기타 지식

카린이 대신 쓰는김에 계속 쓰는 카메라 이야기. 4 렌즈에서 생기는 왜곡 -3 초광각을 넘어선 광각 촬영기법

 

안녕 개붕이들

 

이번이 아마도 풍경사진 관련된 마지막 글이되고,

 

다음번엔 인물 사진으로 돌아오게 될거 같아

 

지난번 글에서 처음 시작이된 개붕이가 다시 등장해줘서 기뻤어

 

이 개붕이가 써줬던 원글을 다시 링크를 걸어준다면

 

아래의 세 편이 있고,

 

서론

https://www.dogdrip.net/249697233

 

1탄 - 카메라 바디의 종류1

https://www.dogdrip.net/249775372

 

2탄 - 카메라 바디의 종류 2

https://www.dogdrip.net/251498131

 

내가 이 글들에 이어서 쓴 느낌으로 전에 쓴 글은

카린이가 안써줘서 쓰는 카메라 이야기. 1 렌즈의 화각, 밝기 심도.

https://www.dogdrip.net/375706197

 

 

카린이가 안써줘서 쓰는 카메라 이야기. 2 렌즈에서 생기는 왜곡 -1 기초원리.

https://www.dogdrip.net/377339179

 

카린이가 안써줘서 쓰는 카메라 이야기. 3 렌즈에서 생기는 왜곡 -2 화각 특성에 따라 담아보는 풍경사진.

https://www.dogdrip.net/380302351

 

 

이렇게 세편을 썼어, 지난글에서 원글 주인공이 돌아와줬기 때문에 이번부턴 제목을 쓰는김에 계속 쓰는으로 수정했다.

 

지난글에선 직선렌즈를 중심으로 어떤 풍경들을 담아내는지 화각에 따라서 적어봤었어

 

그리고 마지막엔 초광각을 넘어선 영역들에 대해서 이번글에서 다뤄보겠다고 했었지

 

직선렌즈들이 우리가 보는 시야와 거의 같은, 직선이 직선으로 표현되는 방식에 대한 글들 이었다면

 

이번 글들에 대한 내용은 아예 색다른 시도들에 대해서 이야기해볼거야.

 

 

그럼 이번글을 시작해볼게

 

 

0. 지난글 복습 + 추가설명, 화각영역에 따라 표현되는 영역의 특징

 

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지난번에 내가 이런 그림을 하나 그려서 보여줬었어, 

 

30 mm 렌즈로 찍은 영상이 우리가 눈으로 집중해서 인지하는 영역과 비슷하고, 나머지 영역은 주변으로 느껴지는 시야와 비슷하니까,

 

'초광각 렌즈 사용시에는 중앙의 영역에 되도록 주인공을 담는데 집중하는게 좋다'

 

라는 이야기를 했었지. 카메라도 하나의 센서라는 특성에서 볼때, 우리가 카메라에서 바라보는 방향에 따라 각도가 커지면 점점 길이가 길게 나타난다고 했었고, 이를 표현되는 길이/실제 각거리 로 나타내면 아래와 같이 표시해볼수 있어

 

 

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여기 보는것처럼 일반 광각 범위까지는 그래도 25% 안쪽의 왜곡을 보이는데 그 뒤는 절반 이상의 왜곡을 보이는걸 볼 수 있다.

 

즉 아래와 같이 (14mm 사진) 사진에서 그 특성을 찾아 볼수 있지.

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여기서 직선 렌즈로 할수 없는 일이 두가지 발생해

 

1. 넓은 영역의 영상을 내가 바라보듯이 표현하는게 아니라 지도처럼 펼쳐서 보는 영상 만들기

2. 180도 혹은 그 이상의 영상 만들기

 

여기서 1번은 광각 왜곡 때문에 바라보는 방향에 따라 영상의 늘어짐 차이가 생기다보니 이걸 보정하지 않곤 해결이 안된다.

 

2번은 탄젠트 그래프만 봐도 안되는걸 볼수 있어. 우리가 찍는 일반 직선 렌즈 영상은 시야각의 탄젠트 값으로 센서에 기록되는 범위가 결정되니까

그림4.png

 

다들 알다싶이 탄젠트는 90도에서 발산하잖아? 그래서 수평으로 이어지는 값을 표현할수 없다.

 

 

그럼 어떻게 하면 두가지 요구를 충족할수 있냐고 하면,

 

이론적으론 평면 구조를 버리면 된다. 이런 문제 때문에 센서를 곡면으로 만들어야한다! 라고 주장을 하기도하는데,

 

결론부터 말하면.. 센서를 곡면으로 바꿀 필요는 전혀 없다.

 

지금부터 여러가지 광학기술들을 통해 이미 동일한 효과를 여러가지 방법으로.. 구현하고 있지

 

그럼 가장먼저 원통형 형태로 영상을 확장하고 이어붙이는 방법에 대해서 알아보자

 

1. 원통형으로 영상을 구성하는 기법

1.1 소프트웨어적인 구현방법

아래 그림을 한번 봐보자, 평면센서과 일반적인 직선렌즈의 특성상 사진을 여러 방향에서 합치는것은 불가능하다.

