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数字太阳摄影



太阳照相法（太阳在天空中运动的图像，是使用针孔照相机在相纸上获取了数月的图像）从零开始的地方开始受到欢迎。当这种技术在2010年代真正流行时，许多人再次对使用胶卷和相纸的照片产生了兴趣。他们中的很多人开始在银行里面放纸，在森林和城市公共场所的侧面开孔-我也很喜欢这个想法。

在Solargraphy.com上，您可以找到数百种此类工作的精彩示例。

这里有一些更多的链接：

  • 采访网站的创建者。
  • 就如何制作和隐藏小孔罐（德语）采访 Jens Edinger。
  • Flickr 的太阳学小组。
  • 机动日光摄影。
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尽管这些来自啤酒罐和下水道的针孔相机看起来很自制，但它们已经可以在商店中购买到。而且，当然，现成的场景使太阳摄影成为一种更容易接近的爱好，但总的来说，自己制作这样的相机非常困难。

但是，尽管我喜欢用胶片（或在这种情况下，用纸）拍摄的照片，但我摆脱了所有模拟设备。对他大惊小怪。

只制作没有胶卷的同一张照片怎么样？

理论


任务


长时间曝光摄影很容易做到。降低矩阵对光的敏感度，然后打开快门几秒钟。如果需要进一步提高快门速度，您将开始怀疑图像会变得非常嘈杂。下一步是拍摄大量曝光短且平均的照片。以这种编程方式，几乎可以模拟任何长度的快门速度。如果您根据每张图像的曝光值进行加权平均，甚至可以摘录一天。凉！遗憾的是，这种方法不适用于日光摄影。太阳的图像在胶片[相纸]上“燃烧”，并永远保留在那里，但是在求平均时，太阳的亮点会由于求平均值而消失，并且在长时间的数字仿真中将看不见。该死的...

24小时曝光：



处理的结果：



我们如何解决这个问题？创建单张照片时，您需要跟踪那些将被“烧毁”或日晒的点。与每张照片（具有正确的快门速度）一起，我们再做一幅-尽可能少的光到达矩阵。我们假设，在第二种情况下，以较暗的照片到达矩阵的每个光子都可以被认为足够明亮，可以在胶片上留下痕迹。

让我们先讨论一下什么是曝光数（EV）。对于具有正确曝光的照片（用f / 1.0的光圈和ISO 100的光圈拍摄1张），EV将为0。具有相同设置的半秒将给出EV 1，四分之一秒将得到EV 2，...在Wikipedia上，他们将其写为阴天EV它大约是13，在阳光下大约是16。标准的数字无反光镜镜头可以提供高达1/4000秒的曝光，大多数镜头具有f / 22的光圈，并且ISO值最低-25、50或100。在1/4000 s的快门速度下，光圈f / 22和ISO 100 EV将等于20-22。因此，我们可以将EV用作衡量场景亮度（具有正确曝光）的量-并同时用作衡量相机在不超过曝光量的情况下可以承受的最大亮度的量度。实际上，这就是到达相机的光子数量，以及相机在曝光期间成功阻挡的光子数量。 EV应该是什么，以便我们能够可靠地确定胶片的哪些部分将被烧坏？实际上，天空越干净，反射光的大气层中的云雾和霾越少，悬浮颗粒和水滴越少-最大的EV摄像机越小。因此，快门速度为1/4000，光圈22和ISO 100的相机将捕获很少的光子，因此我们可以假设图像的某个部分非常亮。因此，快门速度为1/4000，光圈22和ISO 100的相机将捕获很少的光子，因此我们可以假设图像的某个部分非常亮。因此，快门速度为1/4000，光圈22和ISO 100的相机将捕获很少的光子，因此我们可以假设图像的某个部分非常亮。

但是，被太阳照亮的云的每个部分也会变得不现实地明亮，并且如果相机无法降低该亮度，则我们无法可靠地确定该点是否足够明亮以在胶片上留下痕迹。实际上，当然，她不会留下痕迹，但是我们无法可靠地区分明亮的云彩和阳光。以我的经验，如果事先不知道照明条件（通常在欧洲大陆的欧洲部分发生），我们需要获得至少等于24的EV。

