2020年11月8日日曜日

Googleマップと360度写真

今回はGoogleのStreet Viewのような360度写真を撮影する方法についての話題です。
360度写真は今では一般的に知られる存在になりましたが、やっぱりGoogleマップのストリートビューで認識が広まったものだと思います。


と、言うわけで今回のテーマは「Googleマップと360度写真」です。
…とは言っても撮り方を細かく説明はしていません。具体的な方法は本文中にある別ブログへのリンク先をご覧下さい。
ここでは360度写真のこれまでの流れ・概要の説明になります。
 
 
 
 1  360度写真について

 1-1  歴史
本題に入る前に360度写真について簡単に説明しておきます。
360度写真はパノラマ写真の発展形みたいなものと思えば良いですが、そもそものパノラマの歴史は意外と古く1792年にスコットランドの写実主義画家ロバート・パーカーが円筒形の壁の内側に描いた街の風景が始まりです。
ギリシャ語でパーン(全て)のラマー(眺め)が語源です。

ここで扱う360度写真は当然壁画ではなくWeb上で閲覧できるもので当初はVRと呼んでいましたが、現在ではVRが指し示すものが多岐にわたっているので混乱を避けるためVRと置き換え表現はしなくなりました。


 1-2  それはQuickTimeから始まった
尚、現在のWebで見せるカタチでの360度写真は1995年のApple QuickTime2.0が出発点です。
現在360度写真撮影している殆どの人は知らないようですがここでもAppleが出てきます。
但し、最初のVRは水平方向のみ360度…つまり円筒形のものなので上下に向けることはできませんでした。
※また3年ほど後…MacOS7.6の頃にQuickTime VR Authoring StudioというQuickTime VRに特化したオーサリングソフトをAppleが出しています。


 1-3  QuickTime5.0 CubicVRで全天周写真が広まりだした 
その後、VRMLやDirectorで天頂〜地軸にも対応した球状…つまり全天周が可能になり、QuickTime5.0のCubicVRでついに360度写真は市民権を得ます。
通常の写真をつなぎ合わせ(スティッチ)るツールが出始めたのもこの頃です。
※もちろんVRMLやDirectorでも写真の扱いはできますがこちらはCG利用が主です。

QuickTime5のCubicVR…なぜキュービックと言うのかは下の画像を見ればわかると思いますが、3次元空間を箱に見立て6面展開で表現し理解しやすくしています。

 
Googleマップにアップしてあるこの360度写真はこちらをご覧下さい
 
QuickTime Cubic VRは三次元の音像配置もできたので閲覧者が見ている視界に合わせた音を埋め込むこともできました。
 
この.movのCubic VRは数年の間360度写真制作&閲覧の標準手段になっていましたが、AppleがQuickTimeへ力を入れなくなった & Windows版サポート停止のためアンインストール推奨を始めたあたりで交代するようにGoogle ストリートビューが出てきたため、急速にGoogleのPhotosphereXMPによるものへ標準が置き換わっていきました。
ですが、nadirの編集に都合が良いので現在も制作の場ではCube mapとして重宝されています。


 1-4  Googleストリートビューの登場で360度写真の標準が一気にこちらへ
前述QuickTime CubicVRはPCにQuickTimeが入っていないと再生できませんからWindowsの場合は別途インストールが必要になります。
このため360度写真はWindows環境ではあまり馴染みがなかったのですがGoogleのストリートビューは煩わしいインストールの必要がなくなります。

GoogleストリートビューはJPEGで2:1のEquirectangular(正距円筒図法)にPhotosphere XMPを組み込んで360度写真の再現を可能としています。

2:1のEquirectangular…これにPhotosphereXMLを組み込むとGoogleマップ上で360度写真になります。ついでに言うとGoogleフォトにアップしても360度写真として見れます。

このEquirectangular自体は昔からある投影法の一種で世界地図にも使われていますから360度写真(全天周写真)のフォーマットとしての採用も自然なもので、当初から…つまりVRMLやDirectorの頃から360度写真で使われていた画像フォーマットでした。



 2  撮影方法(ラインスキャン式)