하지만, 센서가 원통면의 곡면을 이루고 있다면? 아래의 그림처럼 방향만 틀어서 여러번 찍어 영상을 합칠수 있고, 순환되는 영상도 만들수 있다는걸 알 수 있지. 이게 우리가 스마트폰에서도 기본적으로 다 지원하는 파노라마 사진을 만드는 원리이다. 하지만 이상한것이 우리가 쓰는 센서는 전혀 곡면이 아니잖아? 그럼 어떻게 이것이 가능할까?

 

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이것이 어떻게 가능한지에 대해 말하기 위해 그림을 하나 준비했어

 

센서를 평면에서 곡면으로 구부린다면 어떻게 되는지말야. 바로 아래와 같이 바뀐다.

그림6.jpg

 

센서가 뒤로 훅 눌리게 되면 렌즈로부터 주광선 (Chief ray)가 날아가는 거리가 길어지고, 멀어진 부분만 세로로 길어진 상이 맺히게 된다.

여기 그림에서 보면 한가지 알 수 있는것이, 평면 센서에 기록되어야할 원래 신호는 모두 평면 센서 영역에서 기록이 가능하다. 즉, 파노라마 사진을 만들땐, 이미지처리만들 통해서 평면 센서로 받은 영상을 마치 곡면 센서로 받는것과 같은 변환을 해준다. 그리고 이것을 이어붙어서 하나의 사진으로 만든다. 세계지도를 지구 중심에서 투영해서 이 방식으로 투영해서 그리면 세계지도를 직사각형으로 그릴수 있겠지? 이게 흔히 우리가 쓰는 메르카토르 도법 지도이기도해.

 

아무튼, 대락적으로 아래 그림과 같은 과정을 거쳐서 하나의 이어진 사진이 만들어진다.

 

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이 그림을 보면 알겠지만, 평면 센서로 받은 영상을 윈통면에 뿌린 형태로 변환을 하자마자, 바로 수평이동만해도 합체가 되는 영상을 바뀌는걸 볼 수 있다. 보통 여기서 확장되는 영역을 잘라주고, 그대로 이어 붙이면 우리가 잘 아는 파노라마 영상이 완성된다.

 

그래서 스마트폰 카메라에서 파노라마 기능을 키면, 갑자기 중간부분이 위아래 부분의 영상이 날라갈거다. 바로 어? 그랬던거 같은 사람도 있을거고, 그런가? 하는 사람도 있을텐데 궁금하면 한번 해봐라. 그렇게 되지 않고는 절대로 파노라마 영상이 만들어질수가 없다. 여기에 손의 흔들림으로 인해 영상이 회전되는것까지 조금씩 보정해서 이어붙이는걸 폰 내부의 프로세서가 처리하게 그리 버거운 작업이 아니라 우리 폰이 이걸 자동으로 그냥 해줘.

 

아래 예시가 이런걸 수동으로 해본 예시야.

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각각의 낱장을 보면 절대로 이어지지 않을것으로만 보이지만, 원통형 영상으로 바꾸니 아주 자연스럽게 이어지지?

 

이렇게 소프트웨어적으로 원통형 투사영상을 만들면 후처리 과정을 통해 더 넓은 영상을 어렵지 않게 얻을수 있어.

 

사진이 원통형 센서로 받으면 이 어떻게 변화하는가를 우리가 일반적으로 경험하는 1점 투시공간에 비교해서 설명하자면, 아래와같이 1점 투시공간이 강제적으로 3점 투시 공간으로 바뀜

 

이런 특징때문에 수평혹은 수직 성분중 한성분에 해당하는 직선은 무조건 휘어지게된다. 파노라마 사진들의 특징이야

 

그림9.png

 

 

 

이러한 한쪽방향만 휘어지는 특징 때문에 이런 투사법을 아나모픽 투사법 (Anamorphic projection)을 사용한 영상이라고 불러

 

격자그림을 통해 설명하면 아래와 같게 나타나

그림10.png

출처: Maksymilian Fober, J. (2021). Azimuthal Anamorphic Ray-map for Immersive Renders in Perspective. arXiv e-prints, arXiv-2102.

 

출처 본문을 열어보면 더 자세한 설명을 찾아볼수 있으니 궁금한 개붕이들은 눌러서 참고해보길 바래

 

우선, 원통에 사진을 투사한 아나모픽 영상 기법을 사용해서 표현한 파노라마에 대한 설명은 이게 전부야

 

그런데, 이건 필연적으로 여러개의 영상을 이어 붙여서 만들수 있잖아?

 

동영상 같은 경우 처음부터 넓어진 영역으로 찍어야하고, 필름영상에서도 사람들이 이런걸 많이 하고 싶었단말야.

 

그래서 이렇게 하려면 정말로 센서가 휘거나, 이와 동일한 느낌의 상을 만들어주는 특별한 렌즈를 사용하면 돼 그럼 이제 광학적이니 기법으로 구현한걸 봐볼까?

 

1.2 광학적인 구현방법

 

바로 위에 그림 2개를 보면서 느낀 사람도 많겠지만, 한쪽방향으로만 배럴 왜곡을 만들어주면 자동으로 이런 현상이 완성된다.

