time VR7].
Na otázku „Co vám virtuální prohlídky přinesou?“ výstižně odpovídá JOHÁNEK8]: „Hlavní přínosy této moderní prezentace lze shrnout do několika bodů:
-
prezentace prostoru skutečně reálným způsobem – na rozdíl od ploché a malé fotografie si návštěvník udělá přesnější představu,
-
interaktivita spojená s informační bohatostí - během krátké virtuální procházky se zájemce dozví více a zábavnější formou než čtením textu,
-
originalita a vysoká atraktivnost - zaujmete více než obyčejným textem nebo obrázky a přitáhnete tak zájem, získání významné konkurenční výhody - přetáhnete zákazníky konkurenci vysokou atraktivitou a dynamičností,
-
snižování vašich přímých nákladů - obejdete se bez prohlídek a šetříte tak čas svůj i klientův.“
Jistě, v těchto slovech jsou cítit myšlenky obchodníka. Není totiž bez zajímavosti, že virtuální prohlídky se v posledních dvou až třech letech staly výnosným obchodem pro firmy, které zachytily rozvoj oboru a připravily dobré obchodní projekty a nabídky pro zákazníky. Jedním příkladem za všechny nechť je počin firmy Panoramas.cz, která své úsilí orientuje zejména do oblasti cestovního ruchu.9]
Samozřejmě, že při trošce píle není problém si virtuální prohlídku připravit, ale chce to určité (bohužel nikoliv levné) technické vybavení, dobrý počítač s několika nezbytnými programy a taky trpělivost.
Z tohoto pohledu pak mohou být virtuální prohlídky (nebo procházky) vhodné pro nejrůznější obory lidské činnosti – od propagace, přes hry, podnikání, vědecké aplikace; prostě cokoliv. O kriminalistice již byla řeč. Jde jenom o to, že obecné povědomí o možnostech, které nabízejí, není ještě tak velké, jako je tomu třeba u videozáznamu.
Jak vzniká virtuální prohlídka10]
Dříve než se pustíme do práce, je nutné se rozhodnout, jaký bude přibližně rozsah panoramatu (bude stačit válcové panorama, nebo bude potřeba sférické panorama?). Od toho se bude odvíjet celkový počet scén, které musíme nasnímat. Musíme mít také jasno, zda se nakonec nebude jednat třeba o virtuální procházku. Od tohoto rozhodnutí záleží volba typu a vzhledu virtuální prohlídky, ale také technické vybavení, které musíme mít k dispozici. Rozhodně se vyplatí napsat si předem jednoduchý scénář, nebo si alespoň svoji představu zaznamenat v podobě grafické skici.
Fotografování virtuálních prohlídek
O pořizování panoramatických snímků je pojednáno ve stati „O panoramatické a sférické fotografii“. Zopakujme pouze, že fotografování jednotlivých scén (dílčích snímků) se musí provádět kvalitním fotopřístrojem s příslušným objektivem (nejlépe rybím okem), upevněným na stativu v panoramatické hlavě. Dílčí snímky se musí překrývat, musí být vyfotografován též vrchlík (zenit) a podstava.
Určitě je nutné přemýšlet o kompozici snímku. Jiná bude v interiéru, jiná v exteriéru. V interiéru lze obvykle docílit toho, že se tam při fotografování nepohybují osoby a domácí zvířata, v exteriéru to ale bývá složitější. Fotografovat velké náměstí a požadovat, aby tam nikdo neprocházel, to se zdá být skoro nemožné. Zkušení fotografové proto chodí na taková místa časně ráno, když ještě všichni spí; problémem ale může být světlo.
V jiných případech je naopak přítomnost lidí důležitá, například při sportovních soutěžích. Jenže, pozor! Projíždějící lyžaře stihneme vyfotit v jednom směru nastavení fotopřístroje, ale určitě už nestihneme přetočit přístroj o 30° doprava a znovu exponovat tytéž závodníky. Tady bude záležet na kumštu fotografa. Buď si počká na druhé kolo závodu, nebo „přebytečné“ závodníky v dalším záběru prostě vyretušuje.
Někdy nepůjde jen o grafickou podobu virtuální prohlídky, ale též o vnitřní logickou strukturu a soulad buď s realitou, nebo i s požadavkem klienta.
Zpracování dílčích snímků
Technicky i časově nejnáročnějším krokem je nepochybně zpracování naexponovaných snímků a vytvoření virtuální pohlídky, resp. procházky v počítači. Korekce dílčích snímků a jejich spojování probíhá v mnoha krocích za pomoci grafického software a speciálních programů a procedur (viz výše).
Výsledkem jsou „podklady“ virtuálních scén ve formátech pro QuickTime VR, Java nebo Media Flash, připravených k dalšímu zpracování web-designery, pokud se má jednat o prezentaci na webové stránce. Zatímco tvorba interaktivních panoramat a jejich naprogramování je složitý proces, výsledné začlenění do webových stránek je však již poměrně snadné.
V případě požadavku virtuální procházky je součástí zpracování také propojení jednotlivých panoramatických scén a příprava grafického “skinu” procházky. Někdy je žádanou funkcionalitou také automatická virtuální procházka, kterou je třeba naprogramovat dle zadání.