 2-1  直接Equirectangular(正距円筒図法)を撮影する方法を検討する
数年遡ってまたVRML・Director〜CubicVRの頃に話を戻します。
Equirectangularの写真…とは言ってもこれを撮影できるカメラは実在しなかったのですが、どうすれば実現できるのか?…その方法は比較的イメージしやすい簡単なものです。

理屈の上ではイメージスキャナーの空間版です。
コピー機も同じ原理ですが、一列に並んだセンサーが原稿をスキャンしていきますよね。
これを三次元の空間に当てはめるのですが、昔からあるスイング式パノラマカメラがそれに近いです。
レンズを左右にスイングしフィルムに撮像。そしてパノラマ写真を撮ることができます。


 2-2  カメラヘッドを360度回転させて空間を撮る
これを参考にしデジタルで球状写真(Equirectangula)を撮るには・・・・
  • 魚眼レンズで真上〜真下まで見ることができるようにすること。
  • 左右のスイングではなく360度回転させること。
  • イメージセンサーは縦1列のみで良い。
この3点を満たせれば可能だということがわかってきます。
言葉で表現するならばラインスキャンカメラです。


具体的には対角魚眼レンズを装着・ラインセンサーを持つカメラヘッドを360度回転させて空間をスキャニング…です。
私が使っていた機材では2億ピクセルのEquirectangularを出力できました。

どうやって撮影していくのかはこの動画をご覧下さい。

但し、、空間をスキャニングするとは言ってもカメラヘッドを一周させる時間が必要となるので周囲が動いている状態…例えば人や車が行き交う場所での撮影には向きません
一周させるための時間は明るさや設定によって違いますが最大で8分くらい要します。

※スキャンカメラについては別ページに詳細をまとめています。部活当日リンクを出します。
開発現場の話題が中心となるので一般公開はしていません。

この方式は可動部分を含むため構造が複雑で機材として特殊すぎるため個人所有できるような気軽さはありません。
また、コストの問題もあって一般化は期待できませんでした。
ちょうど市販のデジタル一眼レフカメラとレンズの組み合わせでも高精細な360度写真が撮れる環境が整いつつあった(下の 3-2 の頃)ので360度写真撮影はそちらへトレンド移行していきます。



 3  撮影方法(普通のカメラを使う)

 3-1  市販の一般的なカメラを使って撮影する方法
この方法で最初に出てきたのはニコンのコンパクトデジタルカメラCOOLPIX + フィッシュアイコンバータの組み合わせです。


国内外問わずCOOLPIX990〜COOLPIX5400あたりに人気があったようです。
写真はCOOLPIX995とフィッスアイコンバーターを装着したCOOLPIX5400

周囲3、4面撮影でスティッチというのが多かったと思いますが、高解像度化を狙って天頂も撮ってスティッチを行うケースもありました。

パノラマヘッド(架台)はCOOLPIX○○等、対応カメラ用に位置決めされた取付穴が開けてあるものですぐに使用できるものでしたがこのてのアイテムはKAIDAN社などの海外製しかなかったと思います。
 
※ 過去、一瞬で消えましたがコンパクトデジタルカメラを使ってワンショットで360度写真を撮るレンズが存在していました。
アイデア品でしたが360度の情報を1フレームに収めるため画質低下は避けられなく定着しませんでした。
※ Fisheyeレンズで前後の二面を撮った後の処理…つまり貼り合わせを行うサービスも存在しました。利用したことはありませんが1枚単位でけっこう高い費用だった記憶があります。


 3-2  画質をもっと上げたい!
コンパクトデジタルカメラではなくデジタル一眼(デジイチ)を使って元素材レベルから画質をあげれば作成できる360度写真ももっと高精細に!…という流れが急速に広まってデジイチ + SIGMAのフィッシュアイレンズを使う方法に人気が出始めます。

中初級者向けの廉価なデジタル一眼レフ…EOS 10DやKiss Digitalが登場した2003年〜 この流れができたのは2004年あたりからだと思いますが、DeFishやPTGui等の本格的なスティッチソフトの存在もこれを後押ししました。