 

이런 현상은 사실 렌즈에서 너무 쉽게 생겨서 설계상에선 이런 왜곡을 억제하려고 하는게 힘들지 유발한는건 크게 어렵지 않아

 

그림11.png

 

이런식으로 렌즈가 아주 얇을땐 거의 평면 초점을 만들지만 동그라미가 될수록 구면 자체의 모양이 광경로에 영향을 줘서 초점면이 구면에 가까워지거든... 이런 이유때문에 직선렌즈의 역사는 유리의 굴절률을 높이는 쪽으로.. 발전해온거기도 하고

 

아무튼, 그래서 이미 원통형으로 영상을 휘어주는 렌즈가 있어. 오래토록 영상분야에선 많이 쓰여왔고, 앞으로도 많이 쓰일꺼야

 

이름도 용어 그래도 그냥  아나모픽 렌즈 (Anamorphic lens)임.

 

아래 사진이 아나모픽 렌즈의 예시와 이를 이용해 찍은 영상 작례야

 

그림12.png

출처:https://www.gearpatrol.com/tech/a370865/lomo-anamorphic-lens-jeff-taylor/

 

 

우선 작례에서 선의 휘어짐이 크게 티는 안날탠데 이건 영상을 찍는 각도 자체가 이런 원근감이 많이 느껴지지 않도록 잘 찍어서 그래, 아래 예시는 체육관 건너편 가로줄이 휘버어버리는 효과가 나는걸 볼수 있다.

 

이런 렌즈를 쓰면, 가로방향으로 넓어지는 효과를 내면서, 광각 왜곡 느낌을 억제하고 공간 자체를 펼처둔 느낌을 줄수 있지.

 

이런 렌즈는 영상을 원통형을 휘기 때문에 앞이나 뒤에서 보면 조리개 자체가 타원형으로 찌그러져 보이는 특성이 있어. 안에 조리개는 분명 원형인데도 말이지. 아래 사진을 참고해줘.

 

그림13.jpg

출처: https://www.videomaker.com/understanding-anamorphic

 

그림14.jpg

출처: https://en.wikipedia.org/wiki/Anamorphic_format

 

그리고 사진보단 영상에 주로 쓰여서 광고도 항상 아래처럼 하는 편임

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출처: https://sirui-photo.com.au/anamorphic-lens/
 

그리고 이런 렌즈들은 파노라마 제작보단 '모양의 왜곡을 억제하면서 넓어보이는 느낌을 높인다' 라는 목적으로 제작 되었기 때문에, 파노라마 제작을 위한 원통보단 작은 곡률을 가지도록 설계되는 경우가 많고,  영상 촬영 후에 소프트웨어적으로 종횡비는 필수적으로 보정해줘야만함

 

한가지 더 이런 렌즈의 영상에 대해 추가하자면, 

그림ㅌㅌ.png

조리개 모양 휘어지는거처럼 보케도 타원이됨. 이건 파노라마 사진을 찍어도 보케가 이렇게 휘는걸 확인할수 있을꺼야.

 

 

 

2. 구면에 맞춰 영상을 구성하는 기법

2.1 소프트웨어로 구현하는 방법

위의 내용까진 아나모픽하게 영상을 확장해서 표현하는 방법에 대해서 알아봤어. 이번엔 한방향 더 나아가서 모든방향으로 광각 왜곡을 억제하면서 영상 확장하는 방법에 대해서 이야기해볼게. 앞에서 원통면 센서가 등장했다면, 이걸 위해선 이론적으론 구면센서가 필요하지. 아래 그림과 같이말야.

 

그림16.jpg

 

앞서 설명한 아나모픽 계열과는 다르게 이번엔 모든 방향으로 영상이 확장되는 효과가 나. 그리고 이 역시 소프트웨어적으로 구현이 휩게 가능하다.

 

아래가 기존에 보여줬던 광각 사진들을 구면센서로 바꿨을때 바뀌는 영상으로 바꾸면 나타는 결과에 대한 예시들이야 

 

수정됨_그림17.jpg

 

 

건물, 차량, 배 등 여러가지 대상의 모양 형태를 비교해보면, 주변부 모양 왜곡이 획기적으로 줄어든걸 볼 수 있지? 직선 성분은 전혀 보존이 안된것처럼 보이지만, 그거야 구면을 우리가 똑바로 쳐다보는 사진이 되니까 그런거고.. 이걸 입체적으로 이어붙이면 구면으로 이어진 사진을 만들수 있어.

 

다만.. 그걸 내가 지금 보여주는건 좀 무리고, 이런걸 어디에 쓰냐면,

 

로드뷰나 스트리트뷰, 360도 카메라 유튜브 영상 등등.. 이런 컨텐츠를 보면 우리가 바라보는 방향을 돌려서 볼수가 있잖아?

 

실제로 데이터 상으론 여러방향에서 본 사진들을 이런식으로 변환한뒤, 이어붙어서 완벽한 구에 대항하는 영상을 프로그램 내부에 가지고 있다가,

 

우리가 바라보는 방향을 지정하면 그 방향에 대해서 다시  직선렌즈로 본 영상을 만들어서 뿌려줄때, 그럴때 사용해. 풍경사진에서 직접적으로 이걸 사용하기보단 체험형 영상에 사용하는 편이야. 사진이 되려면 네모로 결국 인쇄를 하는게 좋은데.. 이건 평면이동으로 합쳐지기 쉽지 않아서 말이지..

