🔗 🏴‍☠️ ♌️ التصوير الشمسي الرقمي 🍴 🙋 🔤

اكتسبت الطاقة الشمسية (صور حركة الشمس عبر السماء ، التي تم الحصول عليها لعدة أشهر على ورق الصور باستخدام كاميرا ذات الثقب) شعبية في مكان ما من بداية الصفر. وعندما أصبحت هذه التقنية شائعة حقًا في 2010s ، أصبح العديد من الأشخاص مهتمين مرة أخرى بالصور باستخدام الأفلام وورق الصور. بدأ الكثير منهم في ترك البنوك مع الأوراق في الداخل وفتحة في جوانبهم في الغابات والأماكن العامة في المدن - وأنا أيضًا أحب هذه الفكرة.

على موقع Solargraphy.com يمكنك العثور على مئات الأمثلة الرائعة لمثل هذا العمل.

إليك بعض الروابط الأخرى:

مقابلة مع منشئ الموقع.
مقابلة مع Jens Edinger حول كيفية صنع وإخفاء جرة ذات ثقوب (بالألمانية).
مجموعة الطاقة الشمسية في فليكر.
الطاقة الشمسية الآلية .
.
.
, , .
.

وعلى الرغم من أن هذه الكاميرات ذات الثقب من علب البيرة وأنابيب الصرف الصحي تبدو ذاتية الصنع للغاية ، إلا أنه يمكن شراؤها بالفعل جاهزة في المتجر. وبالطبع ، فإن المجموعات الجاهزة تجعل التصوير الشمسي هواية أكثر سهولة ، ولكن بشكل عام من الصعب جدًا إنشاء مثل هذه الكاميرا بنفسك.

ومع ذلك ، على الرغم من أنني أحب الصور التي تم التقاطها في الفيلم (أو ، كما في هذه الحالة ، على الورق) ، فقد تخلصت من جميع أجهزتي التناظرية. الكثير من الضجة معه.

ماذا عن صنع نفس الصورة فقط بدون فيلم؟

نظرية

مهمة

من السهل القيام بتصوير التعرض الطويل. تقليل حساسية المصفوفة للضوء وفتح المصراع لبضع ثوان. إذا كنت بحاجة إلى زيادة سرعة الغالق ، فستبدأ في الشك في أن الصورة ستصبح صاخبة بشكل رهيب. الخطوة التالية هي التقاط الكثير من الصور مع تعرضات قصيرة ومتوسط. بهذه الطريقة البرمجية ، يمكنك محاكاة سرعة الغالق بأي طول تقريبًا. يمكنك أيضًا أخذ مقتطفات يومية إذا كنت تأخذ متوسطًا مرجحًا استنادًا إلى قيم التعرض لكل صورة. رائع! من المؤسف أن مثل هذا النهج لا ينطبق على التصوير الشمسي. صورة الشمس "تحترق" على الفيلم [ورق صور] ، وتبقى هناك إلى الأبد ، ولكن عند المتوسط ، ستختفي نقطة الشمس الساطعة بسبب المتوسط ولن تكون مرئية مع مضاهاة رقمية طويلة الأمد. اللعنة ...

24 ساعة من التعرض:

النتيجة المعالجة:

كيف نحل هذه المشكلة؟ عند إنشاء صور فردية ، تحتاج إلى تتبع تلك النقاط التي سيتم "حرقها" أو تحويلها إلى طاقة شمسية. مع كل صورة (مع سرعة الغالق الصحيحة) نصنع واحدة أخرى - بأقل قدر ممكن من الضوء يصل إلى المصفوفة. نفترض أن كل فوتون يصل إلى مصفوفتنا في الحالة الثانية مع صورة أغمق يمكن اعتباره ساطعًا بما يكفي لترك علامة على الفيلم.

