Interaktive Medien wie 360° Foto- und Videopanoramaaufzeichnungen sind unaufwändige Einstiegs- bzw. Übergangstechnologien im sich rasant weiterentwickelnden Feld der VR- und AR-Technik.

Einen guten Überblick über das Thema bietet der Artikel 360°-Modelle für angehende Umweltingenieure*innen des Hochschulforum Digitalisierung.

In diesem Beitrag wird am Beispiel der Virtualisierung des Learning Labs an der TH Nürnberg der gesamte Prozess von Aufwandseinschätzung und Planung über Anfertigen der Aufnahmen bis hin zur Nachbearbeitung und der Erstellung einer Tour gezeigt.

Das Virtualisieren von Räumen über 360° Fotoaufnahmen kann Vor-Ort-Begehungen ersetzen und so beispielsweise den Studierenden vorab einen Einblick in Labore geben oder ihnen Einblicke in schwer zugängliche Orte wie z.B. Steuerungsräume einer Offshore Windkraftanlage geben.

Beispiel 1: Das Virtuelle Learning Lab der TH Nürnberg

Um zu Zeiten der Pandemie die Möglichkeiten und Nutzungsszenarien des Learning Labs erfahrbar zu machen wurde eine 360° Tour erstellt, die verschiedene Stationen im Raum abbildet. So können Interessierte sich einen Überblick verschaffen und einen ersten Eindruck vom Raum erhalten. Die Tour ist via iFrame unter diesem Absatz eingebunden. Durch Anklicken der Pfeile kann der Standort gewechselt werden und mit gedrückter Maustaste wird die Ansicht verändert. Die Tour kann außerdem hier aufgerufen werden: https://leko.service.th-nuernberg.de/virtuelles-learning-lab/

Beispiel 2: 360° Tour eines Frachtschiffs von Thomas Michalczyk

In seiner Ausstellung CARGO dokumentiert Thomas Michalczyk seine Erlebnisse und Erfahrungen auf dem Containerschiff ANDREA in großformatigen High-End Fine Art Prints. Mit Hilfe der technologischen Entwicklung im Bereich der Bildaufnahme und Bildwiedergabe hat er seine Fotodokumentation zusätzlich um eine Virtual Reality (VR) Komponente erweitert: Durch VR Brillen haben Besucherinnen und Besucher der Ausstellung die Möglichkeit, das Containerschiff zu betreten und ganz eigene Eindrücke zu sammeln, während sie den Frachter erkunden. VR gibt der Dokumentation eine zusätzliche Ebene, die unbekannte Orte zugänglich macht. (Pressemitteilung der TH Nürnberg).

Die Tour kann unter http://360michalczyk.com/VR-Ship.html aufgerufen werden. Auf seiner Webseite sind weitere Projekte zu sehen.

Herausforderungen & Aufwandseinschätzung

360° Aufnahmen können heutzutage mit speziellen Kameras ohne Nachbearbeitung erstellt werden. Die entsprechenden Kameras haben in der Regel zwei gegenüberliegende Fischaugenobjektive und decken damit das gesamte Sichtfeld ab. Durch die kompakte Bauform und den Fokus auf Einsteiger ist die Bildqualität aber nur mittelmäßig und vor allem bei schlechteren Lichtverhältnissen unbefriedigend. Je nach Anwendungsfall können diese Aufnahmen aber bereits ausreichen und ermöglichen so mit geringem Aufwand und in kurzer Zeit das Erstellen von 360° Touren. Kameras wie die Rico Theta oder Insta360 One können außerdem 360° Filmaufnahmen erstellen.

Ist eine höhere Bildqualität erwünscht oder benötigt, sind klassische Fotokameras deutlich überlegen. Je nach Sensorauflösung und Aufnahmetechnik können damit Aufnahmen bis hin in den Gigapixel Bereich erstellt werden (360° New York City Skyline). Dabei wird eine Kamera mit einem normalen Objektiv oder einem Fischaugenobjektiv auf ein spezielles Stativ (mit sogenannten Nodal-Punkt-Adaper) gestellt und mehrere Aufnahmen angefertigt. Je nach Brennweite und verwendeten Objektiv sind mindestens ca. 6 Aufnahmen nötig. Die Bilder werden anschließend mit spezieller Software zusammengesetzt und ergeben dann ein kugelförmiges Panorama. Um die Bildqualität weiter zu erhöhen und vor allem schwierige Lichtsituationen zu meistern können außerdem Belichtungsreihen erstellt werden. Dabei werden von einem Bildausschnitt mehrere unterschiedliche helle Fotos erstellt, die mit entsprechender Software zu einem Bild mit hohem Dynamikumfang zusammengesetzt werden.

