Timelapse

Timelapse, scorrimento del tempo.Il prodotto finale di un timelapse èinfatti un filmato che scorre ( e lo deve fare ) a velocità tale da permettere all'occhio  umano, attraverso il fenomeno della persistenza retinica, di percepire un flusso ininterrotto di immagini. Questo si verifica quando il frame rate ( fotogrammi al secondo), è uguale o superiore a 20 fps. Ciò che rende estremamente suggestiva ed anzi unica questa particolare tecnica, è la possibilità di condensare in pochi istanti, lo svolgersi di un intero evento ( naturalistico, astronomico ecc..), cioè il fattore di accelerazione della ripresa di un evento fisico rispetto al suo ordinario fluire .Nota:La tecnica timelapse, per quanto molto simile, si distingue dallo stopmotion in quanto in quest'ultimo caso vengono animate solo le variazioni, i movimenti che intercorrono nello scenario inquadrato. Per realizzare un timelapse occorre ovviamente una camera di ripresa ( anche una compatta può andar bene ) , un' interfaccia che permetta di scattare automaticamente ad un  intervallo temporale presecelto, un numero di pose anch'esse previamente stabilite, e magari di variare l'esposizione a seconda delle condizioni di illuminazione, naturalmente mutevoli, per eventi di più ore che attraversino il giorno,il crepuscolo e la notte ( bulb ramping, vedi oltre ). Un oggetto del genere viene chiamato intervallometro; ne esistono in commercio ( costosi quelli "originali") con vario grado di complessità , ma possono anche essere realizzati artigianalmente. Volendo si può fare a meno dell' intervallometro, ma il prezzo da pagare è quello di doversi portare  appresso un PC, col relativo problema di durata delle batterie.Infine occorrono un software di montaggio delle immagini ed un codec di compressione del filmato finale.Qualcuno, spinto dagli ottimi risultati ottenuti,si perfeziona e realizza piattaforme a  binari scorrevoli su cui agganciare le camere, che quindi permettono riprese mobili ( dolly ).

Quanto alla pianificazione di ripresa ( segnatamente astronomica ma in genere di qualunque tipo), si può procedere così:

1. Individuiamo dapprima l'evento che ci interessa, la sua estensione angolare e per quanto parte della sua durata fisica, ci interessa immortalarlo.
2. Cerchiamo il tempo si esposizione opportuno.Parlando ormai esclusivamente il linguaggio digitale, anche la fotografia astronomica può giovarsi di camere, anche quelle non dedicate, dai valori di sensibilità( efficienza quantica ), elevata, rispetto a quelle di tipo SLR.Nella scelta dei tempi per un buon timelapse, occorre mediare tra due estremi:da un lato,il rischio di elongazione dei singoli frames, e dall' altro quello di una profondità di ripresa insufficiente.Si auspica infatti che lo scenario immortalato,sia quanto più suggestivo possibile, e cioèricco di oggetti astronomici ben delineati nelle loro strutture tipiche, e di stelle corrette geometricamente nella forma e non sature.E' pur vero però, che un retaggio dell' astrofotografia analogca, suggerirebbe un leggero effetto mosso sugli astri meno luminosi, e ciò al fine di meglio evidenziare la loro presenza, spesso nascosta dietro alle rumorose disomogeneità del fondo della grana fotografica.Anche nell' era digitale quest' ultimo problema sussiste sotto forma di rumore, ma data la sensibilità delle camere moderne, non credo che, tenuto conto della relativa brevità delle singole esposizioni, esso possa apprezzabilmente inficiare la gradevolezza di un lavoro timelapse.Le considerazioni di questo punto sono naturalmente legate alle sole riprese astronomiche e non a quelle naturalistiche,laddove non si hanno problemi di mosso fotografico.
   
