教你做个小玩意儿，试着把梵高的星空拍进你自己的照片里
下午我在群里发了张螺旋星轨的图，玻豪觉得有点意思，就让我发论坛来跟大家同乐一下，我才意识到，这个真有得可聊。螺旋星轨就如下图那样，也许有人见过，也知道它是怎么弄出来的，但我第一次看到它的时候，思路却大开了
去年夏天，我在一个专业视频制作的公众号里头次看到类似的照片，首先想起了梵高的《星空》，然后就试着拆解图片——琢磨着它是怎么拍出来的
做影视拍摄的，基本功就是推拉摇移，推和拉针对变焦镜头来说的时候，就是改变焦距，传统的星轨拍摄全程都是焦距不变的，但如果在拍摄的过程中，焦距有变化呢，如果焦距变化是有规律的，缓慢的呢……由焦距变化导致的星轨走向便慢慢的在我脑中形成，就如下图那样
为了实现镜头焦距有规律的缓慢变化，就需要一些手段了，手拧是极其不精确的，这个过程我让单片机加步进电机帮我来做
先设计流程，图我就不画了，简单说说就能明白：
我常用的广角镜头，变焦全程转动大约56.6°，每次拍星轨，不考虑做视频，至少200张照片，我希望每拍一张照片，焦距等量的变动一点，直到拍完200张照片，完成全程变焦。说白了，我要的就是一个挂在变焦环上的步进系统。
我手头有的材料：
arduino pro mini—— 做全局控制
easy driver——做电机驱动
28步进电机/42步进电机＋1:120行星减速箱
12v电源
佳能相机+图丽11-16mm镜头
一个大齿轮
easy driver可以驱动普通的步进电机，具体参数可以看这里：http://www.schmalzhaus.com/EasyDriver/index.html
搭配arduino的例子可以参考这里：http://www.schmalzhaus.com/EasyDriver/Examples/EasyDriverExamples.html
我下面会给一段代码，就是用上面第二个连接里“Example 1.5: Moving when a button is pressed”改的，就连连线图也几乎一样
在程序上，基本没有难度，如果你是理科生，英语没问题的话，看一会儿就明白了，连线就更简单了，下图是我测试时候的样子，蓝色模块是arduino，红色模块是驱动easy driver，面包板在运行中没起到作用，而是用来连接arduino和下载器的
这里有一点要说明，easy driver散热量有点大，但挂上28电机之后，用一分钟，电机也会很烫，换成42电机就正常，所以成品我还是用笨重的42电机，另外，我的42电机是带减速箱的，这个好处也是很实在的，我的镜头变焦环拧到头，也只变化了56.6°，拍200张照片，对电机本身，每张照片就只能转0.283°，我的42电机和28电机转一步是1.8°，做1/8细分之后一步也有0.225°，不用减速箱，丢步是肯定的了！加上1:120减速箱之后，对于步进电机主轴来说，每拍一张照片所要转动的角度就是56.6°÷200×120=33.96°，easy driver默认的细分数是1/8，这样原本一步转1.8°，就变成了一步转0.225°，所以每拍一张照片，步进电机转动的步数就是33.96°÷0.225°=150.93，取整数为151步，这就是下面代码中要用到的重要数据“DISTANCE 151”，这样，按键每次被按下，步进电机都只会走151个细分步数。
#define DISTANCE 151
int StepCounter = 0;
int Stepping = false;
void setup() {
pinMode(8, OUTPUT);
pinMode(9, OUTPUT);
pinMode(7, OUTPUT);
digitalWrite(8, HIGH);
digitalWrite(9, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
pinMode(3,INPUT);
}
void loop() {
if (digitalRead(3) == LOW && Stepping == false)
{
Stepping = true;
}
if (Stepping == true)
{
digitalWrite(7, HIGH);
digitalWrite(9, HIGH);
delay(1);
digitalWrite(9, LOW);
delay(1);
StepCounter = StepCounter + 1;
if (StepCounter == DISTANCE)
{
digitalWrite(7, LOW);
StepCounter = 0;
Stepping = false;
}
}
}