Neben den Fotoaufnahmen sind also einige weitere Schritte erforderlich, die bestimmte Software, Rechner- und Zeitressourcen benötigen.

Verwendete Medientechnik und Software

Für die Umsetzung der virtuellen Tour des Learning Labs konnte von Kolleg*innen an der Hochschule eine Kamera mit passendem Objektiv und Nodalpunktadapter ausgeliehen werden. Die Lizenz für die Panorama Software wurde erworben, die restliche Software war vorhanden und das Tool zum Erstellen der 360° Tour ist frei verfügbar.

Kamera: Nikon D850 mit 8mm f/3.5 Fisheye-Objektiv und Nodalpunktadapter

Der Nodalpunktadapter wird verwendet um Parallaxenfehler zu vermeiden. Damit wird das Zusammenfügen der Bilder am PC vereinfacht. Mehr Informationen zur Verwendung eines Nodalpunktadapters gibt es z.b. auf breitengrad-nord.de oder im Videotutorial Nodalpunkt ermitteln von pixelrama.

Alternative: 360° Kamera

Im Preisbereich von 300-600€ gibt es inzwischen eine Vielzahl an 360° Kameras. Die Foto-Auflösung ist aber deutlich geringer als ein zusammengesetztes Panorama. Durch den kleinen Bildsensor entsteht auch ein höheres Bildrauschen und bei Gegenlicht entstehen deutlich sichtbare Bildfehler)

Bildverwaltungs-Software Lightroom (oder anderes Foto-Verwaltungsprogramm)

Für das Sortieren und Auswählen der Aufnahmen ist eine Foto-Bibliothekssoftware wie Adobe Lightroom empfehlenswert (freie Alternative: Darktable). Damit können die Vielzahl an Aufnahmen (pro Motiv 21 Dateien bei Belichtungsreihen mit je 3 Fotos und 7 Bildern pro Panorama) im Griff behalten werden. Außerdem können bei RAW-Aufnahmen neben grundlegenden Bearbeitungen wie Anpassen von Helligkeit und Farbtemperatur auch Objektivkorrekturen durchgeführt werden (grün/lila Ränder bei Gegenlicht (chromatische Abberationen/purple fringing) und Verzerrungen). Lightroom ermöglicht außerdem das Zusammensetzen von unterschiedlich belichteten Aufnahmen zu einem HDR.

Panorama-Software PTGui

Mit PTGui können Aufnahmen zusammengefügt und korrigiert werden. Die Software erkennt dabei automatisch überlappende Bildinhalte und bietet viele Möglichkeiten, die Aufnahmen zu korrigieren. Mit der kostenfreien Testversion kann der volle Funktionsumfang ausprobiert werden.

Bildbearbeitungs-Software: Photoshop

Um aus dem 360° Panorama das Stativ im unteren Bildbereich zu entfernen oder andere Bildfehler zu korrigieren kann im 3D-Arbeitsbereich von Photoshop mit dem Kopierstempel gearbeitet werden.

360° Tour Software: Marzipano (alternativ KRPano)

Marzipano ist ein auf Javascript basierender 360° Media Viewer für Webseiten. Über das Marzipano Tool können über eine grafische Oberfläche 360° Bilder importiert und mit Hinweisen und Sprungmarken versehen werden um so eine Tour zu erstellen. Achtung: Marzipano unterstützt keine Import Funktion für bestehende Projekte. Anpassungen an exportieren Touren können nur auf Code-Ebene eigenständig durchgeführt werden. Daher ist es empfehlenswert die Tour genau zu planen und alle Hinweise und Sprungmarken vorzubereiten.

360° Tour Betrachtung: Browser + Web Server Plugin (zum Testen)

Während der Erstellung der Tour sollte das Projekt exportiert und getestet werden. Das kann auf einem eigenen Webserver geschehen oder über eine Erweiterung auch ganz einfach in Google Chrome (App: „web server for chrome“).

Phasen der Planung und Umsetzung einer 360° Tour

Im Folgenden eine Auflistung der notwendigen Schritte zur Umsetzung einer 360° Tour mit Fragen und Tipps zur Orientierung und Planung.

