🌔 👊 🏡 Solarografía digital 👩🏼‍🎓 ⚪️ 🎺

La solarografía (imágenes del movimiento del sol a través del cielo, obtenidas durante varios meses en papel fotográfico usando una cámara estenopeica) ganó popularidad en algún lugar desde el comienzo del cero. Y cuando en la década de 2010 esta técnica se hizo realmente popular, muchas personas volvieron a interesarse en las fotografías con película y papel fotográfico. Muchos de ellos comenzaron a salir de los bancos con papel adentro y un agujero a sus lados en los bosques y lugares públicos de las ciudades, y también me gusta esta idea.

En Solargraphy.com puede encontrar cientos de maravillosos ejemplos de dicho trabajo.

Aquí hay algunos enlaces más:

Entrevista con el creador del sitio.
Entrevista con Jens Edinger sobre cómo hacer y esconder un tarro de alfiler (en alemán).
El grupo Solarography en Flickr.
Solarografía motorizada .
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Y aunque estas cámaras estenopeicas de latas de cerveza y tuberías de alcantarillado se ven muy hechas a sí mismas, ya se pueden comprar confeccionadas en la tienda. Y, por supuesto, los sets prefabricados hacen que la solarografía sea un pasatiempo más accesible, pero en general es bastante difícil hacer esa cámara usted mismo.

Sin embargo, aunque me encantan las imágenes tomadas en película (o, como en este caso, en papel), me deshice de todo mi equipo analógico. Demasiado alboroto con él.

¿Qué tal hacer la misma foto, solo sin película?

Teoría

Tarea

La fotografía de larga exposición es fácil de hacer. Reduzca la sensibilidad de la matriz a la luz y abra el obturador durante unos segundos. Si necesita aumentar aún más la velocidad de obturación, comenzará a sospechar que la imagen resultará terriblemente ruidosa. El siguiente paso es tomar muchas fotos con exposiciones cortas y promedio. De esta forma programática, se puede simular una velocidad de obturación de casi cualquier longitud. Incluso puede tomar un extracto del día si toma un promedio ponderado basado en los valores de exposición de cada imagen. ¡Frio! Es una pena que este enfoque no se aplique a la solarografía. La imagen del sol "se quema" en la película [papel fotográfico], y permanece allí para siempre, pero al promediar, el punto brillante del sol desaparecerá debido al promedio y no será visible con la emulación digital de larga duración. Maldita sea ...

24 horas de exposición:

Resultado procesado:

¿Cómo resolvemos este problema? Al crear fotos individuales, debe rastrear esos puntos que se "quemarán" o se solarizarán. Junto con cada foto (con la velocidad de obturación correcta) hacemos una más, con la mínima cantidad posible de luz que llega a la matriz. Suponemos que cada fotón que llega a nuestra matriz en el segundo caso con una fotografía más oscura puede considerarse lo suficientemente brillante como para dejar una marca en la película.

Divaguemos por un segundo y hablemos sobre qué es el número de exposición (EV). Para una foto con la exposición correcta, que se tomó para 1 con una apertura de f / 1.0 e ISO 100, EV será 0. Medio segundo con la misma configuración dará EV 1, un cuarto de segundo dará EV 2, ... En Wikipedia escriben eso en un día nublado EV será aproximadamente 13, y al sol será 16. La lente digital sin espejo estándar puede dar una exposición de hasta 1/4000 de segundo, la mayoría de las lentes tienen una apertura f / 22 y el valor ISO más bajo: 25, 50 o 100. A una velocidad de obturación de 1/4000 s, apertura f / 22 e ISO 100 EV serán iguales a 20-22. Por lo tanto, podemos usar EV como una medida de la cantidad de brillo de la escena (con la exposición correcta), y al mismo tiempo como una medida del brillo máximo que la cámara puede soportar sin exceder la exposición. De hecho, esta es la cantidad de fotones que llegan a la cámara,y la cantidad de fotones que la cámara bloquea con éxito durante la exposición. ¿Cuál debería ser el EV para que podamos determinar de manera confiable qué partes de la película se quemarán? En la práctica, cuanto más limpio es el cielo, menos nubes y neblina, partículas suspendidas y gotas de agua en la atmósfera que reflejan la luz, más pequeñas pueden ser las cámaras EV máximas. Por lo tanto, una cámara con una velocidad de obturación de 1/4000, apertura 22 e ISO 100 capturará tan pocos fotones que podemos suponer que cierta parte de la imagen es increíblemente brillante.Por lo tanto, una cámara con una velocidad de obturación de 1/4000, apertura 22 e ISO 100 capturará tan pocos fotones que podemos suponer que cierta parte de la imagen es increíblemente brillante.Por lo tanto, una cámara con una velocidad de obturación de 1/4000, apertura 22 e ISO 100 capturará tan pocos fotones que podemos suponer que cierta parte de la imagen es increíblemente brillante.

Pero cada parte de la nube, iluminada por el sol, también se vuelve irrealmente brillante, y si la cámara no puede reducir este brillo, entonces no podemos determinar de manera confiable si este punto fue lo suficientemente brillante como para dejar una marca en la película. De hecho, por supuesto, ella no habría dejado rastro, pero no podemos distinguir confiablemente entre una nube brillante y el sol. En mi experiencia, si las condiciones de iluminación no se conocen de antemano (como suele suceder en la parte europea del continente), necesitamos obtener un EV igual a al menos 24.

