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2019)

Introduzione

Mi sono ritrovato fra le mani la mia vecchia action cam, una gopro Hero3+ Black Edition, acquistata anni fa per fare alcune riprese e poi abbandonata in un cassetto. Mi sono trovato nella necessità di fare dei filmati time lapse e tenendo conto della risoluzione di questa macchina ho pensato che fosse adatta e quindi mi sono adoperato per riportarla in perfetta efficienza. Ho cambiato e caricato la batteria e poi mi sono messo all'opera. Durante il percorso mi sono imbattuto in tutta una serie di problemi tipici della fotografia time lapse che ho affrontato e parzialmente risolto. Di seguito tutte le prove, i circuiti realizzati e le considerazioni teorico-pratiche sulla foto time lapse. I programmi che utilizzo per l'adattamento delle foto (ritaglio e ridimensionamento) e per la produzione del video sono nell'ordine IrfanView e VirtualDub.

Fondamenti della fotografia time lapse e dei video prodotti

Questi due aspetti sono strettamente legati. Andiamo per ordine e cerchiamo di capire i limiti della tecnica partendo da presupposti di tipo fisico. L'occhio umano ha una persistenza retinica dell'immagine ovvero una latenza. In genere il frame rate utilizzato per avere una visione corretta dell'animazione va da 25 a 30 fotogrammi al secondo, quindi scegliendo 30 fotogrammi al secondo per un filmanto di un secondo dovremo propiettare 30 immagini diverse. Queste 30 immagini possono essere acquisite in un secondo e allora avremo un film in tempo reale oppure in un tempo più corto e avremo l'effetto rallentatore o in un periodo più lungo e avremo un video accelerato o time lapse.

Per esempio, se noi scattiamo una foto al secondo e poi le montiamo in un filmento con 30 fotogrammi al secondo proietteremo in un secondo le foto acquisite in 30, quindi avremo una accelerazione del filmato di 30 volte e una compressione di 30 volte del tempo.

In definitiva per stabilire l'intervallo in cui fare foto quindi ci occorre sapere quanto tempo durerà il filmato prodotto, moltiplicare i secondi per 30. Queste sono le foto che ci occorrono.

Esempio: Se vogliamo riprendere un evento che dura un'ora, ovvero 3600 secondi e lo vogliamo rendere in un video della durata di 40 secondi procediamo come segue: Numero fotografie= 40x30=1200, tempo fra una foto e l'altra 3600/1200=3 secondi.

Considerazioni:

la mia fotocamera ha una batteria sufficiente per funzionare per il tempo richiesto?
la memoria (generalmente una scheda SD) è abbastanza capiente per contenere tutte le foto?
riesco a posizionare la fotocamera in un posto adatto tenendo conto che non deve essere spostata e nel contempo evitare che me la rubino? (mi è già successo)

Considerazioni sul formato del video prodotto (anno 2019)

I formati video più comuni sono l'HD il FullHD e il 4K. In genere una fotocamera produce delle immagini che sono superiori come risoluzione anche al 4K. Anche qui ci sarebbe da fare una lunga premessa sugli standard di fatto ma condenseremo il tutto riassumendo nella seguente immagine i formati più utilizzati in proporzione:

Una fotocamera da 12MegaPixel (da ora MPx) come la mia gopro Hero3+ in genere ha un formato da 4000x3000 quindi superiore al 4K. La considerazione principale di cui tenere conto è dove intendiamo visualizzare il filmato prodotto. Se la risposta è che lo intendiamo caricare su un social network verrà visualizzato soprattutto su uno smartphone e quindi è inutile produrlo in 4K. Se invece verrà proiettato in un cinema o su un monitor da 60 pollici adatto allora ha senso. Ovviamente maggiore sarà la risoluzione scelta e maggiore la dimensione del file video prodotto. In commercio ci sono delle fotocamere di tipo ActionCam che arrivano anche a 20MPx.