EOS Kiss Digital N + SIGMA8ミリ

EOS 1Ds markII  + SIGMA24ミリ

この方法では写真(上左)のスタイル…円形魚眼を使用して周囲4面〜6面の撮影が一般的ですが、更に解像度を上げるならば写真(上右)のようにフルサイズ + 標準レンズ〜広角レンズで仰俯角多面撮りに行き着きます。
※ちなみにSecond Lifeの360度写真撮影は仰俯角多面撮りで行います。

2006年に行った実験では1Ds markII + 50ミリで50枚程度の仰俯角多面撮りをしてスティッチした結果 4億7000万ピクセルのEquirectangularを作成することができました。

2020年現在、Googleマップにアップされている(デジイチを用いた)360度写真は3200万〜7200万ピクセルですから仰俯角多面撮りの桁違い効果がわかると思います。
※THETAを使ってるものは740万ピクセル〜

通常のデジカメ(デジイチ)を使った360度写真作成〜Googleマップへの投稿について具体的な方法はこちらにまとめています。


 4 
 撮影方法(ワンショット)

 4-1  市販のワンショットカメラで気軽に360度写真を撮る
ワンショット機材はまだ使ったことがないので以下はネットで探った限りの情報となりますが、今後の360度写真撮影は間違いなくこのワンショット撮影に絞られていくと思われます。

何より機材がコンパクトで廉価帯から存在しますし撮影もシャッター押すだけの簡単さです。各社から出ていますが日本で有名なものだとRICOHのTHETAがあげられます。
いくつかモデルが存在するので価格範囲がありますが約2万〜12万円なので、これから360度写真撮影始めるならまずはこれだと思います。
THETAの上位モデルは1型センサー(13.2mm×8.8mm)を使っていますが、それはコンパクトデジタルカメラでも上位機種の方で使われているサイズです。つまり画質が良いです。

THETAの利点はたくさんありますが、なにより使用者が多いので色々なTipsが紹介されています。多分これが一番のメリットです。
THETA人気をうけてGoogleマップへの360度写真アップ最低解像度が引き下げられたくらいです。…と言うと画質悪そうな印象ありますが改良重ねられた結果、今は実用レベルです。

何れにせよ総重量20kgを超えるスキャンカメラから始まった360度写真撮影機材もスマホと同じ重さのTHETAに…そこから更に小型軽量のペンサイズの360度カメラIQUIの誕生で本当に面白い市場になってきてると思います。
これでも撮影画像は5760×2880ピクセルです。
センサーもかなり小さいでしょうしこのピクセル数は360度写真として今の基準では決して高解像度とは言えませんが撮りたい時に「空間の情景がすぐ撮れる」のはかなり便利だと思います。

360度写真は空間のアーカイブですから通常の写真とはだいぶ異なります。
これだけは実際に自分で撮って…後で見てみた時でないとわからない部分です。


 4-2  自分も写ってしまいます。
ところでワンショットカメラの欠点ですが…
撮影時に自分も写ってしまうことです。
これは自分も写りたい(しかもメインで写りたい)パーティーやイベントのシーンなどでは利点でもあるんですけれど、Googleマップにアップする「案内写真」に自分が登場するのはあんまり良くありません。
Googleマップのような公共性地図は個人的都合をアップする場ではないので・・・・

〜解決策〜
一応、THETAなどではワイヤレスで撮影できるのでTHETAを三脚にセットしてから自分は物陰に隠れてシャッターを…ということは可能です。
物陰に隠れなくても超広角の中で10m近く離れれば人も米粒程度になるのでレタッチで消すこと自体たいした問題ではありません。

また、一部のTHETAにはフロント/リアで時間差をつけて撮影できるタイムシフトシューティング機能がプラグインで追加できるので撮影者が反対側に逃げることができます。


 4-3  ワンショットカメラを使って本来の性能以上の画質で撮れるのか?
理屈の上では問題なく撮れます。
ワンショットカメラはシャッター押すだけで360度写真撮れるのがメリットですが、180度×2面(フロント/リア)で1枚の360度画像を作っています。

