Цейтраферная съемка


Цейтраферная съемка (от немецких Zeit — время и raffen — собирать) специальный вид кино- и фотосъемки, при которой осуществляется фотографирование серии кадров одного и того же объекта с одной и той же точки съемки через равные промежутки времени. Предназначается для фотографирования медленно протекающих процессов. Промежутки могут длиться от долей секунды (серийная съемка) до часов и даже суток. Называется также «интервальной съемкой».

Впервые идея возможности создания видео фильмов в современных стандартах повышенной четкости, пришла мне после просмотра потрясающего фильма Рона Фрике «Хронос», снятого еще в 1985 году для кинотеатров IMAX с использованием цейтраферной съемки в его современной «ре-мастеринговой» HDTV видеокопии.

Идея сама по себе не нова, но интерес заключался именно в том, чтобы попробовать самому снять подобный видеофильм с использованием современных цифровых фотокамер.

Экскурс в историю

Фильмы в стандарте IMAX снимаются на 70 миллиметровую пленку с горизонтальной прокруткой кадров. Размер кадра 69,6×48,5 мм, что по самым скромным подсчетам (30 пар линий на мм) обеспечивает разрешение большее, чем 12 Мп. Первый IMAX фильм был продемонстрирован на Expo'70 в Осаке, Япония.

Так называемое Телевидение Повышенной Четкости — High-definition television (HDTV) — это цифровая система телевизионного вещания со значительно большим разрешением, чем традиционные форматы — NTSC (720×480, 30 кадров в сек), PAL или SECAM (768×576, 25 кадров в сек).

Впервые HDTV формат был разработан в Японии в 1969 году, но массовое признание получил лишь в конце 90-х.

На сегодняшний день Международным Телекоммуникационным Союзом (International Telecommunication Union) определены 3 наиболее общих стандарта HDTV. Это 1080i (1920×1080 линий, чересстрочная развертка, частота 25 кадров в сек), 1080p (1920×1080 линий, прогрессивная развертка, частота кадров может быть 24, 25 или 30, а в будущем планируется увеличение до 50 и даже 60 кадров в секунду) и 720p (1280×720 линий, прогрессивная развертка, частота от 24 до 60 кадров в секунду). Все стандарты имеют пропорцию отношения сторон экрана 16:9.

Несколько слов о сути процесса

Мы снимаем медленно происходящее событие, делая кадры с интервалом в несколько секунд, соединяя потом получившийся видео ряд в единое целое. В итоге, скажем, закат солнца (или его восход), протяженностью в пару часов от полной тьмы до дневного света, у нас есть шанс «ужать» и «запихнуть» всего лишь в пару минут видео современного формата повышенной четкости. Разрешение при этом возможно настолько большое, насколько это может быть сохранено и прокручено на современном компьютере, имеющемся в вашем распоряжении.

Технология

Технология очень проста. Для ее воплощения в жизнь требуется цифровая фотокамера, таймерный спуск, штатив, карта памяти, способная записать достаточно большой объем, источник электропитания, понимание — что именно вы хотите снять — и много терпения.

Фотокамера

Для описываемой цейтраферной съемки была использована зеркальная цифровая фотокамера Canon D60 c 2-мя объективами — Мир 47 М и Canon 70-200/4L. Отдельная съемка Луны и других объектов «крупным планом» выполнялась объективом МС Рубинар-8/500.

В процессе нашей работы стандартом был выбран кадр размером 1280 х 720 точек. Исходя из этого, начальный фото кадр делался формата Medium jpg — 2040×1360, с последующим его сжатием и перекадрированием в «широкоформатный» кадр.

Для съемки использовались две карты памяти CompactFlash — 1 ГБ Kingstone и 2 ГБ — 50X Kingstone Elite pro.

Таймер

Для проведения съемки подойдет любой таймерный спуск. В нашем случае использовался Canon TC-80N3, у которого масса достоинств и только один недостаток — его цена.