3.  Individuiamo l'intervallo di tempo che deve intercorre tra uno scatto e quello successivo. Questo sarà ovviamente comprensivo del tempo di posa e di una opportuna pausa, necessaria a dare modo all' elettronica di scaricare l' immagine sulla memoria della camera o sull' hard disk del PC e soprattutto a  calibrare l'accelerazione del filmato. L' importanza di questo punto è di tutta evidenza ove si consideri che gli alti due fattori coivolti, tempo di esposizione e frame rate, sono sempre più o meno vincolati. L'accelerazione dovrà essere tanto maggiore, quanto maggiore è la durata della scena chi ci preme catturare: nello sbocciare di un fiore o nello svezzamento di un pollus di merlo, l'evoluzione dei dettagli di ripresa non sarà veloce come quella delle gemme del cielo notturno.Se adottassimo gli stessi parametri in entraanbi i casi, avremmo, rispetto a quello astronomico, un timelapse naturalistico con molti più frames,molta memoria occupata,un filmato finale molto lungo ma di una noia mortale,tale da snaturare le potenzialità della tecnica, che fa presa proprio perchè permette di enfatizzare il dinamismo delle riprese.
   
4. Dividiamo la durata reale del fenomeno per l' intervallo cosi ottenuto ed otteniamo il numero totale di frames che ci occorrono.
5. Il rapporto tra questi ultimi ed il frame rate ci dirà poi quale sarà la lunghezza del nostro filmato finale accelerato.
   

         

17 Maggio 2012. L'equipaggio della Stazione Spaziale Internazionale realizzaa questa splendida animazione di tracce stellari.
Credits: NASA/Don Pettit

Quindi decido di riprendere un filmato del moto della volta celeste centrato sulla costellazione del Toro ( punto centrale del campo avente declinazione 15.5°), con una Canon Eos 350 D modificata con filtro Baader ACF ( che aumeta notevolmente la risposta spettrale nella riga h-alpha dell' idrogeno ed in genere su tutto lo spettro visibile, tagliando la componente IR ).

Il sensore di questa Eos possiede un fattore di crop di 1.6, quindi le sue dimensioni sono di 22.2*14.8 mm, sui lati e di 26.7 mm sulla diagonale.Venendo all' obiettivo, è naturale ammettere che quanto migliore è la sua qualità, tanto più appaganti saranno le immagini.Nella fotografia astronomica e nei timelapse, questo è tanto piùvero se si considera la necessità di lavorare con diaframma molto aperto, e quindi ai limiti della resa ottica.Credo che tra quelli progettati per uso con le digitali, i migliori siano i classe " L " della Canon, perltro molto costosi.Sarebbe poi opportuno optare per un obiettivo a focale fissa, perchè sempre più luminoso rispetto ad uno zoom.Quanto alla focale, un timelapse astronomico, portà ricomprendere scorci di suggestivi panorami, solo se si monta un' ottica a grande campo. Io adopero un Canon 10-22 mm EF-S, 1:3.5-4.5 USM, portato a 15 mm.

Con l'ausilio della seguente formula

ottengo un campo inquadrato sulla diagonale di 83°e sui due lati, di 73°* 52.5°, corrispondenti a circa 3834 gradi quadrati di cielo ripreso.E' naturale poi, che col metodo timelapse non si inseguano gli oggetti, dovendo il cielo ruotare nelle nostre riprese, per effetto del moto diurno terrestre.

Una regoluccia, nata nell' era analogica e nota come regola dei 600, permetteva di stimare la durata massima di un esposizione senza inseguimento,in cui le stelle erano ancora puntiformi.Semplicemente si divideva  600 per la focale usata e si otteneva il riferimento in secondi.Con l'avvento del digitale, e la conseguente maggior evidenza del mosso sui pixel rispetto all' emulsione, si è scesi fino alla regola dei 300.Più puntuale è la seguente formula, tratta da " Il libro dei Telescopi" di Walter Ferreri,che considera anche la declinazione dell' astro:

La formula è impostata per il formato 35 mm, quindi nel caso delle DSLR consumer, occorre tener conto del fattore moltiplicativo ( in questo caso, come detto, di 1.6 X ).
Ciò,in relazione alle riprese centrate sul Toro, porta a circa circa 24" di esposizione.Ma come tutte le relazioni empiriche esigono,la formula va usata prudentemente.Quindi imposteremo lo shutter a 23 secondi.Consideriamo poi un tempo di pausa di 10 secondi, opportuno grantire il  download delle singole immagini e per dimensionare il rapporto dei tempi , cioè l'accelerazione del filamato finale.
Quindi fissiamo l'intervallo tra una posa e l'altra a 33 secondi.Se ci troviamo in inverno, a medie latitudini settentrionali, e con riferimento all' oggetto prescelto, potremo decidere ( montagne permettendo nel nord Italia ) di condensare nel timelapse, lo spazio temporale di una intera nottata. Quindi 6 ore buone, 21600 secondi.
Si ottengono cosi :

Optando per un frame rate di 24 fps, si ottiene un filmato di 

ed una accelerazione di

Ed infatti , il rapporto tra i 21600 secondi del filmato e la sua accelerazione, dà proprio 27 secondi di filmato condensato.

