🐲 👮 🙅🏿 Solarographie numérique 🎅🏼 🐌 🛍️

La solarographie (images du mouvement du soleil à travers le ciel, obtenues pendant plusieurs mois sur du papier photo à l'aide d'un appareil photo sténopé) a gagné en popularité quelque part depuis le début du zéro. Et lorsque, dans les années 2010, cette technique est devenue très populaire, de nombreuses personnes se sont de nouveau intéressées aux photographies utilisant du film et du papier photo. Beaucoup d'entre eux ont commencé à quitter les banques avec du papier à l'intérieur et un trou dans leurs côtés dans les forêts et les lieux publics des villes - et j'aime aussi cette idée.

Sur Solargraphy.com, vous pouvez trouver des centaines de merveilleux exemples d'un tel travail.

Voici quelques liens supplémentaires:

Entretien avec le créateur du site.
Entretien avec Jens Edinger sur la façon de fabriquer et de cacher un pot à sténopé (en allemand).
Le groupe de Solarographie sur Flickr.
Solarographie motorisée .
.
.
, , .
.

Et bien que ces caméras à sténopé de canettes de bière et de tuyaux d'égout aient l'air très artisanales, elles peuvent déjà être achetées toutes faites au magasin. Et, bien sûr, les ensembles prêts à l'emploi font de la solarographie un passe-temps plus accessible, mais en général, il est assez difficile de fabriquer un tel appareil photo vous-même.

Cependant, bien que j'aime les photos prises sur film (ou, comme dans ce cas, sur papier), je me suis débarrassé de tout mon équipement analogique. Trop de bruit avec lui.

Que diriez-vous de faire la même photo, uniquement sans film?

Théorie

Tâche

La photographie à longue exposition est facile à faire. Réduisez la sensibilité de la matrice à la lumière et ouvrez l'obturateur pendant quelques secondes. Si vous devez augmenter encore la vitesse d'obturation, vous commencerez à soupçonner que l'image se révélera terriblement bruyante. La prochaine étape consiste à prendre beaucoup de photos avec des expositions courtes et moyennes. De cette manière programmatique, une vitesse d'obturation de presque n'importe quelle longueur peut être simulée. Vous pouvez même prendre un extrait d'une journée si vous prenez une moyenne pondérée en fonction des valeurs d'exposition de chaque image. Cool! Il est dommage qu'une telle approche ne s'applique pas à la solarographie. L'image du soleil "brûle" sur le film [papier photo] et y reste pour toujours, mais lors de la moyenne, le point lumineux du soleil disparaîtra en raison de la moyenne et il ne sera pas visible avec une émulation numérique de longue durée. Merde ...

24 heures d'exposition:

Résultat traité:

comment résoudre ce problème? Lors de la création de photos individuelles, vous devez suivre les points qui seront "brûlés" ou solarisés. Avec chaque photo (avec la vitesse d'obturation correcte), nous en faisons une de plus - avec le minimum de lumière possible atteignant la matrice. Nous supposons que chaque photon qui arrive dans notre matrice dans le deuxième cas avec une photographie plus sombre peut être considéré comme suffisamment lumineux pour laisser une marque sur le film.