دعونا نتطرق لثانية ونتحدث عن ما هو رقم التعرض (EV). بالنسبة للصورة ذات التعريض الضوئي الصحيح ، والتي تم التقاطها لـ 1 بفتحة f / 1.0 و ISO 100 ، ستكون EV 0. ستعطي نصف ثانية بنفس الإعدادات EV 1 ، ربع ثانية سيعطي EV 2 ، ... على ويكيبيديا يكتبون ذلك في يوم غائم EV ستكون حوالي 13 ، وفي الشمس ستكون 16. يمكن للعدسة الرقمية الخالية من المرايا أن تعرض ما يصل إلى 1/4000 ثانية ، ومعظم العدسات لها فتحة f / 22 وأقل قيمة ISO - 25 أو 50 أو 100. عند سرعة غالق 1/4000 ثانية ، فتحة f / 22 و ISO 100 EV تساوي 20-22. لذلك ، يمكننا استخدام EV كمقياس لمقدار سطوع المشهد (مع التعريض الصحيح) - وفي نفس الوقت كمقياس للحد الأقصى من السطوع الذي يمكن للكاميرا تحمله دون تجاوز التعريض الضوئي. في الواقع ، هذا هو عدد الفوتونات التي تصل إلى الكاميرا ،وعدد الفوتونات التي تحجبها الكاميرا بنجاح أثناء التعريض الضوئي. ما الذي يجب أن يكون EV حتى نتمكن من تحديد أجزاء الفيلم التي سيتم حرقها بشكل موثوق؟ من الناحية العملية ، كلما كانت السماء أكثر نظافة ، قل السحب والضباب ، الجسيمات العالقة وقطرات الماء في الغلاف الجوي التي تعكس الضوء - كلما كان الحد الأقصى لكاميرات EV أصغر. لذلك ، ستلتقط كاميرا بسرعة غالق 1/4000 وفتحة 22 و ISO 100 عددًا قليلاً جدًا من الفوتونات التي يمكننا أن نفترض أن جزءًا معينًا من الصورة ساطع بشكل لا يصدق.لذلك ، ستلتقط كاميرا بسرعة غالق 1/4000 وفتحة 22 و ISO 100 عددًا قليلاً جدًا من الفوتونات التي يمكننا أن نفترض أن جزءًا معينًا من الصورة ساطع بشكل لا يصدق.لذلك ، ستلتقط كاميرا بسرعة غالق 1/4000 وفتحة 22 و ISO 100 عددًا قليلاً جدًا من الفوتونات التي يمكننا أن نفترض أن جزءًا معينًا من الصورة ساطع بشكل لا يصدق.

لكن كل جزء من السحابة ، المضاء بالشمس ، يصبح أيضًا ساطعًا بشكل غير واقعي ، وإذا لم تتمكن الكاميرا من تقليل هذا السطوع ، فعندئذ لا يمكننا تحديد ما إذا كانت هذه النقطة مشرقة بما يكفي لترك علامة على الفيلم. في الواقع ، بالطبع ، لم تكن لتترك أثرًا ، ولكن لا يمكننا التمييز بشكل موثوق بين سحابة مشرقة والشمس. في تجربتي ، إذا لم تكن ظروف الإضاءة معروفة مسبقًا (كما يحدث عادة في الجزء الأوروبي من القارة) ، نحتاج إلى الحصول على قيمة تعادل تساوي 24 على الأقل.

ومع ذلك ، هناك طريقة بسيطة لتحريك نافذة قيم EV الممكنة - مرشح محايد. يقلل بشكل كبير من كمية الضوء التي تصل إلى المصفوفة ، لذلك لن تتمكن الكاميرا من استقبال الصور عند الفجر أو عند غروب الشمس أو في الليل - ولكن في حالتنا هذه ليست مهمة ، لأن هذه الصور لن تؤثر على سرعة الغالق لعدة أيام (بالمقارنة مع اليوم المشرق المساهمة في الصورة النهائية لا تكاد تذكر). عند استخدام مرشح ND64 (2 ⁶ ) ، فإنه يحذف حوالي 6 EV (لا يمكن استدعاء القيمة الدقيقة باستخدام مرشحات ND) ، وهذا يعطينا قيمة قصوى EV 26. كيف سيبدو؟

صورة مع سرعة الغالق الصحيحة و EV 11

أغمق قليلاً (EV 14)

بالقرب من ما يمكن أن تعطيه الكاميرات الرقمية (EV 19)

وهنا نتيجتنا باستخدام الفلتر - EV 26

هل هذا كافي؟ نعم أعتقد ذلك.

برنامج

فكيف تتعامل مع كل هذا؟ تحتاج إلى التقاط صورة مع التعريض الضوئي الصحيح كل X ثانية ، وبعد ذلك مباشرة - صورة ذات قيمة EV 26. من الصور الأولى ، يتم حساب سرعة غالق بطيئة استنادًا إلى البيانات الوصفية بناءً على البيانات الوصفية. يمكن حساب قيمة EV وفقًا لبيانات EXIF ، وإضافة إزاحة واستخدام اثنين في درجة EV للإزاحة كوزن لمتوسط قيم البكسل.

لن يعمل هذا مع الصور الثانية - ثم سنقوم بتوسيط جميع وحدات البكسل "المحترقة". هنا نقوم ببساطة بتراكب جميع الصور وحفظ ألمع وحدات البكسل للنتيجة.

