Fotosfeer: hoe je smartphone een 360 graden-foto maakt
Stel je voor dat je midden in een kamer staat en met je telefoon foto's maakt van elke muur, het plafond en de vloer. Als je die foto's daarna aan elkaar zou kunnen plakken tot één naadloos beeld, zou je een soort digitale bel om je heen creëren waarin je kunt rondkijken alsof je er zelf nog steeds staat. Dat is precies wat een fotosfeer is: een 360 graden-foto die je met een gewone smartphonecamera maakt en die je achteraf in alle richtingen kunt bekijken.
De term is de Nederlandse vertaling van Photo Sphere, een functie die Google eind 2012 introduceerde. In plaats van één plaatje te schieten, maakt de telefoon tientallen losse foto's terwijl je toestel ronddraait. Software voegt die foto's daarna samen tot één bolvormig panorama. Het resultaat is geen platte foto meer, maar een omgeving die je met je vinger kunt ronddraaien, alsof je in een klein digitaal universum kijkt.
Wat is het precies?
Een fotosfeer ontstaat in een paar stappen. Eerst opent de gebruiker een camera-app met een speciale modus. Op het scherm verschijnt vaak een raster van puntjes of een cirkel die aangeeft welke richtingen nog gefotografeerd moeten worden: boven, onder, links, rechts en alles ertussenin.
Terwijl de gebruiker de telefoon langzaam ronddraait, maakt de camera automatisch tientallen losse opnames. De gyroscoop en versnellingsmeter in de telefoon — de sensoren die ook bijhouden hoe je toestel gekanteld wordt voor bijvoorbeeld het draaien van het scherm — registreren precies in welke richting elke foto is genomen.
Daarna komt het echte rekenwerk: stitching-software (letterlijk 'aan elkaar naaien') zoekt overlappende punten tussen de losse foto's, zoals een hoek van een tafel of een randje van een raamkozijn dat op twee foto's tegelijk voorkomt. Op basis van die gedeelde punten worden de beelden uitgelijnd, vervormd en aan elkaar geplakt tot één geheel.
Het eindresultaat wordt meestal opgeslagen als een zogeheten equirectangulaire projectie: een plat, rechthoekig beeld met een verhouding van 2:1, vergelijkbaar met hoe een platte wereldkaart de ronde aarde weergeeft. Een viewer-app of website wikkelt dat platte beeld vervolgens virtueel om een bol heen, zodat de kijker met sleepbewegingen in elke richting kan rondkijken.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel was democratisering: 360 graden-fotografie bestond al veel langer, maar vereiste dure speciale camera's, statieven en professionele stitching-software. Door de techniek in een gewone telefoon te bouwen, kon iedereen zonder extra apparatuur een omgeving vastleggen.
Voor Google zat er een specifiek belang achter: het bedrijf wilde gebruikers laten bijdragen aan Street View, de dienst binnen Google Maps waarmee je straten en gebouwen van binnenuit kunt bekijken. Street View-auto's met camera's op het dak kunnen niet overal komen — binnen in winkels, op wandelpaden, in natuurgebieden. Door gewone mensen fotosferen te laten maken en uploaden, kon Google die witte vlekken laten opvullen door de gebruikers zelf.
Daarnaast paste de techniek in een bredere ambitie rond meeslepende (immersieve) media: dezelfde bolvormige beelden konden ook bekeken worden in eenvoudige vr-kijkers zoals Google Cardboard, waarmee je met een telefoon in een goedkope kartonnen bril het gevoel kreeg midden in de foto te staan.
Voorbeelden uit de praktijk
Google introduceerde Photo Sphere in december 2012 als onderdeel van Android 4.2 ('Jelly Bean'), voor het eerst beschikbaar op de Nexus-toestellen van dat moment. Gebruikers konden hun fotosferen direct koppelen aan een locatie op Google Maps, waar ze zichtbaar werden als aanvulling op officiële Street View-beelden.
Omdat iOS-toestellen deze functie niet standaard hadden, bracht Google in 2014 een losse app uit, de 'Photo Sphere Camera', speciaal voor iPhone-gebruikers.