Écartons-nous une seconde et parlons de ce qu'est le nombre d'exposition (EV). Pour une photo avec l'exposition correcte, qui a été prise pour 1 avec une ouverture de f / 1.0 et 100 ISO, EV sera 0. Une demi-seconde avec les mêmes paramètres donnera EV 1, un quart de seconde donnera EV 2, ... Sur Wikipédia, ils écrivent cela un jour nuageux EV il sera d'environ 13 et au soleil il sera de 16. L'objectif numérique sans miroir standard peut donner une exposition jusqu'à 1/4000 seconde, la plupart des objectifs ont une ouverture f / 22 et la valeur ISO la plus basse - 25, 50 ou 100. À une vitesse d'obturation de 1/4000 s, ouverture f / 22 et ISO 100 EV seront égaux à 20-22. Par conséquent, nous pouvons utiliser EV comme mesure de la luminosité de la scène (avec une exposition correcte) - et en même temps comme mesure de la luminosité maximale que l'appareil photo peut supporter sans dépasser l'exposition. En fait, c'est le nombre de photons atteignant la caméra,et le nombre de photons que la caméra bloque avec succès pendant l'exposition. Quel devrait être l'EV afin que nous puissions déterminer de manière fiable quelles parties du film seront brûlées? Dans la pratique, plus le ciel est propre, moins il y a de nuages et de brume, de particules en suspension et de gouttelettes d'eau dans l'atmosphère qui réfléchissent la lumière - plus les caméras EV maximales peuvent être petites. Par conséquent, un appareil photo avec une vitesse d'obturation de 1/4000, une ouverture 22 et 100 ISO capturera si peu de photons que nous pouvons supposer qu'une certaine partie de l'image est incroyablement lumineuse.Par conséquent, un appareil photo avec une vitesse d'obturation de 1/4000, une ouverture 22 et 100 ISO capturera si peu de photons que nous pouvons supposer qu'une certaine partie de l'image est incroyablement lumineuse.Par conséquent, un appareil photo avec une vitesse d'obturation de 1/4000, une ouverture 22 et 100 ISO capturera si peu de photons que nous pouvons supposer qu'une certaine partie de l'image est incroyablement lumineuse.

Mais chaque partie du nuage, éclairée par le soleil, devient également irréaliste et si l'appareil photo ne peut pas réduire cette luminosité, nous ne pouvons pas déterminer de manière fiable si ce point était suffisamment lumineux pour laisser une marque sur le film. En fait, bien sûr, elle n'aurait pas laissé de trace, mais nous ne pouvons pas distinguer de manière fiable entre un nuage brillant et le soleil. D'après mon expérience, si les conditions d'éclairage ne sont pas connues à l'avance (comme cela se produit généralement dans la partie européenne du continent), nous devons obtenir un EV d'au moins 24.

Cependant, il existe un moyen simple de déplacer la fenêtre des valeurs EV possibles - un filtre neutre. Cela réduit considérablement la quantité de lumière atteignant la matrice, de sorte que l'appareil photo ne pourra pas recevoir d'images à l'aube, au coucher du soleil ou la nuit - mais dans notre cas, cela n'est pas important, car ces images n'affecteront pas la vitesse d'obturation pendant plusieurs jours (par rapport au jour lumineux) contribution à l'image finale est négligeable). Lorsque vous utilisez le filtre ND64 (2 ⁶ ), il supprime environ 6 EV (la valeur exacte ne peut pas être appelée avec les filtres ND), ce qui nous donne une valeur maximale de EV 26. À quoi ressemblera-t-il?

Image avec la bonne vitesse d'obturation et EV 11

Un peu plus sombre (EV 14)

Proche de ce que les appareils photo numériques peuvent donner (EV 19)

Et voici notre résultat avec le filtre - EV 26

Est-ce suffisant? Oui, je le pense.

Programme

Alors, comment gérez-vous tout cela? Vous devez prendre une photo avec l'exposition correcte toutes les X secondes, et immédiatement après - une photo avec EV 26. Dès les premières photos, une vitesse d'obturation lente est calculée en fonction des métadonnées basées sur les métadonnées. EV peut être calculé en fonction des données EXIF, ajouter un décalage et utiliser deux dans le degré de décalage EV comme poids aux valeurs moyennes des pixels.

Cela ne fonctionnera pas avec les deuxièmes images - alors nous ferons la moyenne de tous les pixels «brûlés». Ici, nous superposons simplement toutes les images et enregistrons les pixels les plus lumineux du résultat.

