给相机快门线设计PLC程序实现特殊控制摄影

神州侠旅 · 发表于 2011-9-2 15:06:37

本人除了工作之余外,最大的爱好就是摄影,而且对天文摄影情有独忠!几年前我就开始尝试星星轨迹的摄影了,那时我经常利用周末双休日的时间和驴友们一起爬山扎营,我们扎营的地点海拔一般都在1000-2000米左右,比如长城,延庆的海陀,张家口的小五台山等,透过帐篷仰望满天的繁星闪烁,时常令我陷入无限的遐想,人类和地球在无限的宇宙是多么的渺小!要是用相机记录下这时光的流逝是多么有意思呀!

神州侠旅 · 发表于 2011-9-2 15:09:43

刚开始尝试用胶片拍摄星轨,胶片相对于数码CMOS和CCD的最大好处就是没有噪点, 机械胶片相机也没有电池耗尽的担心,由于胶片没有数码立拍见影的方便,往往要根据实际经验调整曝光参数,我用胶片拍摄星轨一般都是固定光圈(比如F4) ,曝光时间为30/60/120/240分钟各拍摄一张,手机定时提醒我去关闭T门!往往一个晚上都无法睡塌实!
后来改用数码相机拍摄星星轨迹,改用数码后,我一般采取试拍法来决定最终的拍摄数据:也就是IS0设置到尽量大比如1600,用5分钟短时间先曝光一张看看拍摄效果,若曝光正常,为了增加星星轨迹长度,我再改变ISO到200,曝光时间变为40分钟,同时开启相机的长时间曝光降噪功能,机器曝光40分钟后再内部降噪40分钟,这样就能得到一张较为理想的星轨照片,在不断的实践过程中,我得出了以下拍摄经验:
1.拍星星轨迹光圈越大越好，光圈越大星星越亮，被CMOS感受到的星星越多，一般F2.8-5.6比较理想;
2.ISO设置在不影响画质的前提下越大越好,高ISO对星空中的暗星感光更好!一般设置为ISO200-400,好的机器比如5D2可以设置到800.
3.焦距越长，相同曝光时间下星星轨迹越长越粗，但太粗也不好看，我觉得全副CMOS下焦距别超过50毫米，最好是16-24毫米左右，这样北极星也能容纳进画面
4.月亮对拍摄效果的影响非常大:农历三十和初一,整个晚上几乎看不见月亮,前景就算曝光2小时以上也是曝光不足,别说数码相机的电池很难坚持拍摄2小时以上,所以无月亮的晚上尽量不要拍摄;农历十五为圆月,亮度很大,太阳落山同时月亮升起(以后每过1天,月亮晚升起50分钟左右),月亮升起1小时左右天空基本黑了,此时可以开始拍摄了!但由于月亮很亮,就算ISO调节到100,前景在圆月的照耀下基本5-10分钟也曝光正常了,这样拍出的星星轨迹就很短,显得不是很好看,所以拍摄星轨最好在上玄月或者下玄月期间.
具体来说:例如农历二十二到二十四,为照度合适的下玄月,按照前面我们所说的月亮升起时间和农历关系,此期间月亮为下半夜也就是零点后出来;农历初六到初八为照度合适的上玄月,此期间上半夜有月亮,零点后月亮下山.所以尽量选择在这几天的晚上上山拍摄星轨! 把相机固定在三角架上,相机设置M档，调节速度为B门档，锁定快门线，在上弦月或者下玄月照明下，ISO100,光圈F4，快门开启30-40分钟基本曝光正常，要是用ISO200拍摄,同样光圈设置F4,曝光需要15-20分钟.还有就是开启机内降噪功能，机器曝光30分钟就处理30分钟，一张片子花1小时拍摄，若不开启机内降噪，后期处理降噪会丢失很多细节，所以别为了省电而不开启机内降噪功能
5.纬度不同北极星的高度也不同,用相机对着正北,所有星星轨迹都会围绕北极星做圆周旋转运动,星星轨迹也就成为一个个同心圆,在低纬度地区北极星的高度较低,用小广角24就可以很好地把前景和北极星都纳入画面,而在高纬度地区例如东北三省,北极星几乎在头顶位置,则需要用12-16这样的超广甚至鱼眼镜头才能同时将北极星和地面前景全部拍摄到
6.用鱼眼镜头对准正东(或者正东偏北)或者正西(或者正西偏北)方位取景拍摄星轨,可以拍摄出两种不同方向的同心圆弧,赤道方位的星轨为直线,赤道两边的星星各自往不同方向画同心圆弧,非常好看,不过需要注意的是这样取景拍摄尽量不要把月亮拍进画面,所以取景时候尽量偏北一些!尽量不拍摄南方的星星,因为根据地球自转有黄道角的缘故,在夜晚,南方的星空被太阳的余辉映照,显得星星很少,而北方的星空完全处于地球阴影之中,看上去群星灿烂