Штатив

Вспоминая «золотое» правило классической фотографии, скажу, что штатив для подобных съемок должен быть тяжелым и/или утяжеленным дополнительным грузом. Малейшая вибрация способна не только испортить отдельный кадр, но и загубить всю серию. Так, при съемке классического примера «движения времени» — хода минутной стрелки на кремлевских Курантах Спасской башни объективом МС Рубинар-8/500 со стороны Большого Москворецкого моста, в последствии оказалось, что вибрация от проезжающих по мосту в момент экспонирования кадра троллейбуса сотрясает мост (а, следовательно, и штатив) настолько, что это явно выделяется при просмотре итогового видео фрагмента и портит его в целом. А при съемке одной из кремлевских звезд этим же объективом оказалось, что она является флюгером и вращается вокруг своей оси…

Первые эксперименты

Для начала была проведена тестовая съемка в Москве, которая дала первый наиболее важный опыт. Съемка велась двумя способами. Со штатива, с частотой между кадрами — 3-5 с и с рук. Во втором случае, снимающий человек перемещался, делая один кадр на определенное количество шагов. В итоге, после коррекции наклона каждого кадра в графическом редакторе, получался достаточно плавный видеоряд «движущейся» камеры.

К сожалению, рамки интернет-пространства не позволяют нам проиллюстрировать данную статью видео файлами avi формата HDTV, поэтому большинство приведенных примеров сделаны либо как раскадровки движущихся объектов в одном изображении, либо как Flash анимация, показывающая общий характер движения и изменения картинки, либо как сильно уменьшенный и сжатый видеоролик.


Флюгерное движение звезды на Водовзводной башне Московского Кремля. Вид с Боровицкого моста через Москву-реку.
Штатив. Canon D60. Объектив МС Рубинар-8/500.
фото
Раскадровка движения стрелок Курантов Спасской башни Московского Кремля. Вид со стороны Большого Москворецкого моста.
Штатив. Canon D60. Объектив МС Рубинар-8/500.

фото
Пошаговая съемка наезда камеры на храм Христа Спасителя. Съемка через 5 шагов на пешеходном мосту через Москву-реку.
Canon D60. Объектив Мир 47 М.
Видеофрагмент (640×360; 1,2 МБ).
фото

Пошаговая съемка с проходом под пешеходным мостом через Москву-реку с видом на храм Христа Спасителя. Съемка через 5 шагов.
Canon D60. Объектив Мир 47 М.
Видеофрагмент (640×360; 1,5 МБ).
фото
Раскадровка движения Луны, отраженной в Москве-реке.
Штатив. Canon D60. Объектив МС Рубинар-8/500.

Другой особенностью современной цифровой цейтраферной съемки является возможность объединения получаемой серии высококачественных изображений в одно, которое в связи с этим получает дополнительное уникальное качество.

Так, при серийной съемке храма Христа Спасителя в утреннем солнечном свете, облака, двигающиеся в каждом кадре прямо на камеру, в результате объединения начинают «течь», как на изображениях с водой на длинных выдержках, приобретая видимый характерный градиентный вектор своего общего движения.

фото
Единичное фото.

фото
Цейтраферная сумма — из 45 единичных фото (1 раз в 5 секунд) с прозрачностью каждого слоя 3%, с последующим объединением их в графическом редакторе на белый фон и автокоррекцией…

Также этот прием пригодится тем, кто хочет художественно снять место постоянного скопления людей и сделать его безлюдным.

Как и в предыдущем примере, первое фото показывает предновогодний ГУМ со множеством посетителей, в то время, как второй кадр почти полностью убирает посетителей.

фото

фото
Мы берем серию из 165 фото (1 раз в 3 с) и объединяем в графическом редакторе с прозрачностью каждого слоя 1%… В результате, все двигающиеся фигуры исчезли, а в кадре остались лишь стоящие люди.

Кавказ

Описываемая далее цейтраферная съемка проводилась зимой и весной в условиях особо низких температур, достигающих ночью и под утро минус 20-30, на Кавказе в феврале-апреле 2007 года на высотах до 4000 метров, поэтому проблема электропитания для их успешного ее проведения изначально была актуальной.

Единственным способом нормальной работы оказалось использование длинного удлинительного кабеля электропитания (около 50 м) и подключение с его помощью камеры к источнику 220 В через блок питания, который тщательно изолировался в местах электрических соединений от попадании влаги и снега..

