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Realizzare sequenze animate con le fotocamere digitali


La grande diffusione di ottime fotocamere digitali (soprattutto reflex) rende ora possibile realizzare spettacolari sequenze animate del paesaggio notturno, fino a poco tempo fa impensabili per il semplice appassionato. In queste pagine si illustra un metodo per ottenere interessanti risultati, che sicuramente non mancheranno di colpire lart30immaginario sia degli astrofili sia delle persone comuni.


Introduzione.

L'avvento del digitale nella fotografia astronomica non ha portato solamente un cambiamento del mezzo su cui vengono registrate le immagini. Le tecniche digitali, sviluppatesi inizialmente come applicazione alle fotografie chimiche digitalizzate, possono ora esprimersi direttamente sulle foto digitali. Uno dei grandi vantaggi del digitale è la possibilità di scattare centinaia o migliaia di immagini senza alcun problema di finire il rullino o di spendere un patrimonio in laboratorio di sviluppo. Proprio questa possibilità può essere sfruttata dall'astrofilo al fine di realizzare sequenze animate del paesaggio notturno, come ad esempio animazioni del tramonto del Sole, oppure del moto delle costellazioni.

Queste tecniche aprono letteralmente una terza dimensione (il tempo) nelle semplici immagini bidimensionali. Le potenzialità sono moltissime e qui saranno illustrate solo alcune di esse; si invita il lettore a liberare la propria fantasia per realizzare nuove "opere" astronomiche.


Il tramonto del Sole dietro il profilo di montagne lontane (parte delle Alpi liguri). Nelle fasi finali del tramonto si è anche reso visibile il fenomeno del raggio verde. Ripresa da Lorenzo Comolli con Canon EOS 350D e telescopio Pentax 75 (focale 500mm), 1/800s, 100 ISO, un fotogramma ogni 7s (quelli qui mostrati sono uno ogni 14s). Località Capanne di Cosola (AL) a 1500m il 27 ottobre 2006.


Le potenzialità

Un classico esempio di sequenze animate è costituito dalla ripresa di un tramonto: quando il Sole è sull'orizzonte spesso crea giochi di luci e colori con le nuvole circostanti e la semplice fotografia non può che immortalare il singolo istante. Ma il tramonto è un fenomeno dinamico, con il movimento delle nuvole e contemporaneamente delle luci e il cambiamento dei colori. L'animazione di una serie di immagini manterrà anche questi elementi.


All'alba il paesaggio si infuoca di rosso: il filmato mostra come questo avvenga, ossia prima le nuvole basse sull'orizzonte e poi quelle più vicine all'osservatore, fino a scomparire il colore rosso poco prima dell'alba. Ripresa da Lorenzo Comolli con Canon EOS 350D e obiettivo 55mm chiuso a f/7.1, esposizione automatica, 100 ISO, un fotogramma ogni 30s (quelli qui mostrati sono uno ogni 4 min). Località Capanne di Cosola (AL) a 1500m il 29 ottobre 2006.


Il tramonto può anche essere ripreso in dettaglio attraverso un piccolo telescopio, senza filtri, ma solo quando il Sole è sull'orizzonte e così basso da essere poco luminoso. Si vedrà il disco rosso "cadere" in mezzo alle montagne o alle nuvole, e si potranno catturare fenomeni rari come il raggio verde. Per l'elevata luminosità del Sole, sconsigliamo di osservare attraverso il mirino della fotocamera, e piuttosto di osservare le brevissime riprese sul display, così da non rischiare la vista.


Le nuvole al tramonto si colorano di un rosso infuocato. Nel filmato è possibile apprezzare l'evoluzione dinamica delle nuvole che si spostano verso sinistra. Ripresa da Alessandro Gambaro da Castano Primo (MI) con un obiettivo 400mm f/16, posa 1/1000 s, 100 ISO. Nel filmato la cadenza è di un'immagine ogni 3s, mentre in questa composizione sono mostrati soltanto 9 frame ripresi a distanza di 45s.


Quando la notte cala e iniziano a vedersi le stelle, si può realizzare un altro genere di sequenze animate: il movimento delle costellazioni. Ad esempio si può indirizzare la fotocamera verso est ed osservare il sorgere delle costellazioni, oppure puntare la stella polare e mostrare la rotazione attorno ad essa. Si tratta di filmati di grandissimo valore didattico, facilmente utilizzabili nelle presentazioni con Powerpoint, che forniscono un'immediata idea di concetti difficili, quali sono i moti delle stelle in cielo. Inoltre possiamo garantire che osservare le costellazioni muoversi dà una grande soddisfazione anche agli astrofili più esperti.