Formato	Dimensioni immagine  in pixel	Spazio occupato sulla scheda C.F	Dimensioni file del timelapse  senza compressione aggiuntiva
Fine JPEG           Large	3456 x 2304	3.3 MB	2161.5 MB
Normale JPEG   Large	3456 x 2304	1.7 MB	1113.5 MB
Fine JPEG           Medium	2496 x 1664	2 MB	1310 MB
Normale JPEG   Mieium	2496 x 1664	1 MB	655 MB
Fine JPEG           Small	1728 x 1152	1.2 MB	786 MB
Normale JPEG   Small	1728 x 1152	0.6 MB	393 MB

---

---

Intervallometro

Come anticipato , questo è lo strumento che materialmente permette di impostare sulla reflex  i tempi di scatto,secondo i concetti sopra esposti, necessari per ottenere un T.L.
Su questi strumenti tali tempi sono in genere espressi con termini quali o sinonomi di  delay (  ritardo prima dello scatto iniziale ), long ( durata dell'esposizione), int ( intervallo tra uno scatto ed il successivo) ed n o frames ( numero di scatti complessivamente voluti).Gli intervallometri più ambizioni permettono una gestione dinamica delle rampe ( anche automatica, e in maniera non molto dissimile dalla funzione Autoiride delle camere CCTV ) del diaframma, degli Iso,e del bilanciamento del bianco = Bulb Ramping.

 

Per chi non si accontenta di timelapse statici, la soluzione si chiama eMotimo TB3. Questo hardware permette la realizzazione di straordinarie animazioni da prospetive mobili, nonchèla consueta gestione dei paramentri di ripresa.Il costo è piuttosto sostenuto ma lo strumento vale i soldi spesi.Link qui

Star Adevnturer

---

                                 Fasce riscaldanti

---

---

Codec e standard video

A spasso per la rete se ne reperiscono molti, ognuno con pregi e difetti.Io mi limiterò ad elencare i tre più diffusi.Basati su MPEG-4 abbiamo l'XviD ( da cui è derivato anche DivX ), è molto potente e scalabile. Va notato che questo codec impone che i lati siano in numero pari di pixels ( il DivX richiede divisibilità orizzontale per 4 e verticale per 2).Se ciò non dovesse avvenire nel nostro caso, dobbiamo porvi rimedio, mediante resampling.Il DivX è figlio del primo, ma nel tempo ha subito problematiche di varia natura, che hanno finito per ridimensionare la popolarità che possedeva nei primi anni duemila.
Flash SWF è un altro codec largamente impiegato, che comunque non aggiunge nulla alla bontà di precedenti.

Target quantizer

Televisioni e monitor di ultima generazione hanno un formato di 16/9 (HD-Ready e Full-Hd con migliore qualità), mentre le reflex scattano in 3/2.E' quindi inevitabile un ridimensionamento del formato.
In 16/9 i frames saranno quindi di 1920x1080 pixel in Full-HD e di 1366x768 in Hd Ready.Quanto ai fotogrammi, 25 fps corrispondono allo standard europeo PAL, mentre 29 corrispondono all' americano NTSC. Ho scelto di consigliarvi i 25 Lo standard PAL ha il vantaggio di mantenere la sincronizzazione col video refresh, infatti 50hz, 100hz, 150 hz, 200hz e via dicendo, sono divisibili con 25.

Occorre prestare attenzione ai divisori(2,4..)richiesti dai vari codec di compressione (come il DivX) e se necessario adottarli in sede di ridimensionamento dei frames, che con VirtualDub può essere effettuato attivando il relativo menù ( video/filters/add - resize).

---

Per evitare sgradite sorprese,prodotte da erronei settaggi o dimenticanze,e quindi vanificare una intera nottata di riprese ( ne so qualcosa io stesso ), ecco alcuni punti che dovrebbero essere verificati prima di iniziare una sessione TL astronomica o di fenomeni affini.

