视界的极致 —— 理光THETA相机

之乎 | 2014.04开篇 2015.10更新 | 原篇为《视界的极致》，摘出有删改

第八个希腊字母 Θ ，读作“Theta”，中文音译“西塔”。小写可用于表示角度，大写则被用作世界地球日的标识。
这个字母也被作为理光于2013年发布的360度全景式相机（及相关系列）的名称（大陆译名似乎取作『景达』）。

这款相机最特别的地方就是，一次拍摄即可生成360度的全景照片，和制汉语称之为『全天球撮影』。

全天球概述

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介绍产品，先要补补课，了解一下背景知识。

投影补习课

即便是问一个不太懂摄影的人，视角最广的镜头是哪一类，可能也会给出『鱼眼镜头』的回答。

鱼眼镜头（Fish-eye Lens）是一类特殊的镜头，视角极广，而不像“正常”的镜头一般对于广阔的成像进行修正。这类镜头最早是为了气象观测记录目的设计出来——相机放在地上，镜头朝着天顶，来一张，就把两边从地平线开始的天穹都收录了进去。

拍摄的图片，一般以圆周鱼眼镜头表现，是这样的：

涵盖半天球180度范围的照片，最左边的点和最右边的点刚好位于拍摄点正对的两侧——简单点说，在拍摄位置，拍摄者平展双手，两手指尖的位置。

将这样的半天球视野压缩到在平面上显示，有两种效果：

• 一种是正投影而留下的球型图像，这样的鱼眼镜头被称作『圆周鱼眼』 Circular Fisheye ；
• 另一种则被称作『对角线鱼眼』 Full-frame Fisheye 。

那么，我们放下镜头极限的顾虑，如果将半天球的范围继续扩展，直到全天球的360度范围，还有办法展现吗？
答案是可以的。

全天球摄影

事实上这种照片的制作，在一些爱好者中相当流行，被称作 Little Planet 或者 Tiny Planet，也就是『小行星』。
最终照片大概是这个样子的：

这种照片，比鱼眼拍摄的照片更进一步，收录了以拍摄点出发的所有角度。而要在二维平面上展现，就使用了较为特殊的投影方式，叫做『球极平面投影』 （stereographic projection）。

这样的图片处理工作，如果在模拟时代，是很难想象的；感谢数码暗房，感谢数字化图形处理，这样的操作，在现代的个人电脑上即可实现。事实上，根据选取的中心不同，名称是有所区别的。以天底nadir为中心的图称作小行星，以天顶zenith为中心的图称作 Tube 。

图片来源

这样的图片其实有个特点，就是完整收录时，它的长宽比是2:1。
两种类型，都是相同的素材，可以根据需要，在数码暗房中自行变换。

理论说太多了，在实际中，以往拍摄这样的图片，是通过同一位置拍摄多张，后期拼接来实现的。
最简单的，是拍摄两张对立的鱼眼照片；但是鱼眼镜头其实保有量很小，所以更多的，是普通镜头拍摄然后叠加。

图片来源

全天球的拍摄，一般需要使用脚架和专门设计的云台；
部分熟练操作者，且没有太接近的前景时，也可以挑战无三脚架的手持拍摄。
这类摄影，可以被称作『Spherical Panorama』，或可按日文汉字译作『全天球』是最为理想可达。
我的朋友有一段用NEX-6拍摄全天球场景，点击观看。

事实上谷歌公司的开发者估计也玩这个，他们开发的APP『Photo Sphere』就可以让你的手机或者平板来进行拍摄，这个功能集成在安卓最新的相机中，同时也登陆了对家苹果的app store。

我朋友kmnet醉心全景摄影日久，在微信上开设公众号『全景旅行者』，如果读者对这方面有疑问，可以去骚扰他。

话说回来，理光公司的THETA相机，则不仅让这种照片制作变得简单，同时还以一种新的互动化方式来进行呈现。下面就说说THETA。

关于THETA

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设计演变

THETA机身在一个近乎板状的空间内完成了全景相机设计，相比同时代其他设计（参见『多镜头数码全景机』），确实非常吸睛。
那么，THETA究竟做了什么特别的设计？
首先请看官方的外部示意图：

镜头部：
因为单枚镜头无法在一次拍摄条件下完成全天球影像捕捉，所以自然会使用多镜头方案。
然而和使用普通镜头的常规方案不同，THETA设计更加回归问题本源——直接使用两枚鱼眼镜头拍摄吧～
可以看到，在一开始的技术验证机/试制品（Prototype）中，镜头部分类似双髻鲨头部（莫名想到本科时期做的小锤子），镜头前组伸出了中心位置过多。