 

구면으로 휜다음에 영상이 어떤 모양으로바뀌는지, 위에 아나모픽의 투시공간 그림처럼 그려보면 아래와 같아

 

 

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바로 왼쪽의 1점 투시공간인 직선공간이 5점 투시공간인 구면의 형태로 바뀌게 되는거지 아나모픽은 수평하게 이어지는 방향으로는 사진을 쉽게 이어 붙일수 있지만, 이런경우 모든곳으로 소실점이 새기기 때문에 평면상에서 영상을 이어붙일수 없어 그리고 영상에 전방향으로 배럴 왜곡이 나타나게 되지

 

이런경우 역시 광학적으로 구현이 가능하기 때문에, 

 

넓은 방향에 전방향 파노라마가 이어진 느낌 + 180도 전체를 촬영하는 사진을 구현하기 위해 진작에 광학적인 방법으로 구현되어 왔어 이제 여기에 대해서 알아보자.

 

 

2.2 광학적으로 구현하는 방법

 

구면 센서로 얻은 것 과 같은 영상을 찍는 렌즈는, 렌즈 자체의 형태 때문에 보통 어안렌즈 라는 이름으로 더 많이 알려져 있어.

 

최초의 이름은 어안렌즈가 아니고 주로 하늘 전체를 영상하는데 쓰였기 때문에 Sky camera, Sky lens, Clound lens 이런식으로.. 붙었었고 언제부터 어안이라 불렀는지는 잘 모르겠네

 

아래가 최초의 어안렌즈를 활용한 카메라야.

 

beckhill.png

출처:http://www.novacon.com.br/odditycameras/hillscloud.htm

https://collectiblend.com/forum/viewtopic.php?t=4

 

독일에서 1920년대에 개발된 하늘 전체를 촬영하기 위해 개발된 카메라이고,

제작자의 두사람의 이름을 따라 Beck and Hill's clound lens, sky camera 식의 이름이 붙었었다.

 

이건 중형규격의 필름이나 단단한 감광판을 사용했던 규격의 카메라이고

 

실제 35mm 필름 규격 사이즈까지 줄인데는 일본인들 특히 니콘의 업적이 매우 컷다고 볼수 있지. 우리가 지금 시중에서 구매해 쓸 수 있는 대부분의 어안 디자인은 위의 독일식 렌즈 디자인을 일본인들이 7080시절 기준 첨단기술을 총 동원해 만들어둔 거라고 보면되.

 

이런 렌즈들은 대각선이나 센서의 짧은 축을 기준으로 180도를 표현하게 설계를 하는 편인데, 

 

대각선영역이 180도를 나타내는지, 아니면 짧은 축을 기준으로 180도를 나타내서 사진위에 전체 180도를 동그렇게 원형으로 그릴수 있는지에 따라 아래와 같이 대각어안렌즈와 원형 어안렌즈로 갈려. Beck and Hill 의 경우 원형으로 제작되었어. 그리고 요즘 시판되는 대부분은 대각어안에 해당하고.

 

어안.jpg

 

이런 카메라들은 180도를 전부 촬영할수 있는데, 이게 실제론 구면을 평면에 옮기는거잖아?

 

그러다보니 어떤 식으로 옮길것인가, 다시말해 사진상에 어떤 형태로 배럴 왜곡을 유발할것인가에 대한 여러가지 디자인이 있어.

 

이런 디자인은 광학쪽에서 먼저 발달한건아니고,

 

과거 지도 제작자들이 만들어둔 방법들을 광학적으로 구현하는 방향으로 발달해 왔어. 이미 이사람들이 목적이나 필요에 따라 다양한 투사방법들을 많이 연구해뒀거든. 아레가 카메라에서 응용되는 기법들을 세계지도 (메르카토르 도법을 제외하면 모두 반구기준)를 가지고 나타내본거야.

 

그림23.jpg

 

출처: https://map-projections.net/singleview.php

(심사도법과 정사도법은 메카토르 도법 그림으로부터 따로 제작)

 

메르카토르 도법이야 워낙 유명하고, 위에서도 둥그렇지 않은 방향으로 길이 왜곡이 발생하는걸 설명햇으니 추가로 설명할필욘 없을거 같고,

 

정사도법은 구를 수직평행투사해서 그대로 그리는 방법,

방위정적도법은 실제 구면 위에서의 넓이와 평면에서의 넓이가 보전되도록 그린방법

방위정거도법은 구면상에서의 각거리와 지도상에서의 각거리가 보전되도록 그린방법

평사도법은 선과 선이 만나는 점에서 선간의 각도가 항상 유지되어 물체의 모양의 유지되는 (공형 관계, conformal relationship) 방법

심사도법은 구면상에서의 직선이 평면에서도 직선으로 나타나도록 하는 방법이고, 우리의 시야나 직선렌즈 카메라 영상이 여기에 속해.

 

정사도법은 아주 초기 어안렌즈 디자인이나 문구멍에 밖을 보는 렌즈로 사용되긴하는데, 지도에서 보면 알겠지만 중앙을 확대하는 효과가 지배적이지 넓은 영역을 볼때 전혀 효과적이지 않기 때문에 광각 영상용으론 사용되진 않아. 오목렌즈를 활용한 확대경에서 주로 찾아볼수 있는 왜곡형태야 이건.

 

Beck과 Hill의 경우 특허에서 방위정거도법평사도법을 사용하는것이 바람직하다고 기술하고 있는데, 이는 각각의 기법이 거리나 모양 둘중에 하나는 완벽하게 보존해주기 때문에 그래. 사진의 느낌상 이 두가지가 가장 바람직하다고 이야기한거지 참고로 입체 파노라마의 경우 방위정거도법으로 촬영된 영상 혹은 이 형태로 변환된 영상이 필요하다.

