Get best of the week

Digitale Solarographie



Die Solarographie (Bilder der Bewegung der Sonne über den Himmel, die mehrere Monate lang mit einer Lochkamera auf Fotopapier aufgenommen wurden) gewann irgendwo ab dem Beginn der Null an Popularität. Und als diese Technik in den 2010er Jahren sehr populär wurde, interessierten sich viele Menschen wieder für Fotografien mit Film und Fotopapier. Viele von ihnen begannen, Banken mit Papier und einem Loch in den Wäldern und öffentlichen Orten von Städten zu verlassen - und diese Idee gefällt mir auch.

Auf Solargraphy.com finden Sie Hunderte wundervoller Beispiele für solche Arbeiten.

Hier noch ein paar Links:


Und obwohl diese Lochkameras aus Bierdosen und Abwasserleitungen sehen sehr selbstgemachte, können sie schon werden gekauft fertigte im Laden. Und vorgefertigte Sets machen die Solarografie natürlich zu einem zugänglicheren Hobby, aber im Allgemeinen ist es ziemlich schwierig, eine solche Kamera selbst herzustellen.

Obwohl ich die Bilder, die auf Film (oder wie in diesem Fall auf Papier) aufgenommen wurden, liebe, habe ich alle meine analogen Geräte losgeworden. Zu viel Aufhebens um ihn.

Wie wäre es mit dem gleichen Foto, nur ohne Film?

Theorie


Aufgabe


Langzeitbelichtung ist einfach. Reduzieren Sie die Lichtempfindlichkeit der Matrix und öffnen Sie den Verschluss einige Sekunden lang. Wenn Sie die Verschlusszeit weiter verlängern müssen, werden Sie vermuten, dass das Bild furchtbar verrauscht ist. Der nächste Schritt besteht darin, viele Fotos mit kurzen Belichtungen und Durchschnittswerten aufzunehmen. Auf diese programmatische Weise kann eine Verschlusszeit nahezu beliebiger Länge simuliert werden. Sie können sogar einen Tagesauszug machen, wenn Sie einen gewichteten Durchschnitt basierend auf den Belichtungswerten jedes Bildes nehmen. Cool! Schade, dass ein solcher Ansatz nicht für die Solarographie gilt. Das Bild der Sonne „brennt“ auf dem Film [Fotopapier] aus und bleibt für immer dort, aber bei der Mittelwertbildung verschwindet der helle Punkt der Sonne aufgrund der Mittelwertbildung und ist bei digitaler Langzeitemulation nicht sichtbar. Verdammt ...

24 Stunden Exposition:



Verarbeitetes Ergebnis:



Wie lösen wir dieses Problem? Wenn Sie einzelne Fotos erstellen, müssen Sie die Punkte verfolgen, die "ausgebrannt" oder solarisiert werden. Zusammen mit jedem Foto (mit der richtigen Verschlusszeit) machen wir ein weiteres - mit der minimal möglichen Lichtmenge, die die Matrix erreicht. Wir gehen davon aus, dass jedes Photon, das im zweiten Fall mit einem dunkleren Foto in unsere Matrix gelangt, als hell genug angesehen werden kann, um Spuren auf dem Film zu hinterlassen.