但是，有一种简单的方法可以移动可能的EV值的窗口- 中性滤镜。它会大大减少到达矩阵的光量，因此相机将无法在黎明，日落或晚上接收图像-但在我们的情况下，这并不重要，因为这些图像在几天内不会影响快门速度（与明亮的白天相比）对最终图像的贡献可忽略不计）。使用ND64滤镜（2 6）时，它会删除大约6 EV（ND滤镜无法调用确切的值），这使我们获得了EV 26的最大值。它看起来像什么？


快门速度和EV正确的图像11


较暗（EV 14）


接近数码相机所能提供的（EV 19）


，这是我们使用滤镜的结果-EV 26

够了吗？是的，我想是这样。

程序


那么您如何处理所有这些呢？您需要每X秒以正确的曝光拍摄一张照片，之后立即拍摄-使用EV 26的照片。从前一张照片开始，会基于基于元数据的元数据计算较慢的快门速度。 EV可以根据EXIF数据进行计算，添加一个偏移量，并在偏移EV度中使用2作为平均像素值的权重。

这不适用于第二张图像-然后我们将平均所有“烧坏”的像素。在这里，我们仅叠加所有图像并保存结果中最亮的像素。



之后，我们仅将第二个强加给第一个：



死定了！但是，我们需要多少张图像，我们需要多久拍摄一次？间隔取决于焦距（图像越宽，太阳越小，间隙越大）。在我的情况下，对于广角图片（约24 mm），从我的角度来看，最小间隔为60 s，理想间隔为45 s。如果您的间隙超过60 s，则太阳路径的拱门将变成重叠的圆圈，并且在极限处-仅是一串珍珠。当然，您可以作弊，并使用太阳路径对图像进行高斯平滑处理，以平滑拐角并涂抹太阳圆。


90 s间隔：伪影（由于云层覆盖太阳而导致的较大间隙）

快门速度较慢的图像数量取决于移动，但是即使对于最小的细节，从60到90张也可以很好地工作。

铁


不错。现在，我们有了一种获取数字太阳摄影的真实方法。但是我们仍然需要获取真实的图像。如何制作一个（相对）一次性相机，并指望总是会有烦人的鸟或什至更烦人的有序仆人将她拖走呢？根据一些发烧友的评论，在野外放置六个月（从冬至夏至，即从天空中最低的太阳位置到最高的太阳位置）期间，它们丢失了30％到50 %%的相机。我没有指望六个月，但仍然值得为丢失几台相机做准备。可以通过Raspberry Pi Zero和Pi摄像头模块组装尺寸和成本最小的摄像头。但是，这将是“整个” 8百万像素，而且-我们仍然不需要清晰的清晰照片。加上可按设定的时间间隔包含的电子设备，电池，来自智能手机的假镜头以及非常坚固的钕磁铁，所有情况下均以3D打印机打印。











技术细节 具有SAMD21微控制器（带有Arduino Zero的芯片）的Raspberry Pi HAT由两节18650电池供电，每60秒钟（如果外面是亮的）打开Pi，如果天黑则不多。Pi加载，拍摄几张照片，然后关闭。该系统使用电池运行2.5天，每天产生10 GB。为了足够快地启动，测量光线照射，拍摄几张照片，保存并断开连接（所有这些操作都在60秒之内），计算机上安装了一个最小的buildroot分发工具包，而不是油腻的Raspbian。



在这样的项目中，最困难的事情是制作一个可以在3D打印机上打印并不受天气影响的箱子。我有一个不错的选择-我在外壳上的凹槽中使用了3毫米的乙丙橡胶垫片（EPDM）。





图片


魏玛地区的例子：



















问题与弊端


为了确定“焦化”像素，我使用了单独的帧。图像上是否残留痕迹。我没有进行累积测量。如果在摄像机中可以看到行驶中的汽车，则其效果可与真实电影的行为相媲美。当玻璃和金属的反射产生小的亮点散射时，落入几十张照片中的这种噪声在眼睛中就不太明显了。以下迈克尔·卫斯理（Michael Wesley）拍摄的照片为我们提供了一个很好的例子，说明如何在电影中看到它：



我也想！


凉！没错，您需要动手工作。资源：

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