 

방위정적도법은 지도상에선 땅의 넓이를 왜곡없이 표현해줄수 있다는 점이 있고, 이는 광학계로 가져왔을땐, 모든곳에어 초점의 밀도를 동일하게 통일할수 있는 디자인을 의미해. 내가 첫글에서 f 값에 대해서 설명하면서 광각으로 갈수록 주변부에서 f 값에 대한 밝기값이 들어맞지 않는다고 이야기했었지?

이걸 해결해줄수 있는 유일한 디자인임과 동시에, 하나의 초점을 만드는 구경에 대해서도 가장 좋은 통일성을 줄수 있어 선예도를 올리기 좋은 디자인이야. 그리고 추가로, 방위정거도법이나 평사도법보다 구현이 쉽다. 이런점 때문에 일본인들이 만들어둔 어안렌즈는 대부분 이 설계를 채택하고 있고, 현재 팔리는 렌즈 대부분이 이 디자인이고, 이 디자인에서 벗어난건 정말 손에 꼽는다. 풀프레임 대각선 거리를 180도를 표시하는데 15mm 혹은 16mm인 렌즈들 있지? 전부다 여기 속한다. 일제말고 제니트에서 나오는 어안도 다 이 디자인에 속해. 

 

이런 표현 방법들을 그 방법과 가지는 특징을 다시 한번 정리하면 아래 그림과 같이 나타낼 수 있어

 

 

그림20.jpg

 

투사방법은 위에 표현한건 광학적 설계가 아니라 개념적인 주광선(Chief ray)의 이동만 나타낸거니 참고로만 봐줘.

 

어떤 렌즈도 완벽하게 이상적인 조건을 만들어서 맞춰진건 없고,

 

 

주광선을 렌즈 구면에 맞추어서 넓게 퍼트리고, 이를 다시 아주 강한 볼록렌즈로 모으는 방식으로 설계를 하게 되는데,

 

여기서 퍼트리는 성질에 대한 수치를 a, 모으는 수치에 대한걸 b로 나타내면 뒤에 나타낸 표현식들로 일반화가 가능해.

 

그래서 이 값들을 특정 값에 맞추려고 설계를 하긴하는데 이를 완벽하게는.. 맞추지 못하는경우가 더 많아

 

그래서 15.3mm가 이론적으로 대각 어안 표준 설계가 되어야하는데 16mm, 17mm 같은 타입이 존재하는 이유지. 

 

그리고 위 그림에서 보면 알겠지만, 정사도법에서 심사도법으로 형태가 진행됨에 따라 180도를 표현하기 위해 필요한 초점거리가 점점 짧아지게 돼.

 

사실 우리가 시중에서 살 수 있는 어안렌즈의 스펙이 대각어안 16mm정도에 머물러 있었던건 광학 기술에 부족에서 기인한다고 보면 돼

 

비교적 최근에야 15mm 렌즈가 구현되고 니콘이나 캐논에선 8-15mm 어안 줌렌즈도 나오잖아?? 

 

사실 이론적으로 사진표현에선 주변부 왜곡때문에 바람직한 디자인은 아닌데, 일본이 이룩해둔 기술이 딱 여기까지인거지.

 

방위 정거도법 렌즈도 있기는 있는데, 동구권에서 판매되는 1종을 제외하곤 모두 단종된 렌즈들이야.

 

수정됨_그림19.jpg

 

내가 아는한, 바로 얘네들이 방위정거도법 (Equidistant) 형태로 설계된 렌즈들이야. 위키랑 이베이 매물에서 사진퍼옴.

 

첫번째껀 벨라루스의 pelang에서 만든 8mm f3.5 디자인 원형 어안렌즈 인데, 실제 내가 측정해보니까 7.56mm 정도가 이 녀석의 초점거리임. 반올림해서 8mm로 표기한거 같아. 두번째는 6mm f2.8 어안렌즈로 방위정거도법인데 크기만 봐도 알수 있지만... 쉽게 사용할 만한 렌즈는 못된다. 그리고 희소성이 워낙에 높아서 매물 뜨면 그냥 뭐 가격도 우주로 간다고 보면 됨. 세번째 네번째도 역시 니콘에서 만든 렌즈로 각각 8mm f2.8, 8mm f3.5 렌즈에 속하고 얘네들 역시 원형어안, 방위정거도법 렌즈에 속해

 

얘네 말고 시중에서 구할수 있는 원형 어안렌즈가 제니트 8mm f3.5가 있긴한데 이건 방위정적도법으로 설계되어 있고 내 측정기준으로 실제 초점거리는 8.5가 넘음. 그리고.. 렌즈 중심이 안맞음... 참고로 얘도 그렇고 pelang 렌즈도 그렇고 렌즈 빌드 퀄리티는 썩.. 좋진않다.

 

Opteka브랜드로 미국서 나온 6.0 mm 원형어안도 있는데, 얘는 APS-C용 방위정적도법 렌즈더라. 혹시나 오? 하고 사봤는데 에이 역시 싸구련 싸구려네.. 하고 급하게 처분했던 기억이 나네.