1. Togliere il tappo dall' obiettivo! Può sembrare strano, ma nel classico errore del fotografo della domenica, si imbattono a volte anche i più smaliziati astrofotografi, assorbiti nella pianificazione degli aspetti più complessi e dimentichi degli interventi basilari.
2. Mettere a fuoco all'infinito la reflex.Se si riprendono TL al telescopio a fuoco diretto,si agirà naturalmente sul fuocheggiatore di questo.Ma nei casi più ricorrenti, si impiegheranno ottiche fotografiche. Quando un oggetto è all' infinito, per mettere a fuoco un altro oggetto ancora più lontano, non occorre ri-fuocheggiare.E' bene precisare che questa condizione non si verifica mai a fine corsa della ghiera dell' obiettivo, ma un pò prima.Ciò, privandoci di un riferimento preciso, ci obbliga ad intraprendere le operazioni di fuoco prima di cominciare, puntando un oggetto celeste planetario ( la Luna darebbe la massima garanzia ), o un soggetto terrestre ben defnito e sufficientemente lontano.Giova inoltre ricordare a questo proposito, che in ottica geometrica, un oggetto si può ritenere all' infinito, quando la sua distanza dall' osservatore è almeno pari a circa 10.000 volte la lunghezza focale dell 'ottica adottata.Nel caso supposto dal nostro esempio, tale distanza è di appena 15 metri.Per finire ricordo che per fuocheggiare all' infinito, la funzione auto fuocus della camera va disattivata.
3. Impostare la camera in muanuale,( M sulle Canon ).L'ho appena detto per la messa a fuoco, ma lo stesso vale per tutte le altre funzioni,normalmente gestibiliin automatico.Dovremo quindi essere noi stessi ad impostare opportunamente i tempi di esposizione,l'apertura del diaframma,e la sensibilità ISO, sulla DSLR o sull'intervallometro ( nei limiti in cui questo lo permetta ).Va detto però che qualcuno trova utile scattare a priorità di tempi (Tv),di diaframma(Av), o giovandosi di qualche impostazione pre impostata (P), e quindi in modalità semi manuale.Ma il manuale resta l'opzione più flessibile, e proprio su questo punto si evince l'utilità della funzione bulb ramping, che aihmè pochi temporizzatori implementano.Dobbiamo giostrarci con una molteplicità di fattori e, per quel che più conta,con valori impostati una tantum, senza possibilità di intervento in corso di ripresa.Se il fenomeno che ci interessa è totalmente notturno, nessun problema.Ma nei timelapse diurni o crepuscolari ( magnifiche le animazioni del Sole che tramonta ), si assisterà a condizioni di illuminazione continuamente mutevoli.E' qui che viene in soccorso il bulb ramping, procedura che permette di variare le condizioni di scatto, adeguandole a quelle ambientali.In mancanza, si può sovraesporre ( senza saturare) i primi scatti di prova.Coll'abbassarsi dell'astro diurno, l'assorbimento atmosferico e quindi l'imbrunire, potrà venire compensato da questo accorgimento, che se opportunamente impiegato, vedrài frames centrali della sequenza opportunamente esposti e quelli agli estremi, utilizzabili senza grossi problemi.Peraltro questo scopo può essere raggiunto anche con la funzione auto bracketing, che ogni macchina fotografica digitale moderna implementa.Come noto, ad essa si ricorre per riprendere fotografie con la tecnica HDR , sommando pose con diversi tempi di esposizione ( le reflex professionali o prosumer, solitamente permettono variazioni di più stop ed anche il bracketing della gamma cromatica,degli IS0 e del diaframma ).Per la forca da utilizzare,di solito permessa entro tre posizioni, occorre sperimentare,partendo magari con variazioni di ± 1/3 di stop.Avremo in definitiva molti frames tra cui segliere quelli meglio esposti, con buona pace del povero diaframma ( ed otturatore ),che per contro verranno "leggermente" stressati!
4. Procurarsi una scheda di memoria molto capiente,SD, miniSD o CF che sia.
5. Alimentazione.Alimentare la camera per molte ore( magari invernali, fredde ed umide) con la batteria nativa è improponibile: durerebbe un paio di ore a dire tanto, e se è nuova.Per allungarne la durata, possimo disattivare la funzione che ci fornisce la preview,inutile per i nostri scopi e fonte di rumore,quel rumore che la camera stessa gestisce con il noise reduction.Con questo termine si fa riferimento a quello che i fotografi e gli astroimager chiamano dark frame.L'elettronica della camera scaldandosi,produce un fluso di elettroni ( una corrente elettrica ),che non è conseguenza dell' arrivo di fotoni, e che si traduce in rumore, appunto termico. Ciò si evidenzia con pixels neri o bianchi, anche con tappo sull'obiettivo ( infatti si parla anche di corrente di buio ), ed in genere con un' antiestetica grana sull'immagine.Le immagini riprese in pieno giorno, laddove il rapporto segnale rumore è favorevole,non recano questo disturbo, anche perchè il rumore risulta proporzionale alla durata dell' esposizione e alla temperatura di esercizio della camera.Un'altra componente di rumore è prodotta dalla lettura dei registri della matrice di fotositi ( redout noise).Nelle lunghe esposizioni notturne di astrofotografia,laddove registrare fotoni provenienti da lontanissimi emettitori, è un pòcome contare le gocce di acqua in un secchio, si è soliti riprendere dei frames con tappo sull'obiettivo, i dark frames appunto,( per i costosi ccd dedicati, oscurare l'ottica non è necessario,in quanto questi possiedono spesso otturatori elettromeccanici ).Questi frames vengono ripresi a temperatura, in numero e con tempi di esposizione, uguali a quelli che realmente si vogliono realizzare e da cui, una volta mediati, verranno sotratti.Ora, nella fotografia timelapse,essendo i tempi di posa quasi sempre contenuti,ricorrere al dark non è indispensabile.Se vogliamo possimao prenderne un certo numero da sottrarre al nostro lavoro finale.Ai fini di questa trattazione,occorre considerare che se abbiamo la funzione automatica di riduzione del rumore della camera inserita, assisteremo ad una inutile dupplicazione del numero degli scatti ( la posa e un esposizione buia sottratta dalla prima),un allungamento dei tempi, e in definitiva un forte contributo all' esaurimento precoce della batteria.
1. Attenzione alla condensa che inevitabilmente si forma la notte, quando con l'abbassamento della temperatura esterna,l'aria riduce la propria capacità di contenere vapore e l'umidità relativa del 100 % ( probabile dopo la mezzanotte) conduce alla temperatura di rugiada.Per questo problema esistono apposite fasce anticondensa, in definitiva delle semplici resistenze.Sempre a causa dellaformazione della condensa, il suolo assorbendo acqua, subirà piccoli smottamenti che potrebbero far variare il campo di ripresa, o al peggio far cadere il cavalletto.
   