Sin embargo, hay una manera simple de mover la ventana de posibles valores EV: un filtro neutral. Reduce significativamente la cantidad de luz que llega a la matriz, por lo que la cámara no podrá recibir imágenes al amanecer, al atardecer o por la noche, pero en nuestro caso esto no es importante, ya que estas imágenes no afectarán la velocidad del obturador durante varios días (en comparación con el día brillante la contribución a la imagen final es insignificante). Cuando se usa el filtro ND64 (2 ⁶ ), elimina aproximadamente 6 EV (el valor exacto no se puede llamar con filtros ND), y esto nos da un valor máximo de EV 26. ¿Cómo se verá?

Imagen con la velocidad de obturación correcta y EV 11

Un poco más oscuro (EV 14)

Cerca de lo que pueden ofrecer las cámaras digitales (EV 19)

Y aquí está nuestro resultado con el filtro: EV 26

¿Es esto suficiente? Sí, eso creo.

Programa

Entonces, ¿cómo manejas todo esto? Debe tomar una foto con la exposición correcta cada X segundos, e inmediatamente después de eso, una foto con EV 26. A partir de las primeras fotos, se calcula una velocidad de obturación lenta basada en metadatos basados en metadatos. El EV puede calcularse de acuerdo con los datos EXIF, agregar un desplazamiento y usar un EV de dos en el grado de desplazamiento como un peso para los valores promedio de píxeles.

Esto no funcionará con las segundas imágenes, luego promediaremos todos los píxeles "quemados". Aquí simplemente superponemos todas las imágenes y guardamos los píxeles más brillantes del resultado.

Después de eso, simplemente imponemos el segundo al primero: ¡

Déjate caer! Pero, ¿cuántas imágenes necesitamos y con qué frecuencia debemos tomarlas? El intervalo depende de la distancia focal (cuanto más ancha es la imagen, más pequeño es el sol, más ancho es el espacio). En mi caso, para una imagen gran angular (aproximadamente 24 mm), el intervalo mínimo desde mi punto de vista fue de 60 s, y el ideal fue de 45 s. Si toma un espacio de más de 60 s, el arco del camino solar se convertirá en círculos superpuestos, y en el límite, solo una cadena de perlas. Por supuesto, puede hacer trampa y aplicar suavizado gaussiano a la imagen con el camino solar para suavizar las esquinas y untar los círculos solares.

Intervalo de 90 s: artefactos (grandes brechas causadas por nubes que cubren el sol)

El número de imágenes con una velocidad de obturación lenta depende del movimiento, pero de 60 a 90 piezas funciona bien incluso para los detalles más pequeños.

Hierro

No está mal. Ahora tenemos una forma real de obtener solarografía digital. Pero aún necesitamos obtener imágenes reales. ¿Cómo hacer una cámara (relativamente) desechable, contando con el hecho de que siempre puede haber pájaros molestos o incluso más criados ordenados molestos que la arrastrarán? Según algunas reseñas entusiastas, perdieron del 30 al 50% de las cámaras que quedaron en la naturaleza durante seis meses (durante el período comprendido entre el solsticio de invierno y el de verano, es decir, desde la posición más baja hasta la más alta del sol en el cielo). No cuento con seis meses, pero vale la pena prepararse para la pérdida de un par de cámaras. La cámara más pequeña en tamaño y costo se puede ensamblar desde la Raspberry Pi Zero con el Módulo de cámara Pi. Sin embargo, será de 8 megapíxeles "enteros" y bueno, todavía no necesitamos fotografías claras y nítidas. Más electrónica para incluir a intervalos establecidos,una batería, una lente falsa de un teléfono inteligente e imanes de neodimio terriblemente fuertes, todo en un estuche impreso en una impresora 3D.

Detalles técnicos El Raspberry Pi HAT con un microcontrolador SAMD21 (chip con Arduino Zero) funciona con dos baterías 18650 y enciende el Pi cada 60 s (si hay luz afuera), o con menos frecuencia si está oscuro. Pi carga, toma algunas fotos y se apaga. El sistema funciona con baterías durante 2,5 días y genera 10 GB por día. Para arrancar lo suficientemente rápido, mida la exposición a la luz, tome algunas fotos, guarde y desconecte, y todo esto en 60 segundos, se instala un kit de distribución de construcción mínima en la computadora en lugar del grasiento Raspbian.

Lo más difícil en un proyecto de este tipo es hacer un estuche que esté impreso en una impresora 3D y protegido de las condiciones climáticas. Obtuve una buena opción: utilicé una junta de 3 mm de caucho de etileno-propileno (EPDM) en el hueco provisto en la carcasa.

Imágenes

Ejemplos tomados en Weimar:

Problemas y desventajas.

Para determinar los píxeles "quemados", utilicé cuadros separados. O quedaba un rastro en la imagen, o no. No hice mediciones acumulativas. Si se ven automóviles en movimiento en la cámara, un efecto es comparable al comportamiento de las películas reales. Cuando los reflejos del vidrio y el metal producen una dispersión de pequeños puntos brillantes, entonces este ruido, que cayó en varias docenas de fotografías, no es tan perceptible a la vista. La siguiente fotografía tomada por Michael Wesley nos da un buen ejemplo de cómo se puede ver esto en la película:

¡Yo también quiero!

¡Frio! Es cierto que necesitas trabajar con tus manos. Recursos:

El programa para calcular fotos en github. Tenga en cuenta que ella no es realmente p'n'p.
Tablero y archivos de diagrama de conexión para alimentar baterías 2S LiPo.
Limas Fusion360 para carcasa impermeable.

Solarografía digital