Un elemento che non dovrebbe mai mancare in questo genere di riprese è il paesaggio. Nelle immagini tradizionali il paesaggio fornisce tridimensionalità, ma l'effetto sulle sequenze animate va ben oltre: infatti fornisce un elemento statico, fisso, ed evidenza maggiormente gli oggetti che si spostano.

Un altro elemento che aggiunge movimento alla scena è fornito dalle nubi, al contrario della situazione tradizionale dove invece possono rovinare l'inquadratura. Si scoprirà che anche le nubi apparentemente più piatte ed uniformi in realtà possiedono una serie di sfumature in movimento, che si creano e si distruggono nel corso di pochi fotogrammi. Inoltre sarà molto coreografico veder comparire le stelle dalle nubi che si dissolvono.

Tra gli oggetti che possono talvolta andare ad arricchire una sequenza vi possono essere meteore o satelliti artificiali quali gli Iridium (attenzione a non confonderli con meteore!). Tra gli oggetti che invece possono in parte rovinare le riprese vi sono gli aerei. Gli autori vivono entrambi in una zona molto vicina all'aeroporto intercontinentale della Malpensa e quindi hanno già ripreso un vasto campionario di tracce di aerei... nonostante ciò le riprese dei moti delle costellazioni risultano comunque molto interessanti e il danno apportato dagli aerei è modesto.


L'orizzonte nord-est mostra il sorgere delle costellazioni quali l'Auriga e l'Orsa Maggiore, sopra un paesaggio cittadino. I molti aerei di passaggio verso l'aeroporto della Malpensa hanno purtroppo lasciato decine di strisce. Questa immagine è ottenuta dalla somma con ImageStacker di una sequenza realizzata da Lorenzo Comolli con Canon EOS 350D e 18mm f/3.5, posa 8s, 1600 ISO, un fotogramma ogni 30s. Località Tradate (VA), in Pianura Padana, il 3 novembre 2006.



Quando si riprendono zone vicine al polo nord celeste, è anche possibile ottenere immagini statiche derivate dalla somma di tutte le immagini riprese. I risultati saranno del tutto analoghi alle tradizionali riprese della rotazione celeste con pellicola chimica, ma col vantaggio di avere molte più stelle e di poter lavorare anche da siti con inquinamento luminoso. Per elaborare le riprese bisogna utilizzare opportuni software che sommino solamente il contributo stellare, escludendo il chiarore del cielo; uno di questi è ImageStacker, descritto nel box.


Strisciata di 12 ore intorno alla stella polare. Si può ottenere soltanto in un periodo limitato nel corso dell'anno, ovvero a cavallo del solstizio invernale. Ottenuta da Alessandro Gambaro dai cieli di pianura di Castano Primo (MI) con Canon EOS 350D, obiettivo 85mm f/8, 400 ISO, e 720 riprese da 60s. Composizione con ImageStacker.

Quelle qui descritte sono veramente solo una minima parte delle possibili sequenze animate realizzabili, e l'aggiunta di elementi caratteristici quali edifici o montagne o laghi potrà certamente fornire incredibili risultati. Il limite è solo l'immaginazione.


La strumentazione.

Per realizzare sequenze animate serve ovviamente una buona fotocamera digitale. A nostro giudizio le più adatte sono le fotocamere reflex, come le diffusissime Canon e Nikon. Caratteristica fondamentale per realizzare le sequenze notturne è la posa B e il controllo tramite cavo, cose presenti su tutte le reflex digitali. Non è invece necessario il controllo via computer, specie se ci si dota di un temporizzatore come quelli descritti nel box dei timer: questi dispositivi rendono possibile la ripresa automatica di sequenze di immagini, con tempo di esposizione qualunque e con pausa tra le immagini a scelta.

Come per tutte le riprese astronomiche, è importante considerare l'obiettivo, che deve essere di buona qualità soprattutto quando il diaframma è tutto aperto. Tra gli obiettivi a focale fissa e gli zoom, sono preferibili i primi per la maggiore apertura e quindi luminosità. Anche il cavalletto deve essere scelto di buona qualità per evitare che ceda al passare delle ore, cosa che rovinerebbe l'inquadratura. Sequenze di molte immagini vogliono dire anche molta memoria a disposizione per la registrazione. Ad esempio 12 ore di riprese (una notte invernale) scattate ogni 30s significano oltre 1400 immagini, che se sono da 3 MB ciascuna, occuperanno oltre 4 GB di memoria! Certamente una batteria non sarà sufficiente per scattare per così tanto tempo; impossibile inoltre pensare di cambiare la batteria al volo, sia perchè comunque un po' di tempo lo si impiega, sia perchè è molto probabile che il fissaggio sul cavalletto non permetta di aprire lo sportello della batteria senza smontare la fotocamera. Quindi non rimane che una scelta: alimentare direttamente la macchina con una grossa batteria esterna, solitamente 12V. Un'ottima soluzione è quella illustrata su Nuovo Orione nella "vetrina delle idee" del numero di novembre 2006; per i più pigri esiste comunque una alternativa commerciale, anche se decisamente più costosa.