图片来源

但即便是只有两枚镜头，它的镜后光路也不短，所以镜头轴线伸出部分会很长，这又是影响便携的一大障碍。
于是，在最终量产产品中，我们看到了采用了类似卡片机中使用的潜望式设计，利用反射光路，缩小了光学组的体积。

回溯来看，如果使用原型机的设计，双镜头接缝中间的位置不可避免会留出许多空白，增加全天球的拼合难度。

相比上一个段落说的全景拍摄方案，仅使用两枚镜头的设计，对于图像拼合的处理，有利有弊：

• 图像处理量减少了
• 拼合的精准要求增加了

两两拼合这个概念需要总数大于等于三才可以实现，而这就意味着THETA的双镜头设计要互相支援，各自负责半天球的空间成像。

事实上，THETA拍摄的画面也不是严格的全天球收录，这一点在日经BP的测试中有展现。

（其实日经BP的图是禁止转载，这里收录用于解释说明有法律风险，感兴趣的朋友还请移步注册观看）

除了设计上存在的障碍，倒不如说是一种刻意 —— 其自身机体位置不会在拍摄时收录，而使得最终画面显得更为完美。

偶有细心的人才会发问，『相机去哪里了？』。

THETA机身与参数

理光公司的THETA相机目前有3代：

• THETA（2013）
• THETA Model15（2014，也被称作 THETA m15 ）
• THETA S（2015）

第一代产品于2013年推出时十分轰动；
第二代产品则追加了多款机身颜色选择（蓝黄红，以及与初代一样的白色），并且加入了视频功能，单段限制3分钟，而2015年的固件更新延长到5分钟。这个『15』意义不明，但是也许是内部的迭代编号？我并没有看到这样的采访手记，只是推测。

第三代的THETA S产品，外观不变，感光元件升级到1/2.3英寸，镜头也对应传感器变化使用了新的设计，6群7枚，开放光圈达到F2。静止图像支持最高5376×2688分辨率，视频拍摄时间延长到15分。外观回归刚健朴实，只有黑色。

图片来源

其他方面：

• 最近对焦距离大约10cm，机器本身还具备正负两档的曝光补偿选项
• ISO100-1600
• 内置锂电池，使用机身底部的USB口充电。底部还有一个标准的三脚架孔位。新款的S型，底部还有HDMI的Type D接口。
• 外形尺寸约42×129×22.8mm，重95g。

操控方面，基本不需要取景，举起用拇指按快门即可。对于远程拍摄，架好用 app wifi 连接拍摄。目前遥控程序支持 Android 和 iOS ，Play商店 和 App Store 都有提供。中国大陆区的app是特别版本，无法连接海外购买机型。

全景相机

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顺便说说全景相机～
（这段落是我的好为人师的坏习惯，讲东西就把知道的背景给朋友们介绍清楚）
其实自19世纪以来，人们对于拍摄全景的热情就一直很高。

其中有两条分支：

• 一条是广角镜头拍摄，然后拼接（Image Stitching）——英文名其实非常有历史感，没错，一开始用的就是照片和胶带；
• 另外一条则是让镜头摇动起来，所谓 摇头机（Rotation Camera）是也。

前一条的玩法其实也延续到现在，使用诸如PTGui、hugin等基于开源Panorama Tools软件也可以在普通器材上完成『不得了的拍摄』，而且得益于技术的发展，拍摄稍加注意，就会得到比上方1851年照片更加天衣无缝的结果。

摇头式全景机

说来惭愧，自己另外有一篇《拼接与全景》，还在坑里未完成。里头有提及半自动摇头机的代表：

• Widelux (1958~2000，日产)
• Horizon (可追溯到1966，苏联产)

拍摄的时候，最前方的镜头与狭缝会转动，来在胶片上分别进行曝光，最后得到较大角度内的全景，当然，并不完全为环绕一圈的景物。
这样的摇头机，并不能用于动体拍摄，但是在风光展现上有其独特魅力。

行踪神秘的摄影师 Josef Koudelka （寇德卡） 也曾经用摇头机拍摄过不少作品。

这种超宽的图片，后来在诸如Xpan这样的机型，使用固定单镜头实现，成为了另外的风潮，此是后话，按下不表。
所以说往往大师都潮得很，看起来严肃，其实玩的东西啊『比你们高不知道哪里去了』～