神州侠旅 · 发表于 2011-9-2 15:10:57

神州侠旅 · 发表于 2011-9-2 15:12:15

神州侠旅 · 发表于 2011-9-2 15:12:49

神州侠旅 · 发表于 2011-9-2 15:14:42

一般拍摄星星的运动轨迹,曝光1-3小时星星运动画出的轨迹比较好看,可是在月亮照度很强的夜晚,或者是在城市附近的环境里面拍摄，前景已受到严重的光照，只要曝光数分钟，照片上前景已经变得白朦朦,星星轨迹在那几分钟里面画出的短短的轨迹也不能震撼人。另外,即使环境光照不强的情况下,相机新电池一般只能维持2小时连续工作,考虑到一半的时间要用来机内长时间降噪,留给相机曝光的时间也就最多1小时
为了解決这一问题，大家可以考虑用大光圈每三十秒至一分钟拍摄一张。当然，几十秒內，星轨只能行走一小段距离，出来的效果不会理想。不过，如果相片一张接着一张地拍摄，最后我们便能使用软件来进行星轨合成，把那些每一小段的星轨连接起来，变成一条长长的星轨.每张相片中，星星只是移动了少许的距离，单是比较每张相片，很难察觉它们的区别。合成后的星轨长度取决于相片的数量。如果每张相片的曝光時间是60 秒的话，180张相片便相当于星星行走了 3小时的距离(当然中间要快速更换一次相机电池)。
因此,在后来的拍摄实践中,我就一直守在相机边上,手持快门线和手表,相机开到B门,按下快门,看着手表过60秒左右后释放快门,心里默数2-3秒再次按下快门,过60秒再释放快门,再默数2-3秒,如此循环拍摄3小时左右,整个过程拍摄下来,身心很是疲惫,于是就想到给快门线编一个程序,可以自由设置曝光时间/曝光间隔时间/拍摄张数,我只要按下开始按钮,整个曝光就交给程序自动处理,我就可以安心躺在帐篷里面听音乐,我只需要估计第一块电池差不多耗尽的情况下出来更换一次电池就可以了!
说干就干,我平时工作主要是给欧姆龙PLC编制工控程序的,这点小程序根本不在话下,2个定时器和1个计数器就可以完成编制,考虑到需要野外作业野外一般没有220V交流电源,因此就必须选择24V直流供电的PLC,这样我们可以带上2个24V蓄电池就解决PLC供电问题,整个PLC程序梯形图如图1-1所示

神州侠旅 · 发表于 2011-9-2 15:15:38

按下开始拍摄按钮sb1,程序就自动按照设定的曝光时间(t1控制),拍摄张数(c1控制),拍摄间隔时间(t2控制)进行拍摄,这三个参数可以根据现场环境亮度和拍摄要求随时更改,只要带一个手持式输入器就可以在拍摄现场及时更改.按下sb2按钮可以结束拍摄.需要换电池时,也必须按下sb2按钮快速更换电池(注意换电池要快而且别移动相机),更换好后立即按下sb1继续拍摄
接线图如图1-2所示

神州侠旅 · 发表于 2011-9-2 15:16:28

接线图中,我们也选择24V直流供电的继电器,继电器线圈得电动作,其2对常开触点闭合,这两对常开触点一端分别接快门线的白线和黄线,另一端共接快门线的红线,本身继电器常开触点只是一个开关量,没有电压,快门线红线由相机电池提供一个直流3V电压,相机B门开启并保持的原理就是红白黄三线短接在一起,白线和黄线得到电压工作,当白线和黄线失去电压,相机B门也就释放,由于继电器触点只是一个开关量,不会对快门线的电压构成影响.
实物图如图1-3所示

神州侠旅 · 发表于 2011-9-2 15:20:28

以上实物图我们采用220V交流转24V直流的稳压电源,需要到野外拍摄,可以更换为24V直流的蓄电池
就这样用自制的可编程快门线拍摄后,所有的照片需要合成,这里为大家介绍一个短时间曝光任意张,最后电脑后期自动叠加合成星轨的软件Startrails. startrails是德国人做的一个用于叠加星迹的小软件,文件不大,压缩包只有200K,但却非常实用,非常适合叠加星迹.以及月食或者日食拍摄中,需要将整个过程定时拍摄几十张合成在一张中等,改软件还可以定时拍摄花开的过程制作花开的动画.软件下载地址http://www.startrails.de/Startrails.zip.
用Startrails软件合成星轨的前期拍摄必须做到以下几点: 1.一定要关闭机器的长时间曝光降噪功能,否则机器拍摄完一张后先降噪,再拍下一张就要出现断点,切记; 2.每张拍摄的间隔时间控制在2-5秒,间隔时间太长后期合成也容易在每张星轨间出现断点; 3.拍摄完成后盖上镜头盖,在不改变曝光参数的情况下再曝光5-10张暗幅,此举是将机器长时间曝光产生的热噪单独拍出,后期丢给Startrails做降噪处理.注意暗幅一定要拍摄星轨完成后马上接着拍,因为等过十几分钟CMOS冷却后再拍摄暗幅,就得不到当时情况下的热噪了! 4.随时留意电池耗尽情况,若想用2-3块电池坚持拍摄就要以最快速度更换新电池,同时给最后一块电池留出拍摄暗幅的时间.
至于软件的使用非常简单,建立一个文件夹,把相机拍摄的照片和暗幅全部下载到文件夹内,注意需要JPG格式图片(用RAW格式拍摄只需转成JPG格式),启动Startrails软件,工具栏有六个按钮
点击第一个open images按钮,把除暗幅外所有照片全部选择输入数据区