---

Considerazioni sull' usura di una reflex.

Qualsiasi dispositivo è soggetto a ineludibile e progressivo deterioramento con l'uso. Per quanto rigurada le reflex questo avviene con la morte dei pixels della matrice del CCD o CMOS, e coi logoramenti elettronici e meccanici. Applicando la nostra camera per riprendere timelapse, proprio quest'ultimo aspetto diviene consistente in relazione all' otturatore. La sua durata è legata alla fascia di prezzo della macchina; normalmente anche quello di una camera di fascia economica dura molti anni, ma nel nostro caso le cose sono diversi.Animazioni di migliaia di frames, per relalizzare, diciamo, 5 timelapse al mese, accorceranno la vita meccanica della reflex a non più di qualche anno.Il problema non risiede tanto nella velocità degli scatti ( raffica ) che, come detto, viene contenuta dall' inserimento della pausa tra un frames ed il successivo, ma dal numero di questi.Converrebbe quindi impiegarne una non troppo costosa, esclusivamente per questa disciplina. Oggi esistono anche le reflex mirrorless che ovvierebbero al problema: da quanto mi risulta però, la qualità delle immagini che si ottengono non è all' altezza di una mediocre DSLR.

---

---

Note:

Link utili:
Timelapseitalia

CHDK per Canon Eos 3550 D. Pacchetto hack di estensione delle funzioni del software nativo imbarcato sulle camere Canon.E' necessario per far girare Countdown Intervalometer. Occorre tener presente che se la procedura di installazione del kit non avvenisse con successo, ne potrebbero derivare danni irreversibili alla camera! 

Fotografia Timelapse:Attrezzature,tecniche e teoria per catturare in immagini lo scorrere del tempo.Di Stefano Armanini.