Zvuk v panoramatické prohlídce11]
Doplnění panoramatické prohlídky zvukovým záznamem (ať již mluveným slovem, hudbou, nebo autentickou zvukovou kulisou daného místa) umožní přirozené zapojení dalšího smyslu do vnímání virtuální reality. Celkový dojem pak působí ještě realističtějším a intenzivnějším dojmem. Podbarvení panoramatických scén vhodným hudebním doprovodem může být velmi působivé. Přidáním zvuku virtuální scéna výrazným způsobem ožije a zaujme ještě více, než čistě grafická panoramatická prezentace.
Podobně jako v reálném životě může zvuk ve virtuální prohlídce hrát hned několik různých rolí. Proto je někdo do ní vhodné zakomponovat mluvené slovo (hlasový komentář), kdy se ze zvukové složky učiní další nositel informace, hudební doprovod, jehož účelem je podbarvení atmosféry vyobrazeného místa nebo navození určité nálady, reálná nahrávka ruchů z prezentovaného místa.
JOHÁNEK uvádí12], že „ačkoliv po technické stránce není spojení grafické a audio složky ve virtuálních scénách velkým problémem (zvuk lze začlenit přímo do souboru virtuální prohlídky ve formátu QuickTime, nebo přidat do kódu webové stránky), v případě publikování obsahu na internetu narážíme na překážku omezených přenosových rychlostí. S postupným rozšiřováním vysokorychlostních linek se sice situace pomalu zlepšuje nicméně je třeba si uvědomit, že každá minuta zvukového záznamu v přijatelné kvalitě zabere okolo 5 - 6 MB. Využitím komprimačních algoritmů (např. velmi rozšířeného formátu mp3) se sice můžeme dostat při minimální ztrátě kvality téměř o jeden řád níže, nicméně ani tak nejde o zrovna zanedbatelné množství dat.“
V případě prezentace virtuální prohlídky na DVD tyto problémy samozřejmě odpadají.
Závěr
S jistotou lze tvrdit, že rozvoj systémů virtuální reality není ani zdaleka u konce, spíše naopak. Odhaduji, že další vývoj povede směrem ke zvyšování rozlišovací schopnosti panoramatických snímků, resp. virtuálních prohlídek, aniž by se zásadně zvyšovala datová velikost souborů. To bude umožněno po objevení lepších komprimačních funkcí. Myslím si také, že časem bude možné při komponování virtuálních prohlídek využívat i videozáznamy, jinými slovy, že do virtuálních prohlídek bude zakomponován pohyb. Ostatně, v animovaných herních programech to už je běžné. No a konečně, budou vyvinuty mnohem lépe fungující speciální software, které budou pro uživatele jednodušší na obsluhu.
_______________________________________
1] Johánek, D.: Co to jsou virtuální prohlídky - http://3dpano.cz/
2] Virtuální realita simuluje nějaké prostředí (ať už reálné, nebo imaginární – viz třeba animace) a umožňuje uživateli prostřednictvím počítače prožívat stavy hodně podobné realitě. Grafické systémy navozující virtuální realitu se využívají například při výcviku pilotů či kosmonautů, při nácviku obsluh atomových reaktorů, při nácviku chirurgických operací atd. Velice rozšířené jsou v počítačových hrách (jízda závodním automobilem, sjezd na lyžích, všelijaké bitvy atd.) – blíže viz např. Wikipedie, http://cs.wikipedia.org/wiki/Virtu%C3%A1ln%C3%AD_realita aj.
3] Nezkoumal jsem, zda-li se tato metoda v odborné literatuře nenazývá i jinak. Osobně cítím, že „virtual tour“ (a český překlad) není to pravé ořechové. Dokonce ani BENDL (viz dále) ve svých příspěvcích publikovaných v naší odborné literatuře metodu nijak zvláštně neoznačuje. Pro účely tohoto příspěvku tedy budu používat pojem, který užili autoři přede mnou.
4] Podle Hrdlička, M.: Technologie a FAQ – viz http://virtualpanorama.cz/faq.php
5] Bendl, P.: Informace o systému dokumentace Spheron R2S Crime. Kriminalistika, vyd. MV ČR, Praha 2007, č. 3
6] S využitím ad 5]
7] QuickTime VR (také QTVR) vyvinula společnost Apple Inc. v r. 1994, nejdříve pro počítače Apple Macintosh, později i pro počítače s operačním systémem Windows. Funguje jako plugin pro prohlížeč QuickTime Player. Umožňuje tvorbu a prohlížení panoramatických fotografií (válcových i sférických). I když v současnosti již existují i jiné prohlížeče, zdá se, že QuickTime VR je s ohledem na vývojový náskok nejlepší. Je běžně dostupný ke stažení na internetu. Postupně se objevili prohlížeče i od jiných výrobců (např. Java, Media Flash).
8] Johánek, D.: Co to jsou virtuální prohlídky - http://3dpano.cz/
9] viz Virtualtravel.cz anebo Česká panoramata.eu
10] Podle Johánek, D.: Jak vzniká virtuální prohlídka – viz http://3dpano.cz/clanky/007-postup-vyroby-virtualni-prohlidky
11] Johánek, V.: Zvuk v panoramatické prohlídce – viz http://3dpano.cz/clanky/008-zvuk-v-panoramaticke-prohlidce
12] tamtéž
________________________________________
Související články: O panoramatické a sférické fotografii
Autor děkuje za cenné rady a doporučení Petru Švarcovi a Petru Bendlovi z Kriminalistického ústavu Praha Policie ČR a Jaroslavu Horovi a Tomáši Bartůskovi z firmy Panoramas.cz.
Jan Hlaváček, 26. března 2009