でも・・・「魚眼レンズを付けたカメラ」だと考えれば、、一眼レフで撮る時と同じように360度を4面くらいに分けて撮っていけば(もちろんワンショットではなくなりますしスティッチも必要ですが)画質を上げることは可能です。

※魚眼レンズは周囲の解像力がおちる性質があるのでかぶせるように撮ることによって画質向上が期待できます。


 4-4  ワンショットカメラで最高の画質を求めたいならば
ワンショットカメラは製品の形態としてはTHETAやIQUIのような180度二面・コンパクトなタイプが多いですが、Googleのストリートビュー機材のように多面で撮るタイプも存在します。
これは高画質化を狙ったモデルとなりますが、このようなモデルも数社から出ています。
但し30〜200万円くらいと高額になるのでビジネスに活用するためのカメラです。
画質としてはデジタル一眼で撮ったものに近いですが、ワンショットカメラの特徴を併せ持っていますから「高品質の写真を数mおきに連続して撮り続けていく」用途に適しています。
スティッチ(合成)はカメラ内でリアルタイムも可能です。



 5  GoogleのStreet View

 5-1  Google自らのStreet View撮影はどうやっているのか
街なかを走りまわるストリートビューカーは有名ですが、今や露店が並ぶお祭りの賑わいの中とか海上航路や富士山登頂コースまで・・・
とても車で行けない場所までストリートビューが撮られています。
それを行っている機材を紹介します。

Street View Car

trike・三輪自転車

snowmobile

trolley・手押し車

Trekkerバックパック

 5-2  Googleはこれら機材の貸出しを行っています
尚、Trike・snowmobile・Trolley・Trekkerバックパックは貸出可能です。
実際に貸出対応しているものはTrekkerバックパックのみですが、それ以外のタイプも状況によっては貸出可能…というスタンスのようです。
但しあくまでも公共性のある地図補完を意図したものですから貸出の際の審査はあります。


 5-3  ストリートビューは定期的に撮り直しています。(タイムマシンについて)
スパンは地域で異なりますがGoogleは同じコースを何度もまわってきています✿
毎年来る地域もあれば2、3年に1度来るところも…という感じです。
同じ箇所を複数回撮りにきている場所ではストリートビューを表示している画面の左上に時計マークが出ています。(PCのGoogleマップでストリートビューを表示した場合)

これをタイムマシンと呼んでいますが一般の認定フォトグラファーの投稿写真も適用されます。但しコンステレーションされている必要があります。

コンステレーションと言うのは公式のストリートビューのように矢印で移動できるようにした状態という意味です。(ある箇所を移動しながら360度写真を複数枚撮って接続したセット)


 6 
 認定フォトグラファー

 6-1  認定フォトグラファーとは?
自分で撮った360度写真をGoogle Mapにアップ・公開を続けていると認定フォトグラファーになることができますが、権限が上位に…という意味ではないので別にこれにならなくてもGoogleマップへの360度写真アップ・公開自体は可能です。
でも認定フォトグラファーを取得すればGoogle リストに名前追加が行われ、ストリートビュー撮影でビジネスできるようになります。


 6-2  認定フォトグラファーを取得する方法
360度写真を50枚! Google Mapにアップしていけば取得権利が得られます。
但し、アップする360度写真について以下のルールが存在します。(この記事を書いている時点の情報なので今後変わる可能性があります。)
  • 写真の解像度は7.5 MP(3,840×1,920pixのEquirectangular)以上
  • Equirectangularなので必然的にアスペクト比は2:1(これ以外はNG)
  • 水平線付近に画像の隙間がない
  • スティッチに大きいズレがないこと
  • なるべくHDRを利用し明るい部分も暗い部分も十分に細部を判別できる
  • 鮮明さ(手ぶれや被写体ぶれがなく、ピントが合っている)
  • 閲覧の妨げとなる効果やフィルタが適用されていない
  • 結合された 360度写真内に視線を妨げるものがない
  • 室内では 1 メートル間隔で、屋外では 3 メートルおきに撮影する
  • 画像の撮影範囲を道路まで広げて、Google マップで結合しやすくする
  • 写真に映る人や場所に掲載許可を取る
  • 地理上の正確な位置に画像を配置する
  • コンピュータで生成された場所を使用していない
  • 帰属情報の表示は下端部分に収める
  • 攻撃的または違法なコンテンツを含んでいない
  • 認定を受けた場合は、Google のセールスおよびブランディングのガイドラインに準拠する必要がある
…と項目はたくさんありますが、不特定多数の人々の顔が(判別できるほどの)アップで写っていない写真をアップしていけば50枚に達した時点で認定フォトグラファーになれます。
また、アート作品提出の場ではないことは意識しておいた方が良いです。