Lassen Sie uns für eine Sekunde abschweifen und über die Belichtungszahl (EV) sprechen. Für ein Foto mit der richtigen Belichtung, das für 1 mit einer Blende von 1: 1,0 und ISO 100 aufgenommen wurde, ist EV 0. Eine halbe Sekunde mit den gleichen Einstellungen ergibt EV 1, eine Viertelsekunde ergibt EV 2, ... Auf Wikipedia schreiben sie das an einem bewölkten Tag EV es ist ungefähr 13 und in der Sonne ist es 16. Das digitale spiegellose Standardobjektiv kann eine Belichtung von bis zu 1/4000 Sekunde liefern, die meisten Objektive haben eine Blende von 1: 22 und den niedrigsten ISO-Wert - 25, 50 oder 100. Bei einer Verschlusszeit von 1/4000 s beträgt die Blende f / 22 und ISO 100 EV sind gleich 20-22. Daher können wir EV als Maß für die Helligkeit der Szene (mit der richtigen Belichtung) verwenden - und gleichzeitig als Maß für die maximale Helligkeit, die die Kamera aushalten kann, ohne die Belichtung zu überschreiten. Tatsächlich ist dies die Anzahl der Photonen, die die Kamera erreichen.und die Anzahl der Photonen, die die Kamera während der Belichtung erfolgreich blockiert. Was sollte der EV sein, damit wir zuverlässig bestimmen können, welche Teile des Films ausgebrannt werden? In der Praxis gilt: Je sauberer der Himmel, desto weniger Wolken und Dunst, Schwebeteilchen und Wassertropfen in der Atmosphäre, die Licht reflektieren, desto kleiner können die maximalen EV-Kameras sein. Daher fängt eine Kamera mit einer Verschlusszeit von 1/4000, Blende 22 und ISO 100 so wenige Photonen ein, dass wir davon ausgehen können, dass ein bestimmter Teil des Bildes unglaublich hell ist.Daher fängt eine Kamera mit einer Verschlusszeit von 1/4000, Blende 22 und ISO 100 so wenige Photonen ein, dass wir davon ausgehen können, dass ein bestimmter Teil des Bildes unglaublich hell ist.Daher fängt eine Kamera mit einer Verschlusszeit von 1/4000, Blende 22 und ISO 100 so wenige Photonen ein, dass wir davon ausgehen können, dass ein bestimmter Teil des Bildes unglaublich hell ist.

Aber jeder Teil der Wolke, der von der Sonne beleuchtet wird, wird auch unrealistisch hell. Wenn die Kamera diese Helligkeit nicht reduzieren kann, können wir nicht zuverlässig feststellen, ob dieser Punkt hell genug war, um Spuren auf dem Film zu hinterlassen. Tatsächlich hätte sie natürlich keine Spur hinterlassen, aber wir können nicht zuverlässig zwischen einer hellen Wolke und der Sonne unterscheiden. Nach meiner Erfahrung müssen wir, wenn die Lichtverhältnisse nicht im Voraus bekannt sind (wie dies normalerweise im europäischen Teil des Kontinents der Fall ist), einen EV von mindestens 24 erhalten

. Es gibt jedoch eine einfache Möglichkeit, das Fenster möglicher EV-Werte zu verschieben - einen neutralen Filter. Dadurch wird die Lichtmenge, die die Matrix erreicht, erheblich reduziert, sodass die Kamera im Morgengrauen, bei Sonnenuntergang oder in der Nacht keine Bilder empfangen kann. In unserem Fall ist dies jedoch nicht wichtig, da diese Bilder die Verschlusszeit mehrere Tage lang nicht beeinflussen (im Vergleich zum hellen Tag) Beitrag zum endgültigen Bild ist vernachlässigbar). Bei Verwendung des ND64-Filters (2 6 ) werden ungefähr 6 EV gelöscht (der genaue Wert kann mit ND-Filtern nicht aufgerufen werden), und dies ergibt einen Maximalwert von EV 26. Wie wird er aussehen?


Bild mit der richtigen Verschlusszeit und EV 11


Etwas dunkler (EV 14)


Nahe an dem, was Digitalkameras leisten können (EV 19)


Und hier ist unser Ergebnis mit dem Filter - EV 26

Ist das genug? Ja, ich denke schon.

Programm


Wie gehst du damit um? Sie müssen alle X Sekunden ein Foto mit der richtigen Belichtung aufnehmen und unmittelbar danach ein Foto mit EV 26. Aus den ersten Fotos wird eine lange Verschlusszeit basierend auf Metadaten basierend auf Metadaten berechnet. EV kann anhand von EXIF-Daten berechnet werden, ein Versatz hinzugefügt und eine Zwei im Grad des Versatzes EV als Gewichtung für durchschnittliche Pixelwerte verwendet werden.

Dies funktioniert nicht mit den zweiten Bildern - dann werden alle "ausgebrannten" Pixel gemittelt. Hier überlagern wir einfach alle Bilder und speichern die hellsten Pixel des Ergebnisses.



Danach setzen wir einfach die zweite auf die erste:



Tot umfallen! Aber wie viele Bilder brauchen wir und wie oft müssen wir sie aufnehmen? Das Intervall hängt von der Brennweite ab (je breiter das Bild, je kleiner die Sonne, desto größer die Lücke). In meinem Fall betrug für ein Weitwinkelbild (ca. 24 mm) das Mindestintervall aus meiner Sicht 60 s und das ideale 45 s. Wenn Sie eine Lücke von mehr als 60 s nehmen, verwandelt sich der Bogen des Sonnenpfades in überlappende Kreise und im Grenzbereich - nur eine Perlenkette. Sie können natürlich das Bild mit dem Sonnenpfad betrügen und eine Gaußsche Glättung anwenden, um die Ecken zu glätten und die Sonnenkreise zu verschmieren.


