Realizzare
sequenze animate con le fotocamere digitali
di Lorenzo Comolli e Alessandro Gambaro
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 l'immaginario sia degli astrofili sia delle
persone comuni.
Articolo pubblicato su
Nuovo Orione di
luglio 2007 e qui riprodotto col consenso dell'editore, che ringraziamo
per l'opportunità concessa.
Vai direttamente alla pagine delle
sequenze animate.
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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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, nel 2006, hanno invece scelto una soluzione molto
più economica ma altrettanto valida, che prevede l'impiego di un
dispositivo elettronico programmabile, l'AVR Butterfly. (Nota:
attualmente questa soluzione non è più consigliabile per
la disponibilità di temporizzatori cinesi molto economici). 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,
facilmente reperibile tramite Ebay cercando "timer remote canon". Da
cercare quello con attacco N3 o mini-jack a seconda del proprio modello
di fotocamera.
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.
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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. |
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Il temporizzatore
AVR Butterfly costruito da chi scrive. Ormai con la disponibilità
di temporizzatori cinesi molto economici questa non è più
una soluzione consigliabile.
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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.
Altri siti che mostrano sequenze notturne sono:
• 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/ e
clicca sull'icona "cosmic motions", progetto internazionale TWAN
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Lorenzo Comolli: comolli@libero.it
Alessandro Gambaro: agambaros@gmail.com