• Szenen planen
  • Welche Orte sollen gezeigt werden? Welche Bildinhalte sind an welcher Stelle relevant?
  • Welcher Standpunkt ist für die Kamera ist optimal?
    Die Kamera sollte nicht zu nah und nicht zu weit weg vom eigentlichen Motiv sein. Außerdem sollte darauf geachtet werden, dass nichts Relevantes durch den ausgewählten Blickwinkel verdeckt wird.
• Szene / Raum ausstatten
  • Welche Gegenstände und Elemente im Raum sind überflüssig?
    Bei der Gestaltung des Raums sollte, wenn möglich, versucht werden zu viele Details zu vermeiden. Das erleichtert den Betrachtenden einen schnellen Überblick zu bekommen. Dabei sollte der Fokus möglichst auf die relevante Bildbestandteile gelenkt werden. Manchmal macht es Sinn, Objekte zu ergänzen, um damit die Szene verständlicher zu machen.
  • Weitere Tipps:
    • Sind Bildschirme oder Projektionsflächen zu sehen, können darauf beispielhafte Inhalte dargestellt werden. Alternativ kann auch bei der Bearbeitung der Bilder nachträglich ein Inhalt eingefügt werden.
• Fotografieren
  • Nodalpunktadapter einrichten (Kamera hochkant)
  • Belichtung festlegen (Belichtungsreihe bei großen Helligkeitsunterschieden, wie z.B. Fenster)
  • Fokus manuell einstellen
  • Testaufnahme machen und am Rechner prüfen
  • Kamera 5° nach unten neigen
  • 6 Fotos alle 60° und ein Foto senkrecht nach oben
• Fotos Bearbeiten
  • Lightroom:
    • Importieren
    • Auswählen und ggf. Dateien nach Szenen umbenennen (macht Zuordnung einfacher)
    • Bei Belichtungsreihen: HDR erstellen ( -> DNG)
    • Helligkeit & Farben anpassen
    • Objektivkorrekturen (Chromatische Aberrationen)
    • Exportieren (TIFF)
  • PTGui
    • Alle Bilder einer Szene importieren (7 TIFFs)
    • Panorama einrichten (Objektiv wird i.d.R. automatisch erkannt, bei manuellen Objektiven Brennweite festlegen)
    • Bilder ausrichten
    • Aufnahme in Panorama-Editor prüfen
    • Vorschau erstellen und prüfen
    • Bei Bedarf: Kontrollpunkte optimieren
    • Panorama erstellen (PSD, 16bit)
  • Photoshop
    • in 8bit konvertieren
    • 3D->Kugelpanorama ->Neue Panorama-Ebene aus ausgewählten Ebenen (in 3D Arbeitsbereich wechseln)
    • Neue Ebene erstellen
    • Mit Stempelwerkzeug Korrekturen vornehmen (Stativ entfernen)
    • Mit darunter liegender auf eine Ebene reduzieren
    • 3D->Kugelpanorama->Panorama exportieren
• Tour erstellen mit Marzipano
  • Achtung: Marzipano unterstützt kein Speichern und Laden
    Die Tour kann im Browser erstellt und exportiert werden
    Spätere Anpassungen müssen ohne grafische Oberfläche gemacht werden
  • Alle Materialien und Texte bereithalten
  • Tool aufrufen
  • Panoramas hochladen (verschiedene Größen werden im Hintergrund erstellt)
  • Autorotate deaktivieren
  • Szenen benennen und Reihenfolge anpassen
  • „Set initial view“ (Ausschnitt der bei Aufrufen der Szene gezeigt wird)
  • „Link Hotspots“ hinzufügen (Sprung von einer Szene in die Nächste)
  • „Info Hotspots“ hinzufügen
  • Exportieren
  • Browser nicht schließen, Projekt geöffnet lassen!
  • Tour testen (Chrome + Addon oder auf Webserver)
• Tour auf Webserver hochladen und veröffentlichen
• Tour korrigieren
  • Informationen von Hotspots liegen in JSON Datei vor
  • Texte können in einem Texteditor einfach korrigiert werden
  • Neue Hotspots hinzufügen via „Erraten“ von Koordinaten oder durch erneutes Hochladen des Panoramas in einem neuen Projekt in Marzipano, dort anschließend Hotspots einfügen, das Projekt herunterladen und die entsprechenden Stellen in der data.js kopieren

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Der Beitrag wurde veröffentlicht im September 2022 und zuletzt aktualisiert im November 2022.