بعد ذلك ، نفرض ببساطة الثاني على الأول:

أسقط قتلى! ولكن كم عدد الصور التي نحتاجها وكم مرة نحتاج إلى التقاطها؟ يعتمد الفاصل الزمني على البعد البؤري (كلما كانت الصورة أعرض ، كلما كانت الشمس أصغر ، زادت الفجوة). في حالتي ، بالنسبة لصورة واسعة الزاوية (حوالي 24 مم) ، كان الحد الأدنى للفاصل الزمني من وجهة نظري 60 ثانية ، وكان الفاصل المثالي 45 ثانية. إذا أخذت فجوة تزيد عن 60 ثانية ، فسوف يتحول قوس المسار الشمسي إلى دوائر متداخلة ، وفي النهاية - مجرد سلسلة من اللؤلؤ. يمكنك بالطبع الغش وتطبيق تجانس Gaussian على الصورة باستخدام المسار الشمسي من أجل تنعيم الزوايا وتشويه الدوائر الشمسية.

فترة 90 ثانية: التحف (الفجوات الكبيرة التي تسببها السحابة تغطي الشمس)

يعتمد عدد الصور ذات سرعة الغالق البطيئة على الحركة ، ولكن من 60 إلى 90 قطعة تعمل بشكل جيد حتى مع أصغر التفاصيل.

حديد

ليس سيئا. الآن لدينا طريقة حقيقية للحصول على الطاقة الشمسية الرقمية. لكننا ما زلنا بحاجة للحصول على صور حقيقية. كيف تصنع كاميرا يمكن التخلص منها (نسبيًا) ، مع الاعتماد على حقيقة أنه يمكن أن يكون هناك دائمًا الطيور المزعجة أو حتى الخدم المنظمين المزعجين الذين سيسحبونها بعيدًا؟ وفقًا لبعض المراجعات المتحمسة ، فقدوا 30 إلى 50 ٪ من الكاميرات المتبقية في البرية لمدة ستة أشهر (للفترة من الشتاء إلى الانقلاب الصيفي ، أي من أدنى إلى أعلى موضع للشمس في السماء). أنا لا أعول على ستة أشهر ، ولكن لا يزال الأمر يستحق الاستعداد لفقدان كاميرتين. يمكن تجميع أصغر كاميرا من حيث الحجم والتكلفة من Raspberry Pi Zero مع وحدة الكاميرا Pi. ستكون بدقة 8 ميجابكسل "كاملة" ، ولكن ما زلنا لا نحتاج إلى صور واضحة. بالإضافة إلى الإلكترونيات لإدراجها على فترات محددة ،بطارية ، عدسة وهمية من هاتف ذكي ومغناطيس نيوديميوم قوي للغاية ، كل ذلك في حقيبة مطبوعة على طابعة ثلاثية الأبعاد.

تفاصيل تقنية يتم تشغيل Raspberry Pi HAT مع متحكم SAMD21 (رقاقة مع Arduino Zero) ببطاريتين 18650 ويقوم بتشغيل Pi كل 60 ثانية (إذا كان الضوء بالخارج) ، أو أقل في كثير من الأحيان إذا كان مظلمًا. يقوم Pi بالتحميل والتقاط بعض الصور وإيقافها. يعمل النظام على البطاريات لمدة 2.5 يوم ، ويولد 10 جيجابايت في اليوم. من أجل التمهيد بسرعة كافية ، قم بقياس التعرض للضوء ، والتقاط بعض الصور ، والحفظ ، وقطع الاتصال - وكل هذا في 60 ثانية - تم تثبيت مجموعة توزيع بناء صغيرة على الكمبيوتر بدلاً من Raspbian الدهني.

إن أصعب شيء في مثل هذا المشروع هو جعل حالة مطبوعة على طابعة ثلاثية الأبعاد ومحمية من الظروف الجوية. حصلت على خيار جيد - استخدمت حشية 3 مم من مطاط الإيثيلين - البروبيلين (EPDM) في التجويف المقدم في السكن.

صور

أمثلة مأخوذة في فايمار:

المشاكل والعيوب

لتحديد وحدات البكسل "المحروقة" ، استخدمت إطارات منفصلة. إما بقي أثر على الصورة ، أم لا. لم أجري قياسات تراكمية. إذا كانت السيارات المتحركة مرئية في الكاميرا ، فإن التأثير يمكن مقارنته بسلوك الأفلام الحقيقية. عندما تعطي الانعكاسات من الزجاج والمعدن تناثر نقاط ساطعة صغيرة ، فإن هذا الضجيج ، الذي وقع في عدة عشرات من الصور الفوتوغرافية ، غير ملحوظ للعين. تعطينا الصورة التالية التي التقطها مايكل ويسلي مثالاً جيدًا لكيفية رؤية ذلك في الفيلم:

وانا ايضا اريد!

رائع! صحيح ، أنت بحاجة للعمل مع يديك. مصادر:

برنامج لحساب الصور على جيثب. ضع في اعتبارك أنها ليست p'n'p حقا.
ملفات اللوحة ومخطط التوصيل لتشغيل بطاريات 2S LiPo.
ملفات Fusion360 للإسكان المقاوم للماء.

التصوير الشمسي الرقمي