 

 

평사도법 렌즈는 일본회사에서 출시한적은 없고,

 

APS-C 규격에서 8mm 렌즈로 삼양광학에서 가장 먼저 출시했으며,

 

지금 삼양에서 파는 12mm, 8mm 어안 두가지가 대각선 180도 그리고 거의 평사도법에 완벽하게 들어맞는 거의 유일한 렌즈라고 볼수 있어

 

중국에서 나온 TT Artisan의 11mm 어안, 7Artisan에 7.5mm 어안,  10mm 어안도 평사도법 렌즈에 속하는데,

 

10 mm 7장인껀 내가 안써봐서 모르겠고, TT artisan꺼는 11mm 라고 써놓으니 삼양보다 좋을거 같긴한데 실제로 측정해보면 초점거리는 이게 맞는데, 주광선 튜닝이 덜되어 있어서 실제 표현각이 173도 정도더라. 7장인 7.5도 180도에 좀 못미침. 선예도 면에선 미러리스용으로 나와서 그런지 삼양보다 좀더 나은거 같다. 

 

각 유형에 대한 설명은 여기까지 하고 실제 사진 예시를 가지고 더 차이를 보여주도록 할게

 

참고로, 아래 그림에서 심사도법의 경우 대각어안렌즈 사진은 10mm 직선렌즈사진으로 변환된 것이고,

 

원형어안의 경우 6mm 직선렌즈 사진으로 변환한거다.

 

수정됨_그림21.jpg

 

 

심사도법이 주변부 늘어지는거야 여러번 설명한거고, 사진 표현 자체만 보면

 

대각선 180도 표현기준으로 평사도법 표현이 다른 곡선렌즈보다 가장 넓은 영역을 보여주는걸 관찰할 수 있고

 

형태가 가장 잘 보존되는걸 볼 수 있다. 각 부위별로 좀더 확대해보면 아래와 같이 그 특징들을 더 잘 관찰해 볼 수 있다. 

 

 

수정됨_그림22.jpg

자동차의 모양, 건물의 모양, 테트라포트의 모양들을 보면... 어떤 느낌인지 감이오지?

 

이런 결과들을 봐도 그렇고 이론적으로도 그렇고

 

방위정거도법, 평사도법 두가지가 어안레즈에선 가장 바람직한 디자인이다.

 

특히 모양에 대한 왜곡이 가장 적은 렌즈, 직선은 휘어지더라도 모양 왜곡없이 180도에 가까운 아주 넒은 사진을 한번에 찍고 싶다! 

 

그렇다면 무조건 평사도법 (Sterographic) 디자인 렌즈를 사는걸 추천한다. 왜 이게 가능한지는 평사도법 변환과 conformal 기하관계에 대해 찾아보면 잘 정리된것들이 나올거다.

 

 

그리고 이건 여담인데, 지난번에 초광각 느낌의 회화는 현대에 와서야 등장했다고 헀는데,

 

이런 어안렌즈 느낌을 살린 그림들도 당연히 하나의 화풍으로 자리잡고 있다.

 

예를들어 JohnHathway라는 펜네임을 쓰는 일러스트레이터는 아래와 같은 그림들을 잘 그린다.

 

그림26.jpg

 

그림28.jpg

 

여기보면 어안렌즈처럼 직선이 곡선으로 휘는데 물체의 형태들은 잘 유지되고 있지?

 

다음은 다들 한번쯤 봤을만한 나루토 일러스트다.

그림29.jpg

 

 

이 그림역시 동일한 특징을 보여주고 있다.

 

실제로 이렇게 공간이 휘는데 사물의 모양이 찌러지지 않는 사진 이 형태를 담으려면 평사도법, Sterographic, 삼양 어안렌즈 세가지만 기억해라

 

 

어안렌즈에 대해 한가지 아쉬운게 있다면......

 

평사도법 원형 어안렌즈는 출시 된적이 없다..

 

한번 써보고 싶은데...

 

위에 예시들도 원형은 방위정거도법 (equidistant) 디자인 렌즈로 촬영후 후처리를 통해 영상을 변형한것들이다.

 

 

3. 풍경 사진에 대한 글을 정리하며 적는 소소한 팁 

 

지난 글에서 렌즈의 특성에 대해 설명하고, 풍경사진에서 나타는 화각별 특징들에 이어 이번엔 직선렌즈를 넘어선 화각 확장방법들에 대해서 정리해봤다.

 

아마 '풍경' 한정해선 화각과 관려해서 더 적을 점은 없을거라고 생각한다. 화각 이외의 요소들을 마지막으로 좀 소소하게 이야기하고 풍경사진에 대해선 이제 그만적으려고한다.

 

참고로 이건 어디까지가 개인적인 사견에 치중해 있다. 다른 팁들도 언제든 환영이다.

 

3.1 시간과 날씨를 유의해라 + 해뜰때와 해질때를 잘 활용해라

아래 예시의 왼쪽은 유명한 인상파 화가 모네의 '루앙 대성당' 그림이고, 오른쪽은 내가 같은 구조물을 다른시간에 각각 촬영한거다.

예시에서 나타난것처럼 시간별로 다른 색감을 가진 사진이 찍히게 된다. 특히 해뜰때와 해질때는 채도 다양성이 높은 사진을 뽑아내기 딱 좋다. 거기다 이런 일광 조건은 빛이 얼마나 산란되는지에 따라 다르게 나타나기 때문에 미세먼지 농도, 비와 구름에 여부에 따라 완전히 다른 연출이 가능하다.