ps：出于省电和芯片降温的目的，我增加了一个控制键，就是代码中，arduino 7脚上的那个，它同时是整个系统的开关，每拍完一张照片，按下7脚开关键不放，系统通电，同时按一下执行按键，电机才会转动一次，然后松开开关键，系统也就完全断电了，这样真的能让easy driver凉快很多！如果拍摄全程那2个多小时一直让它开着，真不知道最后会发生什么情况……
pps：arduino的8脚决定步进电机转动的方向，也决定你拍摄时镜头起始点是广角端还是长焦端，在这里大家可以想象一下，在拍摄星轨时，焦距从大变到小和从小变到大的结果是不是一样的呢？
总之，最后安装起来就是这个样子的，如下图
为了保（zhuang）险（B）我还是给easy driver加上了散热片和风扇{:5_304:}
装个外壳更安全一些，看见那个大齿轮了没，与之对应的是下面的这个东东，把它绑在变焦环上就可以跟齿轮联动了
全都搞定了，我就出门外拍，选好地景，等公园里的灯都关了，就开始拍，把镜头中心对准北极星，200张，拼凑成下图
（请原谅，跟相机的组装图我是怎么也找不到了，或者当时根本没拍{:5_290:}这点大家可以发挥一下想象力）
幸亏那天大气一般，星轨不是那么明显，这才能对比出来，对比本贴第一张图，我拍的这张很不完美，星轨是断档的，如果在天气一般光污染比较严重的情况下，正对北天的星轨就是这样断档的，除非我从下午就开始拍，当然那是不可能的。帖子第一张照片其实只是用一张图片P出来的，插件名叫“莫迹”，貌似可以用在light room或者ps里，它还能p出下面这样的照片
这个插件我是今年才听说的，还没用过，不过我也庆幸没有在一开始就了解到它，否则也不会有这么个有意思的制作过程和拍摄过程了。
如果有一个环境极佳的地方，用这个小玩意，也许真能拍出类似《星空》的那种效果来
去年我还有几个使用这个玩意的实验要做，还没实现，不过也是可以想象出结果的，
比如：
镜头中心不对着北极星，照片会是什么样子的？
拍过南天星轨的人应该知道，正南方向的星轨是横置的双曲线，如果在拍南天星轨的时候用这个小东西，照片是怎么样的？
大家如果有兴趣，可以先在纸上画画。
最后，祝你们玩得愉快！
对了，arduino pro mini的管脚如下图，这是目前最小的arduino，你也可以用更大一些的
这个真心棒！！！ Mark! 本帖最后由 梦中游 于 2017-9-4 22:58 编辑
这个有意思啊，哈哈。不过给个建议吧，不要用那个塑料的镜头调焦环了。我买了一个塑料调焦环（0.8模齿），也是用齿轮进行咬合驱动，可是那个调焦环的齿会在拉伸的情况下变形，于是就无法和电机的齿轮咬合，所以现在改用同步带。 这个可以呀，技术高超！ easydrive电流过大，所以才会发热厉害，可以尝试这样调电流：nano的一个模拟IO接驱动的ref脚，用程序改变IO的输出电压，从而改变驱动的电流。
简单一点可以换4988驱动，拧电位器可改变驱动电流。
另外，不工作时可以将驱动的EN脚拉高。
这个别样的星轨很有意思。 不错 思想有多远 技术就有多高 额，，一个字都没看明白。。太复杂了。。 zhangshihan 发表于 2017-9-5 08:36
额，，一个字都没看明白。。太复杂了。。
有单片机开发基础的就明白LZ说的是什么了
玩的水平太高了！{:3_210:} 螺旋軌是不錯，可用別的圖片ps合成就沒意義了 66666666666 梦中游 发表于 2017-9-4 22:49
这个有意思啊，哈哈。不过给个建议吧，不要用那个塑料的镜头调焦环了。我买了一个塑料调焦环（0.8模齿）， ...
那要怎样的拉伸啊？我这个用的次数少，每次也不会绑得太紧，不过同步带在镜头上是怎么用的？ 对我来说，你这个就是在秀技术， 我这种小白，完全看不懂。！！ 弼马温1984 发表于 2017-9-5 00:33
easydrive电流过大，所以才会发热厉害，可以尝试这样调电流：nano的一个模拟IO接驱动的ref脚，用程序改变IO ...
对，它电流是不小，还是光耦式的驱动用处更广泛，只是体积大一点，回头还得买个，之前我有一个，不知道丢哪去了…… ccqhms 发表于 2017-9-5 07:30
这个别样的星轨很有意思。
对，因为它太特别了，我一下就被吸引住了 zhangshihan 发表于 2017-9-5 08:36
额，，一个字都没看明白。。太复杂了。。
所以我给出两个方法来实现，一种是用我做的那个东西拍，一种只需要一个小插件就可以了 B-2688 发表于 2017-9-5 09:57
有单片机开发基础的就明白LZ说的是什么了
对于学过编程的人来说，应该是很好理解的 mandii 发表于 2017-9-5 10:28
螺旋軌是不錯，可用別的圖片ps合成就沒意義了
是的，所以两种方法都能实现的照片，其中的乐趣却相差甚远
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