另一方面，摇头机也没有消亡，很多会议或学校毕业的大合照场景，还需要请出摇头机来。上海的鲁班路附近，即有几张做全景的商行，专攻这方面市场。

线扫描数码全景机

摇头机到了数码时代，直接的继承者就是使用线性排列的一列传感器扫描来得到影像。
缺点一样是不能拍摄动体，但是可以在传感器技术相对不是很成熟的早期，得到一个等效较大画幅的效果。

这类相机一般会被称作『Rotating Line Camera』，比较有代表性的有Panoscan公司的产品。
有兴趣的可以自查（已经发现越扯越远了）。

多镜头数码全景机

以多镜头同时曝光，是近些年兴起的设计思路，解决了摇头机拍摄同时性不好的问题。

triops

triops是由Franziska Faoro团队推出的一个概念设计品，大概也是以早期的全景机为基础，拍出来的是360度一圈，但是没有天顶与地底的部分。

3枚镜头，水平方向上可以连接为360度的环形。
这个设计相当简洁，入围了 Braun Prize 2007，不过似乎只是概念设计，最终并未看到量产化的一天。

作为后话，Franziska Faoro这支团队后来还为诺基亚设计了801和1020，那些倒是量产了。

Panono

Panono是2013年底在indiegogo上筹款的项目，硬件上使用36枚镜头球形布置来进行拍摄之后合成，合成像素为一亿八千万。
一共筹款到了1,250,028美刀（$1,250,028USD raised by 2,608 people）。
摄像头众多(太多，36个啊！)，所以就布置成球，直径约11cm，重量300g。

因为镜头多，所以手持或者放置台上很容易有遮挡，一般拍摄都选择使用空抛然后触发快门来进行。

Bublcam

Bublcam比Panono摄像头少，使用4枚镜头实现，号称“零盲点”。支持TF扩展 。
支持Oculus Rift，可以用于创建AR。
说起来，再迟钝的人也应该看出来，今年AR和VR市场会有大量产品问世～

目前在kickstarter上筹款。补：808 backers pledged $346,122
据说主力人员之前是谷歌公司街景产品的干活～所以大概多少是有点相关。
而且他们的产品，目的性也很明确，就是全方位的视频交流，比如视频会议。

其他

在THETA发布之后，几乎雨后春笋一般，出现很多全景相机。
如Centr，以及在Photokina披露的一些，如GIROPTIC公司的“360Cam”，EyeSee360公司的“360Fly”等。

2014年的APEC会场也出现某国产产品，并且介绍中出现『720度』词汇。信息有限～
甚至还出现想拿多个GoPro组建阵列的方案。相信这些东西，对于关注科技新闻的朋友，也算是多有耳闻。

近闻（2015.06-09），国内有一创业型厂家，推出的全景相机，外观便是辨识度很高的双镜头设计（好像在哪里见过？），以及打出了4k视频的噱头 —— 前文也叙述过，这类图像生成的是2:1比例规格，与4k的分辨率并不搭边；提供的帧率，也是视频中罕见的18fps。在此不对创新性企业的所谓创新做评断，有兴趣的朋友可以自行搜索。

应用场景

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全景摄影，或者特别的，这种“一次快门成像”的全景相机，可以有什么样的应用呢？
脑补如下：

1. 建筑物室内展现
   日本还真的有房地产关系商做这方面尝试，zenkei。
2. 风景风貌记录
   日本有一个Space Balloon Project，用气象气球把东西带入高空的，曾经就带着小型化的THETA上去。
3. 纪实
   因为器材的发展，而导致摄影发生质变是有可能的。比如纪实摄影来说，摄影师毕竟还能保持自己对画面的控制，可以保持焦点，影响观众的观看。
   但是THETA的画面是观众自选的焦点，可能会有“1000个读者，1000个哈姆雷特”的效果。这样对纪实本身是好是坏？只能让时间来诉说。
   很有意思，今年国内的澎湃新闻开始用THETA作为纪实记录；它们也很务实，不进行补地操作，直接打了一个logo上去。
4. 运动相机
   

   

   比GoPro还广，有兴趣吗？

   
   图片来源
5. 全天球拍摄延时？
   这个想法曾经觉得是自己脑洞大，但是2015年3月，Youtube支持了全景视频回放，好像这个问题可以讨论了。（首批支持机型有：Giroptic 360cam、IC Real Tech Allie、Kodak SP360以及RICOH THETA）