수정됨_그림24.jpg

 

 

 

 

3.2 짧은 초점거리 렌즈에선 조리개를 너무 조일 필욘 없다.

 

풍경사진은 대부분 아웃포커싱을 피하기 때문에 조리개를 많이 조이는 경우가 많다. 보통 50mm 에서 11 이상 조이라고 말하는데, 전 글에서 이야기 했던게 심도는 실제 물리적 구경이 중요하지? 그렇기 때문에 초점거리가 짧아지면 굳이 f 값을 높일 필욘 없다. 조이는만큼 셔터타임에서 손해를 봄 + ISO 에서도 손해를 봄 두가지가 같이 발생하므로... 너무 많이 조일 필욘없다.

 

실제로 폰카는 구경이 작아서 아무렇게나 사진을 찍어도 심도가 깊게 나온다.

 

아래는 실제 구경 변화를 참고하라고 표로 작성해서 첨부해본다.

 

수정됨_그림25.jpg

 

3.2 센서를 깨끗하게 관리해라

 

 

풍경 사진을 찍을땐 보통 조리개를 조이는 편인데, 이때는 조리개를 열때보다 센서먼지로 인해 사진을 망칠 가능성이 더 크다. 이는구경이 좁아지면 모두 동일하다. 아래 그림을 보면 이해가 쉬울꺼다.

 

보통 센서 앞에서는 보호유리나 IR 필터 같은것들이 있어서 바로 센서면에 가기전에 먼지가 앉을수 있는 면이 있는데

 

이 먼지가 구경이 넓을땐 먼지 옆으로 빛이 들어오니 티가 잘 나지 않는다.

 

하지만 구경이 좁아지면.. 먼지덩어리에 빛이 막혀 바로 티가난다.

 

그림30.jpg

 

 

 

 

 

 

 

여기까지가 오늘 준비한 내용이고,

 

다음번엔. 좀 시간을 가지고나서, 렌즈 왜곡을 중심으로 본 인물 사진 촬영에 대한 이야기로 돌아올게

 

이번에도 괜찮으셨다면 추천 꼬옥.. 눌러주세요....

 

 

 

 

 

 

 

*2022년 2월 13일 지도투영법 그림에 오류가 있어서 수정.

12개의 댓글

2022.02.09

카메라 잘 모르는데 심심해서 다 읽음

낯설고 신기하고 흥미롭네

글 쓰느라 수고 많았다~!!

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2022.02.09
@쥬쥬썬

재미있게 봐주셔서 감사합니다.

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2022.02.10

정성추

카메라 관심 많아서 중간까지 보다가 나중에 다시볼려고 댓글부터 달음

 

중간중간 되, 돼 구분만 확실히 해주면 더 읽기 좋을듯

 

이건 그냥 궁금해서 물어보는데 렌즈공학적으로 더이상 발전의 여지는 없다고 봄?? 더이상 혁신적인 뭔가가 나올게 없어보이는데 약간의 품질개선정도만 유지될거같고

0
2022.02.10
@로마

감사합니다. ㅎㅎ

 

사실 광학 설계 이론 자체야.. 완성이 된지 오래고

 

어떻게 제작하느냐 + 단가를 낮추느냐의 문제가 남아 있음.

 

현시점에선 일본처럼 인건비 후려치면서 싸게 만들만한 나라가 없음 + 브랜드 인지도도 가장 좋음 의 두가지가 합쳐져 있어서 그냥 일본 기업 지배적인 구조에서 아주아주 느린 속도로 발전하고 있음. 그나마 중간에 한번 삼성이 주변 기업들 긴장시키고 떠나고, 소니가 선전해주는 덕에 진작에, 한 10년전에는 미러리스 대세로 넘어갔어야할 기술진화가 이제서야... 일어나고 있지.. 진보 이전에 이미 쌓인 이론과 기술들이 쓰일만한것들도 많아서 연구적으로 더 나갈만한 방향은 많지 않을거임. 그래서 렌즈 공학적으로 실제로 진보할만한 가능성이 그리 많진 않은건 사실임

 

과거에는 색수차나 주변부 흐림 선예도 문제가 많이 발생했는데, 이 모든게 미러리스로 넘어오면서 쉽게 해결된부분이 많고, 여기에 렌즈 자체를 만드는 고굴절, 저분산 소재 개발 + 비구면 렌즈 가공 기술의 덕에 수차와 왜곡을 억제하며 이상적인 설계를 하는게 쉬워짐. 이제 정말 풀프레임 고급기가 과거 중형 포멧 카메라 화질을 씹어먹는 시대가됨.

 

여기서 더 나간다면, 더 밝은 조리개를 가지는 렌즈들로의 변화인데, 이경우엔 물리적인 구경 자체를 확보해야하니까 소형화는 처음부터 무리고, 지금이상 더 큰 렌즈를 과연 필요로 하는가? 를 생각해보면 다들 회의적이지.

 

위에 언급한 어안렌즈에서 좀 불만족스러운 부분들같이 영상이 찌그러지는 부분에 대한건 요즘은 이미지 프로세싱으로 너무 쉽게 제어가 가능하니까. 다들 별로 관심분야가 아님.