Considerazioni sulla memoria inpiegata (sul supporto SD della fotocamera)

La mia fotocamera da 12MPx produce dei file in formato jpg da 5MByte in media. Quindi la capacità richiesta alla SD card della fotocamera è un multiplo di tale valore in funzione delle foto che ci occorrono. Nel mio caso la GoPro Hero3+ è molto schizzinosa in termini di SD, ne ho provate diverse ma molte non sono compatibili. E provocano il blocco della fotocamera, in qualche caso non immediatamente da dopo qualche tempo, in genere dopo le prime 1000 foto quando la fotocamera cerca di creare una nuova cartella sulla SD (la mia GoPro crea una nuova cartella ogni 1000 foto), ma questo non è il solo caso. Quindi ho dovuto fare molte prove per trovare una soluzione affidabile. Le prove qualche volta durano molto tempo in quanto sono simulazioni reali di utilizzo.

Fotografia Time Lapse: Si inizia

Dopo questa necessaria ma tediosa parte introduttiva si inizia. Il mio obbiettivo è avere un'attrezzatura che mi permetta di fare foto temporizzate per un lasso di tempo che parte da un'ora. Il tempo massimo più è grande meglio è ma è limitato dall'affidabilità della fotocamera, dalla capienza dell'SD e dalla durata della batteria. Quest'ultima è quella che mi ha dato più grattacapi, la mia fotocamera consuma troppo e non c'è modo per ridurre il consumo. Scalda come un piccolo forno. E dissipa molta energia scaricando la sua batteria interna in 1,5-2 ore. Certo, ci sono in commercio batterie maggiorate ma al massimo anche con queste sono arrivato a 3,5-4 ore. Certo, si intuisce facilmente che non è progettata per l'impiego a cui la adibisco, non ha nessuna funzione di risparmio energetico mentre aspetta di scattare fra una foto e l'altra anche se il lasso di tempo è quello massimo impostabile. Ma andiamo nel dettaglio: La batteria in dotazione è da 3,7V 1050mA/ora. Quindi ammessa una durata di 2 ore la fotocamera richiede una corrente di circa 500mA. Ci sono due alternative per alimentarla per un lungo tempo:

Collegarla ad una batteria da 3,7V esterna con una grande capacità sfruttando il connettore original della fotocamera.
Utilizzare una batteria da 12V esterna e con un piccolo convertitore switching collegarla sfruttando il connettore original della fotocamera.
Utilizzare una batteria da 12V esterna e con un piccolo convertitore switching collegarla alla presa USB della fotocamera (5Volt).
Modificare la gopro con un circuito esterno che la accende, scatta la fotografia e la spegne.

Questo in ogni caso prevede un incremento considerevole dell'ingombro e l'impossibilità di utilizzare il suo involucro ermetico contro le inpemperie. Tuttavia non ci sono altre soluzioni. Nella ipotesi 3. utilizzando una batteria esterna da 8000mA/Ora al piombo (abbastanza economica) con il convertitore switching possiamo raggiungere una autonomia di circa 19000mA/Ora equivalenti* ad una durata di 38 Ore. Non è un tempo lunghissimo. Certo potrei utilizzare una batteria più grande ma il peso sarebbe notevole. L'ipotesi 2. è la migliore perchè l'autonimia equivalente sarebbe di 26000mA/Ora e la durata stimata di 52 ore, ci sarebbe un minor surriscaldamento (dovuto al non impiego del regolatore di tensione interno). L'ipotesi n.3 va bene se non si vuole fare troppa fatica nel creare un adattatore indispensabile per l'ipotesi 2.

La soluzione 4 sarebbe la più buona, ma anche la più complessa da realizzare, tuttavia si estenderebbe l'autonomia all'ordine delle settimane o dei mesi, in funzione dell'intervallo fra una foto e l'altra che vogliamo utilizzare. Ci permetterebbe inoltre di implementare funzioni sofisticate (impiegando un arduino e comunque una logica programmabile) come ad esempio attivare la gopro solo quando la luminosità ambiente permette di fare buone foto oppure in condizioni particolari dettate da sensori esterni o l'impiego di illuminazione artificiale (visibile o infrarossa).

* Ricordiamo che un convertitore CC-CC di tipo switching con un rendimento accettabile (80-90%) non è un regolatore lineare, quindi se nel nostro caso in uscita abbiamo una tensione di 3,7V con una corrente di 500mA quindi una potenza di 1,85W lato batteria l'assorbimento sarà di (corrente assorbita=potenza assorbita fratto la tensione della batteria) 1,85/12=154mA (non tenendo conto del rendimento di conversione) contro i 500mA di un regolatore lineare, incrementando la durata della batteria con un miglior sfruttamento della stessa.