此外，宝马已经使用THETA拍摄了广告宣传，相当有意思。

附件

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附件是用来改善体验的，或者说用来赚钱的好领域。大家有兴趣就随便看看吧～
挂链
感觉这是理光不厚道的地方，明明在机身上就可以直接完成的设计，另外做了一个附件出来。
当然，五色可选，对于现在把相机作为装饰的一部分的人们来说，也是一个可以打造的亮点。
五种颜色为：蓝橙绿黑灰 补：二代4色机型出来后，感觉搭配更多了(当然，我个人还是喜欢白色)

皮套
THETA两侧的鱼眼镜头外凸，虽然有做一定的防护设计，但是平常还是比较担心意外撞击的。
『鞘 -SAYA -』是专为THETA设计的皮革制套件

同时，日亚上还有『ABITAX 5720 Pocket LS』的软包可以考虑～

脚架
脚架其实是通用产品，但是如果一定要说给THETA找合适的，也有轻量级的脚架可以提及。
Manfrotto PIXI
曼富图推出的 MTPIXI 桌面三脚架是比较大众的选择，本来就是为CSC/EVIL这类微型相机设计的，使用于THETA这类相机也没有问题～

但是使用桌面三脚架的话，地面部分会有很大缩减。
于是可以考虑下面这款产品～

SLIK STAPOD
SLIK 记得是和图丽一个集团的，也是三脚架的老牌厂商，生产的这款三脚架其实更像一个能自行站立的独脚架。

自拍棒
没什么好说的……
THETA底部有标准孔，可以直接安装。

记得如果要自拍，不要把自己放在镜头完全侧面的位置。

云端设备
PQi Air Pen
这是PQI公司的个人云产品，基于一个微型AP，支持插入TF卡，做成一个共享存储。可以和THETA配合。

『扩展阅读』部分，我还加了两个有关THETA的破解控制研究。

防水壳
官方的附件『Hard Case TH-1』，防水壳，但是需要注意是防滴溅，而不能进行潜水浸泡。于2015年7月追加。3,250円。

其他

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THETA的画质，其实不是强项——如果你用惯了大传感器机型，来看THETA的画质，是很难满意的。
但是不是每个人都是全景车，可以带着复杂的设备出行；当去到一个广阔无边，或是终生难忘的地方，它可以在口袋里，大概是最好的状态。
理光公司也了解这一点，而要下手，传感器很重要；THETA S于是升级了。然而两枚鱼眼的方案，还是会有弱项，比如用镜头边缘拍摄，比中心自然是会差一些。不过还可以期待。

为什么写这篇？
因为觉得有意思，所以想介绍。
可是之前介绍起来，发现有太多的脉络要解释。
这个世界上不少有意思的东西，要用超过140个字节去描述；而不仅仅是快餐般地出现、然后消逝。

我写了维基的条目，不够；我去了展会询问工作人员，不够；还是有很多问题。
还好，这个世界上还有很多其他的好奇宝宝；把大家的发现集结起来，为它写一篇介绍。这样在未来的某个时点，可以帮助到别人。

本文图片来自官方、日经BP的报道、Watch Impress的相关报道以及维基媒体。

扩展阅读

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【拆解】全景相机RICOH THETA —— 日经BP （中道 理）
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/MAG/20131225/324779/
之乎之前在购物推荐网站写过的简单介绍
http://haitao.smzdm.com/youhui/91375
小さな惑星のように写る「ゼンズ・プラネット」 Watch Impress 关于『小行星摄影』的一篇专刊
http://dc.watch.impress.co.jp/docs/review/omoshiro/20140324_640465.html
拍摄全天球照片的相关器材准备
http://internet.watch.impress.co.jp/docs/column/chizu/20140206_634107.html
triops的介绍
http://www.franziskafaoro.de/casestudies/triops.html
Panono的筹款页面
https://www.indiegogo.com/projects/panono-panoramic-ball-camera
Bulbcam的筹款页面
https://www.kickstarter.com/projects/bublcam/bublcam-360o-camera-technology-for-everyone
关于THETA的hack研究
http://mobilehackerz.jp/contents/Review/RICOH_THETA
关于THETA的自制遥控器研究
http://mobilehackerz.jp/contents/Review/RICOH_THETA/Remote
Space Balloon Project 空间气球计划，使用THETA拍摄
http://goccojapan.com/sbp/