фото
Раскадровка пролета «Ангела» в раскадровке движения Луны, полученная из серии снимков, сделанных зимней ночью над знаменитой вершиной Донгуз-Орун со второй очереди канатной дороги Чегета… Видеофрагмент (600×336; 6,2 МБ).

Камера Canon D60, объектив Мир 47 М, штатив, дистанционное устройство, серийная съемка с интервалом 30 сек., начиная с 17.00 (закат) и до 8.00 (восход). Загрузка всех файлов в видеоряд, получение видео — HDTV (1280×720), просмотр фильма на экране компьютера, где и была обнаружена данная структура, пролетающая в лунном свете с другой скоростью по отношению к обычным перистым облакам. Слив 18-х наиболее ярких кадров с луной и звездами в один. Дополнительно — наложено 3 кадра, где инородная структура, пролетающая над максимально засвеченной луной (справа от центра кадра), наиболее ярко видна.

Между снимками Луны интервал времени в 30 минут. Наложено в графическом редакторе в слоях с наложением светлым. Интервал времени между «Ангелами» — 30 сек.

Резюме — возможно, это и облака, но мне хочется верить, что Ангел…

Еще одной особенностью данного кадра является его характерная цифровая цейтраферная сумма. Если объединить в одном кадре все имеющиеся ночные кадры, то вместо точечных звезд мы обнаружим вполне характерные звездные дуги, которые легко получаются на пленочных камерах в результате долгой (иногда многочасовой) экспозиции и почти невозможны для цифровых камер любого класса, где уже после нескольких минут экспозиции шум становится значительно сильнее, чем снимаемое изображение. В случае же цейтраферной суммы, у нас есть возможность получить высококачественное изображения со сколь угодно долгой выдержкой.

Наконец, мы переходим к рассуждению — что именно мы хотим снять - и описанию того, как это в итоге получается на самом деле.

Перед началом съемок не помешает простой расчет. Скажем, мы хотим заснять закат солнца протяженностью в 2 часа, с частотой кадров — раз в 10 секунд. Какой длины ролик мы получим в итоге? 2 часа × 60 мин × 60 сек / 24 кадра в сек / 10 сек на кадр = 30 сек готового видео с частотой 24 кадров в секунду…

Много это или мало? Это «достаточно», чтобы увидеть как выглядит процесс в общем, но очень мало, если учесть, что сам красочный момент заката в готовом материале занимает всего лишь несколько секунд.

Когда вы это понимаете, то тут же возникает желание «быстренько» переснять, дополнительно разбив период съемок на несколько этапов и поставить для каждого этапа свой рассчитанный таймерный режим — для кульминации заката — побольше кадров (скажем, кадр в 3-5 сек), для начала и окончания — поменьше кадров (достаточно делать кадр в 10-15 сек), но оказывается, что, во-первых, это не так «быстренько» — надо ждать следующего вечера и, во-вторых, не бывает 2-х одинаковых закатов, а облачность и плохая погода может отодвинуть ваш следующий раз надолго…

Особенности съемки «градиентных» сюжетов

Уже при первой же съемке я «натолкнулся» на чрезвычайный перепад яркостей снимаемого горного пейзажа. Средний план гор в момент заката или восхода почти всегда отличался на 2 деления диафрагмы, как от неба, так и от подножия, соответственно в сторону «минус» и «плюс». То есть, при нормальной экспозиции самих гор, мы имели с одной стороны, почти абсолютную «тьму», то есть шум у подножий, а с другой стороны — явный пересвет в области неба. Для компенсации этого для съемок таких сюжетов была использована современная технология 3-х кадров в серии с брекетингом ±2 — так называемый HDRi (High Dynamic Range Image) с последующей пакетной обработкой в соответствующей программе, которая позволяет получить из 3-х кадров экспо-вилки один новый кадр, с оптимальной проработкой деталей в тенях и цветах. С практической стороны это означало утроение общего количества снимаемых изначально кадров. В связи с этим вопрос о размере каждого снимаемого файла (установка High, Medium, Low resolution), а также предварительный просчет общего количества кадров и правильная установка интервала между серией из
3-х подряд снятых кадров (что, кстати сказать, дистанционный пульт от Canon успешно позволял делать), было весьма важным для оптимального заполнения имеющейся Compact Flash карты (1 и 2 ГБ).