Chi, come chi scrive, abita in località in pianura Padana, si renderò subito conto di un'altra difficoltà: l'umidità notturna condensa facilmente sulla lente frontale dell'obiettivo e quindi in breve tempo si avranno immagini completamente inutilizzabili. Una prima soluzione, che riduce leggermente il problema, consiste nell'utilizzare un paraluce, ma se si intende risolvere definitivamente il problema, un dew-remover diventa d'obbligo. Ne esistono in commercio di diversi modelli, ma si tratta di un oggetto facilmente autocostruibile con delle semplici resistenze.


Il setup di ripresa completo di fotocamera, cavalletto, temporizzatore AVR Butterfly, alimentazione a batteria, e fascia anticondensa, il tutto pronto per eseguire una serie di riprese.



I consigli.

Per ottenere delle buone sequenze notturne si devono adottare alcuni accorgimenti che sono validi anche per la fotografia a lunga posa del profondo cielo. Prima di tutto è conveniente disattivare la preview delle foto sia perché è un consumo inutile della batteria, sia perchè aumenta il rumore delle riprese, scaldando leggermente il sensore. Se l’obiettivo è dotato di stabilizzazione di immagine (come gli obiettivi IS della Canon), lo si deve disattivare; anche la messa a fuoco automatica è dannosa e l’ottica va usata in modalità manuale. La messa a fuoco va fatta prima di iniziare le riprese e si può fare automaticamente su un soggetto luminoso (ad es. un lampione lontano), oppure sulla Luna se presente, oppure con una serie di prove sulle stelle ingrandendo al massimo le immagini sullo schermo per valutare l’esatta fuocheggiatura. Posizionare la ghiera della messa a fuoco manuale a fine corsa, senza fare un controllo, può portare a risultati scadenti perché le ottiche, soprattutto a lunga focale, hanno l’infinito poco prima della battuta.

Si procederà quindi a valutare l’inquadratura migliore e la focale da utilizzare. Una serie di esposizioni di prova permetterà di controllare se i parametri di diaframma, posa, ISO e lunghezza focale sono compatibili tra loro. Sulle stelle conviene scegliere una elevata sensibilità, mentre per i tramonti è meglio privilegiare ISO più bassi. I tempi di esposizione per sequenze stellari saranno limitati della rotazione terrestre. Si scoprirà presto che anche con zoom non troppi luminosi, ottiche grandangolari ed esposizioni di una decina di secondi, si possono registrare facilmente stelle invisibili a occhio nudo. Se si lavora dalla città ci si accorgerà di quanto in fretta si satura il fondo cielo.

La scelta del formato delle immagini dipende principalmente dal tipo di ripresa. Se lo scopo è quello di evidenziare la rotazione terrestre in un arco temporale medio-lungo allora il formato JPG anche di bassa risoluzione è sufficiente. Il raw lo sconsigliamo perché occupa troppo spazio, e le informazioni registrate sono sovrabbondanti rispetto allo scopo ultimo, senza tener conto che il trattamento, conversione e montaggio di centinaia di file raw è un’impresa titanica e soprattutto inutile visto le dimensioni ridotte del riquadro dei filmati prodotti.

Prima di partire con la sequenza conviene fare qualche controllo finale: bisogna verificare se siano presenti riflessi nelle immagini, se la fotocamera è parallela all’orizzonte (una piccola bolla è utile) e se il terreno sotto il cavalletto è stabile e compatto per evitare cedimenti. Sulla fotocamera bisogna impostare la modalità di ripresa continua (e non a singoli scatti). Se si ha un temporizzatore andrà invece impostata la posa B, mentre l’esposizione effettiva sarà gestita dal temporizzatore. Può essere utile mettere il tappo sull’oculare del mirino per evitare infiltrazioni di luce. Infine si da il via alle danze iniziando le riprese. Per evitare brutte sorprese ala fine di una sequenza di ore, è bene controllare tutto diverse volte, per evitare di incappare nei seguenti errori:

• non aver rimosso il tappo (soprattutto se è stato fatto qualche dark all’inizio); • scheda di memoria non vuota oppure non inserita (alcune DSLR possono scattare anche senza la memoria); • batterie non completamente cariche (le prove iniziali è meglio farle con una batteria diversa da quella delle riprese definitive, ma bisogna poi ricordarsi di cambiarla); • ISO, tempi e diaframmi non corretti; • messa a fuoco non corretta; • supporto della fotocamera non bloccato a dovere.