Après cela, nous imposons simplement le second au premier:

Drop dead! Mais de combien d'images avons-nous besoin et à quelle fréquence devons-nous les prendre? L'intervalle dépend de la distance focale (plus l'image est large, plus le soleil est petit, plus l'écart est grand). Dans mon cas, pour une photo grand angle (environ 24 mm), l'intervalle minimum de mon point de vue était de 60 s, et l'idéal était de 45 s. Si vous prenez un écart de plus de 60 s, l'arc du chemin solaire se transformera en cercles qui se chevauchent, et à la limite - juste un collier de perles. Vous pouvez bien sûr tricher et appliquer un lissage gaussien à l'image avec le chemin solaire afin de lisser les coins et d'étaler les cercles solaires.

Intervalle de 90 s: artefacts (grandes lacunes causées par les nuages recouvrent le soleil)

Le nombre d'images avec une vitesse d'obturation lente dépend du mouvement, mais de 60 à 90 pièces fonctionne bien même pour les plus petits détails.

Le fer

Pas mal. Nous avons maintenant un vrai moyen d'obtenir la solarographie numérique. Mais nous devons encore obtenir de vraies images. Comment faire un appareil photo (relativement) jetable, en comptant sur le fait qu'il peut toujours y avoir des oiseaux ennuyeux ou encore des domestiques ordonnés plus ennuyeux qui l'entraîneront? Selon certains avis de passionnés, ils ont perdu 30 à 50 %% de caméras laissées à l'état sauvage pendant six mois (pour la période allant du solstice d'hiver au solstice d'été, c'est-à-dire de la position la plus basse à la position la plus élevée du soleil dans le ciel). Je ne compte pas sur six mois, mais cela vaut quand même la peine de se préparer à la perte de quelques caméras. La plus petite caméra de taille et de coût peut être assemblée à partir du Raspberry Pi Zero avec le module de caméra Pi. Ce sera 8 mégapixels «entiers», cependant, et bien - nous n'avons toujours pas besoin de photos nettes et nettes. Plus l'électronique à inclure à des intervalles définis,une batterie, une fausse lentille d'un smartphone et des aimants au néodyme terriblement puissants, le tout dans un boîtier imprimé sur une imprimante 3D.

Détails techniques Le Raspberry Pi HAT avec un microcontrôleur SAMD21 (puce avec Arduino Zero) est alimenté par deux batteries 18650 et allume le Pi toutes les 60 s (s'il fait clair à l'extérieur), ou moins souvent s'il fait sombre. Pi se charge, prend quelques photos et s'éteint. Le système fonctionne sur piles pendant 2,5 jours et génère 10 Go par jour. Pour démarrer assez rapidement, mesurer l'exposition à la lumière, prendre quelques photos, enregistrer et désactiver - le tout en 60 secondes - une distribution minimale de buildroot est installée sur l'ordinateur au lieu du Raspbian graisseux.

La chose la plus difficile dans un tel projet est de réaliser un boîtier imprimé sur une imprimante 3D et protégé des intempéries. J'ai eu une bonne option - j'ai utilisé un joint de 3 mm en caoutchouc éthylène-propylène (EPDM) dans l'évidement prévu dans le boîtier.

Images

Exemples pris à Weimar:

Problèmes et inconvénients

Pour déterminer les pixels «brûlés», j'ai utilisé des images distinctes. Soit une trace est restée sur l'image, soit non. Je n'ai pas fait de mesures cumulatives. Si des voitures en mouvement sont visibles dans l'appareil photo, un effet est comparable au comportement de vrais films. Lorsque les reflets du verre et du métal donnent une dispersion de petits points lumineux, ce bruit, qui est tombé sur plusieurs dizaines de photographies, n'est pas si perceptible à l'œil. La photographie suivante prise par Michael Wesley nous donne un bon exemple de la façon dont cela peut être vu sur film:

Je tiens également à!

Cool! Certes, vous devez travailler avec vos mains. Ressources:

Le programme de calcul de photos sur github. Gardez à l'esprit, elle n'est pas vraiment p'n'p.
Carte et fichiers de schéma de connexion pour alimenter les batteries LiPo 2S.
Limes Fusion360 pour boîtier étanche.

Solarographie numérique