фото
фото
фото

фото

фото
фото
фото

фото
Две серии из 3-х первоначальных кадров и итоговые кадры HDRi, иллюстрирующие различные фазы движения света и теней при закате в горах. Фрагменты из приведенного ниже видеоролика HDTV — 1280×720, формат avi.
Штатив. Canon D60. Объектив Мир 47 М.

Для иллюстрации итогов съемок приведем несколько наглядных примеров — движение закатно-восходных теней по склону, а также переход от ночного пейзажа с движением звезд в утренний рассвет…

Во всех приведенных случаях установка камеры Цветной температуры стояла в положении Day Light, что оптимально отображает баланс белого для дневной картинки, но требовало дополнительной цветокоррекции в предрассветных и послезакатных кадрах, где общий тон получаемого изображения «уходил» в синеву. Эта задача довольно легко решалась использованием автоматической цвето- или тоновой коррекции в графическом редакторе.

фото фото
Фрагмент из прилагаемого видео фильма. После заката солнца. До и после автоматической цветокоррекции.
Штатив. Canon D60. Объектив Мир 47 М.

Несколько финишных операций

После получения покадрового видео ряда изображений, их надо «выложить» в нужном порядке один за другим, «склеить», и экспортировать в компрессированном виде в стандартный видеоформат. Программ видео монтажа, которые позволяют это сделать, довольно много. В нашем случае мы использовали универсальные возможности Macromedia Flash 8 — команда Import to Stage.
С дальнейшим экспортом в формат Avi — командой Export Movie. Video format —16 или 24 bit. Программа сжатия — XviD MPEG-4 Codec.

Видео

На приведенном видеофрагменте (1280×720; 7,4 МБ) изображен закат солнца в Ущелье Адыл-Су Центрального Кавказа. Съемка велась с интервалом в 10 с.
Штатив. Canon D60. Объектив Мир 47 М.
Video format — 16 bit. Программа сжатия — XviD MPEG-4 Codec. Степень сжатия — 3.

Такой необычный ход закатной тени обусловлен уникальным наложением простой тени от морены ледника, на которой установлена камера, скользящей вертикально вверх в начале фрагмента с прогрессивным движением тени от горы Эльбрус, за которую в момент заката садится солнце. Эта вторая тень от Эльбруса движется по горизонтали слева направо, отбрасывая на снежном склоне наклонную тень.

фото
Этот снимок иллюстрирует описанный выше излом в тенях, как он виден на закате с Эльбруса с высоты 4800 м. Левая часть кадра.
Штатив. Canon D60. Объектив Canon 70-200 L.

P.S.

И, в заключение, несколько слов о стоимости кадров и надежности метода …
На первый взгляд, вполне безобидная серийная фотосъемка, выполняемая во вполне штатном режиме, скрывает под собой один весьма важный «подводный айсберг». Дело в том, что любая цифровая камера имеет ресурс срабатывания затвора, тем более зеркальная с достаточно «массивным» зеркалом и не центральным затвором. Налицо простая истина. То, что кажется на первый взгляд абсолютно недостижимым — вырабатывание гарантированного ресурса срабатывания затвора камеры (тем более по отношению к новой камере), очень быстро наступает при переходе от фото режима к видео.

Ресурс срабатывания затвора камеры, используемой в данном тесте — около 50000.
В процессе работы над статьей в течение полугода затвор ломался и менялся дважды — при количестве срабатываний 53990 и 49954, что является само по себе вполне штатной, но не дешевой операцией.

затвор
Цифрой 1 обозначен сохранившийся контакт, цифрой 2 — место, где был обломившийся.

Легко посчитать длину видео ролика, которую можно гарантированно получить, используя новый затвор — 50000 кадров / 3 кадра HDR формата /24 кадр в сек /60 сек = 12 минут.

Автор выражает огромную благодарность Владимиру Родионову
за постоянные рекомендации и повсеместную помощь.





Дополнительно

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.