点击第二个open darkframes按钮,把所有暗幅选择输入暗幅区

点击第五个Startrails按钮,软件自动开始叠加星轨并降噪, 叠加的快慢就取决于你的电脑了，叠加时候最好不要开什么大型的程序。

全部处理自动完成后,点击第三个save images按钮,保存叠加后的星轨图,

最后会有个弹窗JPEG-Kompression，默认90 ，我会选100，图片质量会好些。这是全部叠加工作就完成了

神州侠旅 · 发表于 2011-9-2 15:21:46

另外,大家不嫌手工合成麻烦的话也可以用photoshop来合成,方法是把所有图片用图层进行层层叠加,叠加可以不考虑拍摄先后顺序,只要把每一个图层 (Layer) 的模式设为变亮 (Lighten) 就可以了,如下截图所示,不过假如合成几百张的话,手工用photoshop软件叠加会把人叠疯掉,所以还是推荐大家用Startrails

给相机快门线设计PLC程序实现特殊控制摄影	神州侠旅	2011-09-02
金山岭长城（数码机器单张922秒曝光）	神州侠旅	2011-09-02
niu!	mountist	2011-09-03
金山岭长城（胶片机器4小时曝光）	神州侠旅	2011-09-02
样边长城（数码单张27分钟曝光）	神州侠旅	2011-09-02
样边长城（胶片单张90分钟曝光）	神州侠旅	2011-09-02
PLC程序控制快门的梯形图（选用欧姆龙CP1L）	神州侠旅	2011-09-02
PLC的接线图	神州侠旅	2011-09-02
研发完成后的实物照片	神州侠旅	2011-09-02
关于星星轨迹合成软件的介绍	神州侠旅	2011-09-02
在photoshop里面也可以合成星星轨迹，不过只能手工操作	神州侠旅	2011-09-02
第一次在云蒙山实践拍摄，这是当时一次长时间曝光拍的（48分钟曝光）	神州侠旅	2011-09-02
改用5分钟曝光一张，一直曝光了20张，这是其中的一张	神州侠旅	2011-09-02
20张合成后的效果	神州侠旅	2011-09-02
在海陀实践拍摄，每张5分钟，一共曝光30张	神州侠旅	2011-09-02
6张合成的效果	神州侠旅	2011-09-02
学习一下。。	yzd333	2011-11-09
30张合成的效果	神州侠旅	2011-09-02
太有才了！	Jane简	2011-09-02
全文完毕，谢谢浏览	神州侠旅	2011-09-02
单片机的也能做成可任意编程的啊	打死我也不说	2011-09-06
大哥原来是搞电子的呀，佩服佩服	豆豆先生	2011-09-02
您太牛了，用PLC控制快门，很是佩服，是个爱琢磨和折腾的人啊	Laojia	2011-09-02
不得不佩服...的确有才...好琢磨的人....	大牙兔子	2011-09-02
精华技术贴。太佩服了！	大东	2011-09-02
感谢这样详细精彩的说明。	夜横琴	2011-09-04
特地登上来留个言，有心人! 　感谢分享拍摄经验！赞	卡门的爱	2011-09-05
以前有个日式相机的ROM破解，可以写脚本控制相机。	八风不动	2011-09-05
这是一直困惑偶的问题，今天看到了答案！	笨笨	2011-09-09
有一百多国产的替代品，我这些成本400多了，其实就是玩个开心的设计制作过程	神州侠旅	2011-09-08
LZ太强大了！自己做了个市价1189元的遥控快门线！	北面的北面	2011-09-08
欣赏了	深空	2011-09-06
倒是有一个，玩了一次暂时搁置一边啦，太重，等将来学会开车再玩	神州侠旅	2011-09-08
太有才了！偶大学也是学的自控，PLC可是十多年再也没有碰过了。	阿虎	2011-09-16
人类和地球在无限的宇宙是多么的渺小!要是用相机记录下这时光的流逝是多么有意思呀!----深切握爪~~	徐徐	2011-10-12
超赞	极品海鱼	2011-10-08

给相机快门线设计PLC程序实现特殊控制摄影

金山岭长城（数码机器单张922秒曝光）

金山岭长城（胶片机器4小时曝光）

样边长城（数码单张27分钟曝光）

样边长城（胶片单张90分钟曝光）

PLC程序控制快门的梯形图（选用欧姆龙CP1L）

PLC的接线图

研发完成后的实物照片

关于星星轨迹合成软件的介绍

在photoshop里面也可以合成星星轨迹，不过只能手工操作