Проекции фишай-объективов, или занимательная геометрия широких углов обзора. Статья от читателя Радоживы

Статью на данную тему специально для Радоживы подготовил Виктор Фрай.

Обычно классификация фишаев сводится к двум словам: «циркулярный» и «диагональный». Однако же, если вам доводилось снимать на разные фишаи, вы, возможно, могли заметить, что характер специфичных искажений пространства у них неодинаков. Как эти различия можно описать? От чего они зависят? Давайте же узнаем!

Часть 1: теория

Проективная геометрия – весьма обширная тема, упоминание о которой наверняка вызовет у многих студентов нервный тик и неприятные флэшбеки. К счастью, глубоко погружаться в неё нам не потребуется, поскольку оптически, «в стекле», можно воплотить всего лишь пять различных проекций.

1. Ортоскопическая

Привычное прямолинейное изображение без дисторсии (ну, в идеале, конечно же). Ничего другого не было бы и нужно, да вот только широких углов обзора так достичь не получится: лучшие прямолинейные широкоугольные объективы с трудом преодолевают отметку в 120°, при этом отличаются большими размерами и малодоступны для простых смертных по цене.

Canon 11-24/4 и Laowa 12/2.8 – «широкие» объективы, не являющиеся фишаями.

2. Стереографическая

Минимальная дисторсия, при этом – максимальный угол обзора на равном фокусном расстоянии. Пожалуй, предпочтительный вариант для художественной фотографии. Единственный минус – объекты в центре кадра смотрятся очень уж маленькими.

На данный момент объективы с такой проекцией де-юре являются эксклюзивом компании Samyang, однако на Aliexpress присутствует большое количество клонов китайского происхождения. Возможно, корейцы таким образом утилизируют линзоблоки, которые не прошли их контроль качества?

Samyang 8/3.5 – типичный представитель семейства корейских стереографических фишаев.

3. Эквидистантная

Проекция-«середнячок» по всем параметрам. Математически выражается проще всего. Часто встречалась на первых фишай-объективах середины XX века; именно с такой проекцией конструировались прототипы с самыми широкими углами обзора, вплоть до 270°. Сегодня применяется намного реже, примером подобного объектива может служить Пеленг, а также, на удивление, оптика GoPro (по крайней мере, третьего и четвёртого поколений).

Почему-то все такие объективы – циркулярные.

Пеленг на кропе. Диагональная версия, кстати, явно ближе к следующему пункту.

4. Азимутальная (равноугловая)

Проекция с самым сильным сжатием по краям и самым сильным искривлением прямых линий. Угол обзора, соответственно, самый маленький. При этом, её оптическое воплощение получается легче, компактнее и дешевле других. Именно поэтому подавляющее большинство современных фишаев имеет как раз такую проекцию. (Точнее, нечто среднее между ней и предыдущим пунктом, если уж совсем углубляться в детали.)

Невооружённым глазом видно, что Nikkor 10.5/2.8 «гнёт» сильнее, чем Пеленг и Самъянг.

5. Ортографическая

«Сильнее сильного». Концепция фишая, доведённая до логического предела. Изображение производит впечатление нарисованного на шаре.

Такие объективы практически не имеют виньетирования, а яркость изображения равномерна по всему полю. Схема была разработана Nikon в 1960-х, оригинальный 10 mm f/5.6 OP предназначался для научных исследований и имел, помимо необычной проекции, такую инновацию, как первый в мировой практике асферический элемент. Тогда, конечно, ни о каких пластиковых нашлёпках речи не шло, трудолюбивые японские рабочие вытачивали линзы вручную в количестве лишь нескольких штук в год, и сегодня эти объективы стоят в несколько раз дороже эквивалента своей массы в золоте.

Так бы и осталась ортографическая проекция одним из белых единорогов всего мирового фотосообщества, но в 2012 году небольшая японская фирма Yasuhara выпустила объектив Madoka 180, который, как вы можете догадаться, стал вторым её представителем. Линза совершенно не «эзотерическая», доступна на Ebay примерно за 15-20 тысяч рублей на момент написания статьи. Так что если кто-то из уважаемых читателей занимается фотометрическими исследованиями – теперь вы знаете, что искать 😊

Если Святого Грааля не существует, тогда что это?!

Часть 2: практика

Хорошо, про функции почитали, на картиночки посмотрели. Как можно прочувствовать это всё самостоятельно? Неужели придётся искать и тестировать четыре разных фишая? К счастью, на помощь может прийти вычислительная фотография, а если говорить по-просту – то софт для склеивания панорам.

Я использовал свободный интерфейс к PanoTools, который носит название Hugin. Отправной точкой для экспериментов послужила вот такая панорама двора.

Начнём со стереографической проекции.

Угол обзора – моё почтение! Особенно по вертикали. В кадр влезли две клумбы, которые в проекции «Equirectangular» обрезало, да и дом справа поместился почти полностью. Однако в программной реализации этой проекции за угол обзора пришлось заплатить разрешением: из всех пяти файлов оно получилось самым низким.

Эквидистантная:

Это уже больше похоже на то, что обычно приходит в голову при произнесении слова «фишай». Угол обзора – меньше, искажения – больше… Некоторым утешением может служить лишь то, что горка в центре кадра смотрится крупнее, чем в стереографической проекции.

Равноугловая:

Объекты по краям кадра искажены ещё больше, угол обзора – ещё меньше.

И, наконец, ортографическая проекция:

Искажения по краям становятся экстремальными (посмотрите на клумбу в левом нижнем углу!), а обзор – совсем небольшим, зато центр – практически прямолинейный. И ещё, кстати, следует заметить, что в Hugin’овской реализации этой проекции разрешение стабильно получается самым высоким из всех. Не знаю уж, как с этим дела обстоят у Nikkor OP и Madok’и.

Итоги

Как было сказано в начале, тема проекций – сложная и матаноёмкая. Фактически, сейчас мы затронули лишь самые её основы. Но даже такого рассказа на русском языке до сих пор не было.

Неоценимо полезным при подготовке данной статьи оказался сайт Мишеля Тоби, а также старая-добрая Википедия. К ним я и отсылаю всех, кто хотел бы погрузиться в тему глубже.

Благодарю за внимание.

Больше обзоров от читателей Радоживы найдете здесь.