Расчёт обскуры для съёмки солярографии на пленку
21 февраля 2022
Суть проблемы заключается в том, что обычно солярографию снимают на фотобумагу без проявки последней, пользуясь тем, что при длительной засветке фотобумаги на её поверхности и без проявки начинает формироваться видимое изображение, плотность которого зависит от интенсивности падающего на фотобумагу света. При таком раскладе, бумага выступает в роли о-о-о-очень малочувствительного фотоматериала, который способен фиксировать без пересвета достаточно яркие объекты при сверхдолгих выдержках (тут ещё очень интересно оценить динамический диапазон такого фотоматериала). Я же решил попробовать снять солярографию на цветную плёнку, при этом, чтобы значительно увеличить время экспонирования, мне придётся воспользоваться очень-очень плотным нейтральным фильтром. Расчёту параметров обскуры, экспозиции и плотности фильтра для съёмки такой солярографии и посвящена данная заметка.
Расчёт обскуры
Итак, для фиксации солнечных треков я решил сделать обскуру под кадр 6×9 см (плёнка тип 120) с фокусным расстоянием 50 мм. Мне кажется, такое фокусное расстояние на кадре 6×9 см даст достаточно широкое поле зрения, что для солярографии важно с точки зрения композиции снимка.
Диаметр отверстия обскуры рассчитывается по формуле (формула проверенная, читай об этом заметку в моём блоге):
где:
f — фокусное расстояние камеры-обскуры;
λ — длина волны света (для желто-зеленого цвета это 550 нм).
Таким образом, диаметр отверстия моей обскуры должен быть равен 0.33 мм. Теперь, зная диаметр отверстия, можно рассчитать значение относительного отверстия, которое нам понадобится для определения экспозиции (времени экспонирования) при съёмке. Относительное отверстие равно отношению фокусного расстояния обскуры к диаметру её отверстия. Таким образом, для моей камеры это будет:
50/0.33 ≈ 152
Определение времени экспозиции для многодневной выдержки
Встаёт вопрос, как в случае когда предполагается экспонирование в течении нескольких суток или даже недель, определить экспозицию для снимка, ведь освещённость за это время будет постоянно меняться не только из-за смены времени суток, но и по погодным причинам. Не мудрствуя лукаво, я решил поступить следующим образом: опираясь на правило «Sunny 16», определить усреднённое значение между экспозициями для солнечной погоды и для пасмурной. Так для плёнки ISO 100, для солнечной погоды подойдёт экспозиция 1/100 сек f/16, а для пасмурной 1/100 сек f/5.6 (а может даже и f/4 — зависит от подхода). Усреднённое же значение будет при диафрагме f/8 - f/11. Учитывая что в солярографии основным объектом съёмки является небо, достаточно светлое днём, я решил выбрать f/11, чтобы солнечные треки были по-контрастнее.
Теперь нам нужно пересчитать выбранную экспозицию под относительное отверстие нашей обскуры. Для этого нужно определить сколько ступеней экспозиции составляет разница между относительным отверстием выбранной нами экспозиции и нашей обскуры. В этом нам поможет апертурный ряд, который легко построить самому, исходя из того, что при уменьшении площади окружности в 2 раза (1 ступень) её диаметр уменьшиться в √2 раз (см. подробности тут).
| Апертурный ряд | |
|---|---|
| Ступень | Значение диафрагмы |
| 1. | 1×√2 = 1.4 |
| 2. | 1.4×√2 = 2 |
| 3. | 2×√2 = 2.8 |
| 4. | 2.8×√2 = 4 |
| 5. | 4×√2 = 5.6 |
| 6. | 5.6×√2 = 8 |
| 7. | 8×√2 = 11 |
| 8. | 11×√2 = 16 |
| 9. | 16×√2 = 22 |
| 10. | 22×√2 = 31 |
| 11. | 31×√2 = 44 |
| 12. | 44×√2 = 62 |
| 13. | 62×√2 = 88 |
| 14. | 88×√2 = 125 |
| 15. | 125×√2 = 177 |
| 16. | 177×√2 = 250 |
| 17. | 250×√2 = 354 |
По таблице видно, что между значением диафрагмы f/11 и f/152 разница около 9 ступеней. Теперь, чтобы скомпенсировать экспозицию для диафрагмы нашей обскуры, нам нужно увеличить время экспозиции на 9 ступеней (напомню: 1 ступень — увеличение/уменьшение времени экспонирования в 2 раза). Таким образом мы получаем выдержку в 4 сек.