 

여기서 더 변화가 있다면 기존의 곡면을 이용하는 렌즈가 아닌 패턴방식의 렌즈들을 활영해서 렌즈의 두께를 줄이는 방향으로 진화할순 있겠지만, 화질 자체에 유의미한 변화를 줄수 있는게 아니고, 전문가용 카메라 시장은 이미 옛날에 발매된 중고렌즈 명기들도 많아서 굳이 이런걸 시장성이 밝지도 않은데 만들 회사는 잘 없을거임. 이미 다들 새로운 투자하기가 쉽지 않은 지갑사정들이기도하고.

 

아예 이런 기술들은 초소형 카메라에 하나의 모듈로 집약되서 들어가는 쪽은 시장성이 좀 있어서 주로 이런쪽으로 활발히 발전중임. 이쪽은 기존 카메라 렌즈설계와 아예 다른 컨셉들이 많이 등장해.

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2022.02.10
@날조와선동

와 상세한 답변 ㄱㅅㄱㅅ

개붕이 이쪽계통에서 일함??

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2022.02.10
@로마

광학에 한다리 걸치고 있긴한데, 카메라쪽 분야는 취미로 봄. 업부분야는 아님.

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2022.02.10

잘 읽었습니다! 저는 슈퍼 표준맨이라 24mm 밑으론 찍어본 적이 손에 꼽는데... 초광각단 짱어려움

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2022.02.11
@소금설탕후추

초광각 특유의 느낌 살리기가 어려우면 차라리 어안이 낫다고 생각하는데 이거도 딱히 쓸모는 없긴해

 

솔직히 나도 슈퍼 표준맨이고,

 

취미 사진은 거의 망원으로 새랑 소동물 찍는거만 많이하고

 

나의 모오든 초광각단 친구들은 코로나 터지고 광각단 렌즈 전용 제습함에 짱밖아뒀다가 이거 쓰면서 한번씩 다 꺼내봄. 남주자니 아까워서 못주겠고 두자니 공간 차지하고, 용도 떨어지고 그런 존재지.

 

무엇보다 광각은 날씨 많이 타는데

 

요즘 시계가 너무 나빠 미세먼지 진짜 어휴...

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2022.02.12
[삭제 되었습니다]
2022.02.12
@로펑

포맷이랑 상관없는문젤텐디....

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2022.02.12
@날조와선동
[삭제 되었습니다]
2022.02.12
@로펑

아.. 그건 다른 이야기임.

 

렌즈가 만드는 화각은 엄밀히 말하면 초점거리가 아니라 센서와 렌즈의 제 2주점 사이의 거리에 의해서 결정됨.

 

이점에 대해선 내가 첫 글에 써놨음.

 

렌즈의 기술적 왜곡말고 직선을 그대로 옮기는 이상적인 상황일때 같은 화각을 촬영하면 판형불문 무조건 같은 광각왜곡이 찍히게끔 되어 있음.

 

하지만, 판형이 클수록 무한대 초점에서 같은 화각을 맞추려면 렌즈의 초점 거리가 길어져야하고,

 

이 때문에 인물을 가까이서 찍거나 하는 상황이면 작은 판형보다 큰 판형의 제2주점이 앞으로 돌출해야하는 범위가 훨씬더 길어지게 됨.

 

수치적으로 예를 들어보면

 

거의 모든? 판형에 존재하는 풀프레임 기준 24mm 렌즈를 틀면

 

GFX 센서 규격이면 30mm 정도고 6x6 포멧정도면 45mm 정도 렌즈를 써야 거의 등가가됨.

 

이 상황에서 25cm 앞에 있는 대상을 찍는다고 치면,

 

풀프레임은 제2주점과 거리가 26.5mm 정도고, GFX는 34mm 6x6은 55mm 정도가 돼

 

이를 각각 무한초점에서 풀프레임 환산 초점거리 화각으로 환산하면

 

풀프레임, GFX, 6x6 순서대로 26.5mm, 27.3mm, 32.3mm 정도로 상대적으로 망원이 되게됨.

 

결론적으로 물리적으로 같은 화각이 아니게됨. 그래서 광각 퍼짐이 절대로 줄어드는 상황이 연출될수밖에 없음.

 

이 점이 인물 사진에선 오히려 이점으로 작용하게 되는데, 심도의 경우 렌즈의 구경에 맞춰서 변하게 되니까 같읕 화각을 찍는다고 할때 큰 판형이 연출하는 초점의 깊이감과 작은 판형의 깊이감이 완전 다르게됨.

 

아주 극단적인 스케일로 반대의 경우를 이야기하면,

 

우리가 크롭바디나 풀프레임으로 인물 사진 찍는 느낌을 작은 피규어를 가지고 연출하려면 절대로 불가능함.

 

판형의 물리적인 상대 크기가 크다보니 상대적인 거리값이 안나오거든. 이럴땐 반대로 폰카급의 소형센서를 탑재한 판형이 무조건 필요함. 큰 판형으로 절대 그 느낌을 낼 수가 없음.

 

이런게 종합적으로 작용하다보니 경험적으론 등가 렌즈를 썼을때 큰 판형의 사진이 더 자연스러운거 같아 라고 느껴지지만, 광각늘어짐이 적은게 아니라 그런광각을 그 피사체 위치에서 찍을수 없는 경우인게 더 많음. 이런점 때문에 접사사진 장르는 화각이나 실질F 값에 대해서 다르게 생각해야하기도하지.

 

이와 관련해선 같은 각도를 찍는 조건으로 (줌이든 크롭이든) 측정해가면서 찍어서 검증하면 쉽게 검증됨.

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