Главная » воздушные змеи / kites » KAPing - фотосъемка с воздушного змея

KAPing — фотосъемка с воздушного змея

Основы аэрофотосъемки с воздушного змея

Зимняя панорама Хабаровска с высоты 150 метров
Зимняя панорама Хабаровска с высоты 150 м

Увлекшись фотографией, в поиске необычных ракурсов, многие поднимают глаза к небу и мечтают взлететь, для того чтобы охватить взглядом максимально широкую панораму. И сейчас есть немало возможностей «научить фотоаппарат летать». Самолёт, дельтаплан, воздушный шар. На худой конец авиамодель. Но есть и менее затратный способ, к тому же и достаточно безопасный при достаточных навыках – .

Ещё в конце 19 века отважные фотографы отправляли свои громоздкие камеры в полёт на воздушных змеях, так что мешает нам в начале века 21-го поднять недорогую цифровую камеру на воздушном змее, изготовленном из современных высокотехнологичных материалов? За рубежом это хобби, фотосъёмка с воздушных змеев, чрезвычайно популярно. Выходят тематические журналы, работают десятки магазинов. Возник даже специальный термин «» — Kite Aerial Photography, аэрофотосъёмка с воздушного змея.

С вашего позволения, описывать мировой опыт КАПинга я в этой статье не буду, а приведу сразу несколько наиболее интересных, на мой взгляд, ссылок, и перейду к описанию своего скромного опыта в деле создания панорамных фотографий с высоты воздушного змея:

  • статья Павла Лосевского;
  • статья фотографа Сергея Прокошкина о фотографии с воздушного змея;
  • статья из журнала «Цифровая », №21, 2003 год;
  • персональный сайт одного из известных зарубежных «каперов» (на английском)
  • полезный сайт по КАП; содержит интересные аналитические материалы (на английском);
  • сайт, содержащий несколько тысяч чертежей разнообразных воздушных змеев.

С самого начала своих экспериментов я ориентировался на создание панорамных изображений с высоты, в идеале – на создание интерактивных сферических панорам, с возможностью оглядеться во все стороны, 360х1800. Одиночные фотографии, конечно, могут быть интересны, но оптика недорогих цифровых мыльниц не позволяет охватить большой угол зрения одним кадром, не передавая волшебного ощущения полёта. Кроме того, с одиночными кадрами, как ни странно, возни больше – нужно изобретать целую «систему наведения», с радиоуправлением и передачей ТВ сигнала на землю, чтобы сфотографировать именно то, что нужно. Поэтому я остановился на самом простом, неуправляемом варианте – пусть цифровой фотоаппарат равномерно вращается в своей подвеске, снимая непрерывную серию кадров до заполнения карты памяти. Приобрел на распродаже самую доступную на тот момент компактную камеру с возможностью серийной съемки Samsung NV4 весом 140 грамм. Пусть камера снимает всё подряд со скоростью 1,4 кадра в секунду, на земле разберёмся, что интересно, что нет.

Подвеска. Для крепления камеры к лееру змея использовался специальный подвес-крестовина — «пикавет» (рис. 1). Такая конструкция подвеса не позволяет камере сильно раскачиваться и стабилизирует её положение под собственным весом. Принцип действия подвески с анимацией можно посмотреть здесь, там же схема крепления подвески к лееру. Изготовлен мой подвес из 4-х бамбуковых палочек для шашлыка, 3х300 мм, база для моторчика – из деревянной линейки. Ось вращения – обрезок карбоновой трубки. Равномерное вращение камеры со скоростью 3..4 оборота в минуту обеспечивается моторчиком от детской игрушки, из той же игрушки взяты шестерёнки для редуктора. Запитан моторчик от одной мизинчиковой батарейки, 1,5 В.

Рис. 1. Подвеска фотоаппарата

Конструкция змея. После анализа чужого опыта и нескольких собственных экспериментов, я выбрал для подъёма фотоаппарата традиционный японский змей конструкции «роккаку». Этот змей отличается стабильным полётом, прочностью и простотой конструкции. Вариантов с различными модификациями я опробовал множество, опишу здесь только того змея, на котором летаю сейчас.