Una volta terminata la sequenza si procederà a ritirare l’attrezzatura prestando attenzione alla condensa che si può formare se si rientra in casa dopo una notte invernale. Meglio una climatizzazione più soft, lasciando la strumentazione in garage per qualche ora. La ripresa di tramonti necessita qualche ulteriore considerazione: a differenza delle riprese notturne, nei tramonti la luce è abbondante, quindi gli ISO si possono tenere al minimo e l’arco temporale limitato ci permetterà di utilizzare immagini ad alta risoluzione e qualità. Le riprese dei tramonti si possono suddividere in due macrotipologie:

• media/lunga focale con il disco solare che riempie quasi completamente il campo; • corta focale dove il paesaggio ha il ruolo principale.

Nel primo caso il Sole attraverserà abbastanza velocemente il campo, quindi nel decidere l’inquadratura si dovrà immaginare quale sarà il suo percorso, e gli scatti si susseguiranno tanto più velocemente quando è maggiore la focale utilizzata (da 3 a 10 s), al fine di ottenere un movimento fluido nel filmato. Sarà molto utile, anche se non indispensabile, avere un temporizzatore automatico. Ci sentiamo di consigliare un tempo di esposizione costante per tutta la sequenza per avere un effetto realistico. La scelta del tempo corretto è però abbastanza ardua perché negli ultimi minuti prima del tramonto la luminosità del disco solare diminuirà drasticamente per effetto dell’assorbimento atmosferico. Il tempo da impostare all’inizio sarà quello per ottenere un’immagine sovraesposta ma comunque leggibile: questo permetterà di avere abbastanza luce anche quando l’ultimo lembo sparirà dietro l’orizzonte. Una serie di scatti preliminari, con l’analisi dell’istogramma direttamente da fotocamera, ci aiuterà nell’effettuare la scelta definitiva. Un’utile ancora di salvezza è quella di utilizzare la funzione di bracketing della fotocamera (chiamata AEB per le Canon) perché realizzando un terzetto di esposizioni differenti si avrà una maggiore probabilità di avere delle riprese corrette. Sarà in fase di montaggio che si sceglierà se la serie corretta sarà quella sottoesposta/sovraesposta/centrata delle N triplette effettuate. Una forcella di +/-1 stop può essere sufficiente. Con le riprese ad alta risoluzione (ottimi sono i rifrattori APO di corta focale) si potranno documentare gli effetti distorsivi e le suoi rapidi cambiamenti, causati della rifrazione atmosferica sul disco solare. Al tramonto si può anche rivolgere l'attenzione al paesaggio e i cambiamenti di colore nelle nuvole: serviranno ottiche grandangolari e gli scatti possono iniziare molto prima rispetto al tramonto e finire a crepuscolo avanzato. Le riprese saranno cadenzate con un ritmo meno frenetico (ogni 15-30 secondi può andare bene), l’esposizione potrà anche essere automatica. Un albero, un castello o una chiesa da inserire nell’inquadratura donano profondità di campo e arricchiscono una ripresa che altrimenti potrebbe risultare troppo “piatta”. Il bracketing è utile anche in queste situazioni.

Conclusione.

Riteniamo che la realizzazione di sequenze animate astronomiche abbia grandissime potenzialità sia dal punto di vista spettacolare sia dal punto di vista didattico. Si pensi infatti quanta fatica si fa a spiegare ai neofiti la rotazione delle stelle attorno alla Polare, e quanto semplice sarebbe mostrare un filmato del movimento. Questo genere di riprese risulta oggi poco diffuso, o almeno non viene molto divulgato su internet, soprattutto per un motivo di dimensione dei file video risultanti (10-20 Mb). Ma col progresso della tecnologia e il diffondersi della banda larga, non mancheranno di fiorire siti con questo genere di "opere" astronomiche. Buone riprese a tutti!

APPROFONDIMENTI

Timer.