 7  まとめ

 7-1  撮影機材はTHETAでいいと思います。
とりあえずシャッター押せばそれだけで360度写真を撮ってくれるワンショットカメラは複数のメーカーから出ていますけれど、総合的に考えて国内メーカーの製品であるTHETAを選択しておけば間違いないです。

THETAも上位機種は12万円ほどしますから、「それなら手持ちのデジイチで高画質で撮りたい!」と考えるならばTHETAにこだわらなくても良いのですが、デジイチを使う場合は他にいくつかの必要機材・ソフトウェアを揃える必要がるのでそれなりの予算が必要になります。

デジイチを使っての360度写真撮影は慣れればすごく簡単なのですが先ずはTHETAなどのワンショット式カメラがオススメです。
ちょっと試しに…であれば1万円台からあるので手が出しやすいですから。


 7-2  360度写真は人が画面に入るのは避けられない
観光地はもちろん街の中どこにでも人がいるので、そういう場所での360度写真撮影では画面に人が入るのを避けることはできません。
でも、超広角での撮影ですからほんの数m離れていれば案外気にならないものです。
 ともかく超間近で人の顔が入らないように… それだけを意識していれば大丈夫。
キホン的には不特定多数の人の顔はレタッチで処理が必要です。

尚、街の中の撮影で(画面に入らないように)意識しておくものが別にあります。
道の脇にぽつんと置かれているような宝くじ売り場は売り子さんが写らないように距離を離れて下さい。
それ以外でも写真に撮られネットで公開されることを嫌がる人は意外とたくさんいるので撮影中に何か言われることはあります。


 7-3 
 
Googleマップへのアップ
あたりまえですがGoogleアカウントは必要です。アカウント作成はこちらです
Googleマップへの360度写真のアップはPCでもスマホでもできますが、先ずはリスティングに紐付けして写真を投稿するのがわかりやすいと思います。
リスティングというのは地図上に表示されている施設名のことで、リスティングの詳細を開くと「写真を追加」という部分が出ているので案内に従ってアップするのみでOK。

もしも360度写真を数mおきに撮影していたのならぜひ接続を行って下さい。
コンステレーションと言いますが公式ストリートビューと同じように矢印で移動できるようになります。
接続にはストリートビューアプリを使います。(iOS版Android版
この公式ストリートビューアプリは動作の信頼性がすごく低いんですけれど、有料のサードパーティー版は操作が難解なのでストリートビューアプリで良いと思います。
 
 
 7-4  結局は撮影ボランティア活動(ローカルガイド)です。
ビジネスで店舗内などの撮影を依頼した顧客が いるのなら別ですが、そうでない場合はGoogleマップの情報を追加作業しているボランティアそのものです。
認定フォトグラファーとなり360度写真をアップしているとは言ってもGoogleマップにクチコミや写真を投稿していくローカルガイドの活動と変わりありません。
 
ローカルガイドにはその貢献度によってレベル1からスタート…レベル10まであります。 
何を投稿するかで付加されるポイントが異なります。
そのポイントのトータル数でレベルが変わっていきます。
ローカルガイドについてはこちらをご覧下さい。 

360度写真は「写真」として5ポイントなので通常の写真と変わりません。
例えばTHETAでシャッターボタン押しただけの360度写真もデジイチで枚数撮って時間かけて作った360度写真でも5ポイントです。

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