90 s Intervall: Artefakte (große Lücken durch Wolken bedecken die Sonne)

Die Anzahl der Bilder mit einer langen Verschlusszeit hängt von der Bewegung ab, aber 60 bis 90 Teile eignen sich auch für kleinste Details.

Eisen


Nicht schlecht. Jetzt haben wir einen echten Weg, um digitale Solarographie zu bekommen. Aber wir müssen noch echte Bilder bekommen. Wie kann man eine (relativ) Einwegkamera herstellen, wenn man davon ausgeht, dass es immer nervige Vögel oder noch nervigere ordentliche Diener geben kann, die sie wegziehen? Laut einigen begeisterten Bewertungen haben sie 30 bis 50 %% der Kameras verloren, die sechs Monate lang in freier Wildbahn gelassen wurden (für den Zeitraum von der Winter- bis Sommersonnenwende, d. H. Vom niedrigsten zum höchsten Sonnenstand am Himmel). Ich rechne nicht mit sechs Monaten, aber es lohnt sich immer noch, sich auf den Verlust einiger Kameras vorzubereiten. Die kleinste Kamera in Größe und Kosten kann aus dem Raspberry Pi Zero mit dem Pi-Kameramodul zusammengebaut werden. Es werden jedoch "ganze" 8 Megapixel sein, und nun - wir brauchen immer noch keine klaren, scharfen Fotos. Plus Elektronik zur Aufnahme in festgelegten Intervallen,Ein Akku, ein gefälschtes Objektiv von einem Smartphone und furchtbar starke Neodym-Magnete, alles in einem Gehäuse, das auf einem 3D-Drucker gedruckt wurde.











Technische Details Der Raspberry Pi HAT mit einem SAMD21-Mikrocontroller (Chip mit Arduino Zero) wird mit zwei 18650-Batterien betrieben und schaltet den Pi alle 60 Sekunden ein (wenn es draußen hell ist) oder seltener, wenn es dunkel ist. Pi wird geladen, macht ein paar Fotos und schaltet sich aus. Das System wird 2,5 Tage lang mit Batterien betrieben und erzeugt 10 GB pro Tag. Um schnell genug zu booten, die Belichtung zu messen, ein paar Fotos aufzunehmen, zu speichern und die Verbindung zu trennen - und das alles in 60 Sekunden -, ist anstelle des fettigen Raspbian ein minimales Buildroot-Verteilungskit auf dem Computer installiert.



Das Schwierigste an einem solchen Projekt ist es, einen Fall zu erstellen, der auf einem 3D-Drucker gedruckt und vor Witterungsbedingungen geschützt ist. Ich habe eine gute Option bekommen - ich habe eine 3-mm-Dichtung aus Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPDM) in der Aussparung im Gehäuse verwendet.





Bilder


Beispiele aus Weimar:



















Probleme und Nachteile


Um die "verbrannten" Pixel zu bestimmen, habe ich separate Frames verwendet. Entweder blieb eine Spur auf dem Bild oder nicht. Ich habe keine akkumulativen Messungen durchgeführt. Wenn sich bewegende Autos in der Kamera sichtbar sind, ist ein Effekt mit dem Verhalten realer Filme vergleichbar. Wenn Reflexionen von Glas und Metall kleine helle Punkte streuen, ist dieses Rauschen, das in mehrere Dutzend Fotografien zerfiel, für das Auge nicht so auffällig. Das folgende Foto von Michael Wesley gibt uns ein gutes Beispiel dafür, wie dies im Film zu sehen ist:



Ich möchte auch!


Cool! Es stimmt, Sie müssen mit Ihren Händen arbeiten. Ressourcen:

  • Das Programm zur Berechnung von Fotos auf Github. Denken Sie daran, sie ist nicht wirklich p'n'p.
  • Platinen- und Anschlussdiagrammdateien zur Stromversorgung von 2S LiPo-Akkus.
  • Fusion360-Dateien für wasserdichtes Gehäuse.

More articles:


All Articles