Per riprendere automaticamente le sequenze animate è fondamentale disporre di un buon temporizzatore, ossia di un dispositivo su cui programmare tempi di posa, intervalli e numero di riprese. In commercio sono disponibili alcuni prodotti, ad esempio per le fotocamere Canon esiste il temporizzatore TC-80N3, perfettamente adatto allo scopo. Il principale svantaggio, a parte il prezzo di circa 140€, è il connettore adatto unicamente alle camere della serie semi professionale come la 20Da; per adattarlo alle economiche 300, 350 e 400D è indispensabile sostituire il connettore con un jack stereo da 2,5mm.

Gli autori hanno invece scelto una soluzione molto più economica ma altrettanto valida, che prevede l'impiego di un dispositivo elettronico programmabile, l'AVR Butterfly. Sono sufficienti qualche ora di lavoro e una spesa di circa 40€ (compresi cavi e contenitore). L'autocostruzione è alla portata di chiunque abbia una minima dimestichezza con un saldatore e un pc indispensabile unicamente per caricare il firmware via seriale. Esistono dei siti internet che spiegano la procedura passo passo e forniscono il firmware da caricare.

Consigliamo di visitare il sito del costruttore http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=3146 e dell'autore del firmware "timer2" http://avila.star-shine.ch . Per quanto concerne la reperibilità dell'hardware, una buona base di partenza potrebbe essere Ebay.

Un'altra soluzione economica, recentemente resasi disponibile, è l'acquisto di un temporizzatore compatibile cinese, marchiato Phottix, facilmente reperibile tramite Ebay. Da cercare quello con attacco N3.
Qualunque sia il temporizzatore impiegato, il funzionamento è analogo: prima di cominciare una sequenza di riprese è fondamentale impostare correttamente la fotocamera. Sequenze notturne richiederanno il settaggio manuale del diaframma e del tempo di posa (posa B), in modo da lasciare il controllo completo al temporizzatore. Su questo si dovrà invece impostare il tempo di posa, l'attesa tra le pose (anche nulla) e il numero totale degli scatti.


Il temporizzatore Canon TC-80N3 permette di realizzare sequenze di immagini a piacere. Unico inconveniente è l'attacco, adatto alle fotocamere tipo EOS 20D, ma facilmente modificabile cambiando il connettore con un semplice mini-jack stereo da 2.5mm, adatto alle EOS 300D e 350D.



Il temporizzatore AVR Butterfly costruito da chi scrive.



Software utili

L'elaborazione delle immagini riprese sarà molto limitata e consiste unicamente nel montaggio a filmato dei frame. Esiste un software semplice, completo e gratuito che svolge tutte le funzioni necessarie: si tratta di VirtualDub, scaricabile da http://www.virtualdub.org.
La sua funzione è di caricare le immagini, metterle in sequenza, ridurle di dimensione, eventualmente elaborarle ed infine salvarle in un file AVI facilmente visualizzabile dai PC. Il file AVI non compresso sarebbe però troppo ingombrante ed è necessario un codec ausiliario: noi consigliamo l' XviD, recuperabile su http://www.xvid.org.

La visualizzazione potrà essere fatta su qualunque PC (perché l' XviD sia installato), utilizzando un semplice lettore di filmati (Windows Media Player, VLC Media Player, etc.) o un visualizzatore universale di immagini (ACDSee, ThumbsPlus). Questi ultimi sono anche adatti a controllare i singoli fotogrammi prima del montaggio.

Un software particolarmente utile è ImageStacker (http://www.tawbaware.com/imgstack.htm) oppure StarTrails (gratuito, http://www.startrails.de/html/software.html), che permettono di unire automaticamente tutti i fotogrammi in un'unica immagine: la loro utilità è fondamentale per la realizzazione di tracce stellari.

Link.

Purtroppo le sequenze animate di cui si parla nel testo non si possono stampare su carta, ma è necessario un monitor per la loro visualizzazione. Rinviamo pertanto a una pagina dedicata dove si possono trovare tutti i filmati degli autori: AstroVideos . Considerata la dimensione dei file AVI, tutti di qualche MB, si consiglia l'uso di una connessione veloce tipo DSL.

Vai direttamente alla pagine delle sequenze animate: AstroVideos

Altri siti che mostrano sequenze notturne:

http://www.cosmotions.com di Thad V'Soske

http://astrosurf.com/sguisard di Stéphane Guisard

http://www.pixheaven.net/animations_us.php di Laurent Laveder

http://www.twanight.org clicca sull'icona "cosmic motions", progetto internazionale TWAN


Articolo pubblicato su Nuovo Orione di luglio 2007 e riprodotto col consenso dell'editore, che ringraziamo per l'opportunità concessa.



Lorenzo Comolli
Alessandro Gambaro

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