In 2015 volgde Google Cardboard Camera, een verwante toepassing die niet alleen een bolvormig beeld maakte maar ook diepte-informatie vastlegde, waardoor het resultaat in een vr-bril een licht driedimensionaal effect kreeg.
Los van Google ontstonden er ook toestellen die hetzelfde resultaat bereiken zonder dat de gebruiker hoeft rond te draaien: de Ricoh Theta (vanaf 2013) en de Samsung Gear 360 (2016) gebruiken twee tegenover elkaar geplaatste fisheye-lenzen die in één keer bijna de hele omgeving vastleggen, waarna alleen nog een lichte stitching nodig is.
Ook op sociale media werd de techniek zichtbaar: Facebook voegde vanaf 2015 ondersteuning toe voor 360 graden-foto's en -video's in de tijdlijn, gebruikmakend van dezelfde equirectangulaire beeldformaten.
Hoe ver is de techniek?
De onderliggende technologie is inmiddels volwassen en breed beschikbaar. Wat ooit een aparte, opvallende functie was, is grotendeels opgegaan in bredere camerasoftware: veel telefoons bieden nu gewoon een panorama- of 360 graden-modus, zonder dat 'fotosfeer' nog als apart merk of knop wordt getoond. Google heeft de losstaande Photo Sphere-modus in latere versies van zijn Camera-app zelfs verwijderd of verstopt, ten gunste van eenvoudigere panoramafuncties.
De techniek kent een aantal hardnekkige beperkingen. Omdat een fotosfeer uit losse, na elkaar genomen foto's bestaat, zorgen bewegende objecten — voorbijgangers, rijdende auto's, wapperende bladeren — vaak voor vervormingen of dubbele beelden (ghosting) op de plek waar de naden van de stitching vallen. Ook parallax, het verschijnsel dat dichtbij gelegen objecten vanuit verschillende hoeken net iets anders lijken te staan dan verder weg gelegen objecten, kan storende vervormingen opleveren wanneer de telefoon niet exact om zijn eigen middelpunt draait.
Camera's met meerdere lenzen die gelijktijdig opnemen, zoals de Ricoh Theta of Insta360-modellen, omzeilen een deel van dit probleem simpelweg door alles in één moment vast te leggen in plaats van na elkaar. Dat verklaart waarom dergelijke gespecialiseerde 360-camera's, ondanks de opkomst van softwarematige oplossingen op telefoons, nog altijd bestaan en gebruikt worden door professionals in vastgoed, toerisme en journalistiek.
Een bredere trend is dat losse fotosfeer-functies langzaam worden ingehaald door geavanceerdere driedimensionale scantechnieken. Nieuwere telefoons met LiDAR-sensoren of dieptecamera's kunnen niet alleen een bolvormig beeld maken, maar ook een echt driedimensionaal model van een ruimte opbouwen — een stap verder dan de platte, om een bol gewikkelde foto die een klassieke fotosfeer oplevert.
Wie werken eraan?
Google blijft de belangrijkste partij achter de oorspronkelijke Photo Sphere-technologie, via de teams achter Google Maps en Street View. Het bedrijf onderhoudt ook de mogelijkheid voor gebruikers om bijgedragen 360-beelden te blijven uploaden naar Street View.
Op het vlak van hardware zijn Japanse en Aziatische fabrikanten toonaangevend: Ricoh met zijn Theta-serie, Samsung met de (inmiddels gestopte) Gear 360, en het Chinese Insta360, dat uitgegroeid is tot een van de grootste spelers in consumenten- en prosumer 360-camera's.
Het wetenschappelijke fundament onder de stitching-algoritmes komt grotendeels uit de computervisie-onderzoekswereld. Werk aan puntherkenning in beelden (feature detection), zoals het invloedrijke SIFT-algoritme van onderzoeker David Lowe, en panorama-onderzoek van onder meer Richard Szeliski bij Microsoft Research, vormt de basis waarop veel commerciële stitching-software voortbouwt.
Meta (voorheen Facebook) heeft eigen ondersteuning voor 360-media ontwikkeld voor zowel zijn sociale platforms als zijn Oculus/Quest vr-headsets, waarmee de link tussen platte fotosferen en volwaardige virtual reality verder is uitgebouwd.