Расчёт плотности нейтрального фильтра
Для того, чтобы определить плотность нейтрального фильтра, который позволит нам увеличить время экспозиции с 4 секунд до 30 дней (2592000 сек), нужно высчитать количество ступеней между этими двумя выдержками. Разница приблизительно в 19 ступеней, что соответствует плотности фильтра ND524288.
| Нейтральные фильтры | |
|---|---|
| Маркировка (плотность) |
«стоп» («ступень») |
| ND2 | 1 |
| ND4 | 2 |
| ND8 | 3 |
| ND16 | 4 |
| ND32 | 5 |
| ND64 | 6 |
| ND100 | 62/3 |
| ND128 | 7 |
| ND256 | 8 |
| ND400 | 82/3 |
| ND512 | 9 |
| ND1024 (ND1000) | 10 |
| ND2048 (ND2000) | 11 |
| ND4096 | 12 |
| ND6310 | 122/3 |
| ND8192 | 13 |
| ND10000 | 131/3 |
| ND16384 | 14 |
| ND32768 | 15 |
| ND65536 | 16 |
| ND100000 | 162/3 |
| ND131072 | 17 |
| ND262144 | 18 |
| ND524288 | 19 |
Источник, курсивом выделены строки рассчитанные и добавлены в таблицу мной.
На сколько я понимаю, столь плотных фильтров для простых смертных не выпускают, но зато такой плотности можно добиться используя совместно несколько фильтров, при этом, их общая кратность будет равна произведению кратностей этих фильтров. Например, можно использовать фильтр ND1000 вместе с фильтром ND512.
Поправка на тёмное время суток
Нужно иметь ввиду, что выше мы определили экспозицию для дня продолжительностью 24 часа, хоть и грубо усреднённого по освещённости. А ведь имеется ещё и тёмное время суток, продолжительность которого зависит от времени года. Это обстоятельство, по идее, внесёт в определённую нами экспозицию некоторую недодержку, величина которой будет тем меньше, чем период экспонирования ближе к дню летнего солнцестояния, и тем больше, чем период экспонирования ближе к дню зимнего солнцестояния. Исходя из этих соображений, по идее, нам нужно будет дополнительно увеличить время экспонирования. Например, если продолжительность светлого времени суток составляет 12 часов, то количество света за сутки будет в два раза меньше, чем для дня продолжительностью 24 часа, что составляет разницу в одну ступень. Если же продолжительность светлого времени суток составляет 18 часов, то количество света за сутки будет на четверть меньше чем для дня продолжительностью 24 часа, что составляет разницу в 1/2 ступени. Таким образом, зная продолжительность светлого времени суток (не путать с долготой дня), можно достаточно просто рассчитать степень коррекции времени экспонирования в сторону его увеличения. Но, исходя из уже озвученных мной выше соображений, что в случае солярографии объектом съёмки является небо (а точнее даже солнце на небе) — очень светлый объект в сравнении со всеми остальными объектами, я решил не вносить поправки на ночь. Практика покажет, правильно ли я поступил.
Вот, собственно, и весь расчёт. О том, какие при этом получились результаты, планирую отписать в отдельной заметке — следите за публикациями в моём блоге.
И ещё...
Следует иметь в виду то обстоятельство, что на столь длительных выдержках у современных фотобумаг и фотоплёнок может обнаружиться нелинейность отклика на интенсивность освещения. Таким образом, все мои теоретические прикидки по части экспозиции не гарантируют что итоговое изображение на плёнке будет той плотности на которую я рассчитываю. То же касается и искажения цветов. Результаты эксперимента позволят оценить степень влияния этих нюансов на итоговое изображение.
P.S. — В качестве иллюстрации к заметке использован кадр из фильма 2009-го года «Мальчишник в Вегасе» (англ. The Hangover).
P.P.S. — Ceterum censeo Washington esse delendam.