Змей - скорпион

Рис. 2. Роккаку в полёте

Изготовлен змей из прозрачной полипропиленовой плёнки. Наверняка все знакомы с этой плёнкой — в неё заворачивают цветы. Продаётся она и в рулонах, примерно 120 руб. за рулон 0.8х20 метров. Плотность около 25 грамм на м2, но попадается и более лёгкая, и более тяжёлая. Плёнка очень прочная, если не надорвана. Поэтому по контуру парус усилен тонким, 18 мм скотчем. У плёнки есть небольшое преимущество перед тканью – она намного легче и намного жестче, причём жёсткость одинаковая во всех направлениях. Размеры паруса в длину 123 см, в ширину 100 см (как раз по длине карбоновых трубок). Вдоль хребта идёт шов на скотче — с одной стороны шва широкий, с другой узкий. Парус можно раскрасить акриловой краской «по стеклу». Краска образует тоненькую глянцевую пленку. В местах, где слой краски толстый, может и отслоиться (хотя это лечится более тщательной просушкой). Может быть, и другие краски подойдут. Размечать парус удобно маркером для СD, остальные маркеры слишком плохо ложатся на эту плёнку.

Хвост

Рис. 3. Задняя часть змея

На рис. 3 – задняя часть змея поближе. Видна также моталка, затяжка из двойного капронового шнура диаметром 1.2 мм и ремонтная лента STAYER (она бывает разных производителей — есть ещё «момент», она же тканевый скотч). Поперечное «ребро» змея, далее поперечина — углепластиковая трубка диаметром 4 мм, внутренний диаметр 2 мм, т.е. почти прут. Трубка пултрузионная, но за счёт толстых стенок и маленького диаметра не расслаивается, как пултрузионные тонкостенные трубки. Продольная рейка — углепластиковая трубка внешним диаметром 8 мм с толщиной стенки 0,5 мм. Чтобы не расслаивалась, торец усилен вклейкой деревянной заглушки на циакрине. В месте передачи давления с поперечины на продольную трубку продольная обмотана тканевым скотчем, чтобы не сминалась. Затяжка фиксируется крючком из жёсткой проволоки. Чтобы затяжка после расстёгивания не путала снасти, её концы соединены петлёй. Задняя поперечина в змеях «роккаку» изгибается сильнее передней. В моём случае стрела изгиба (размер «пуза» при изгибе) 12 см для задней, 8 см для передней поперечины.

Рис. 4. Передняя часть

На рис. 4 видно, что выгиб передней поперечины примерно в 1,5 раза меньше, чем задней. Это обеспечивает устойчивость змея в полёте. Продольная рейка составная: в трубку вставлен доборный элемент из бамбуковых палочек диаметром 3 мм, склеенных втрое. Место вставки усилено намоткой капроновой нити на клею, чтобы карбон не расслаивался. На рис. 4 видно что поперечина прихвачена к парусу в двух местах тканевым скотчем, чтобы не съезжала после того, как будет согнута. Продольная рейка также прихвачена в середине к парусу, но не намертво — к скотчу изнутри приложена полоска плёнки, и поэтому соединение подвижное, т.е. продольную рейку можно вынимать.

Поперечные трубки по углам прикреплены к парусу намертво тканевым скотчем (рис. 5). Чтобы крепления не протыкались и не стирались об асфальт, на концах ещё две латки меньшего размера. Складывается змей так: вынимается продольная рейка, и парус скручивается в трубочку длиной 1 метр вместе с поперечинами.

Крепление

Рис. 5. Крепление поперечин.

С креплением продольной рейки всё несколько сложнее, т.к. она должна вытаскиваться. Со стороны хвоста сделан карман как на поперечинах, но не мёртвый, а с возможностью вытаскивания — проложена ленточка из плёнки, чтобы продольная рейка не приклеивалась. А переднее соединение сделано разборным. Способ разборки изображён на рис. 6 и 7.

Заглушка

Рис. 6. Заглушка

Шплинт вытащен

Рис. 7. Шплинт вытащен

Шплинт из склеенных бамбуковых палочек вытаскивается, продольную рейку можно частично пропустить через такой карман и освободить из кармана противоположную часть рейки. Карман усилен несколькими ленточками тканевого скотча. Крепление хвоста — просто скрепка на небольшой ленточке тканевого скотча (рис. 8).

Рис. 8. Крепление хвоста

Описанный здесь змей – не единственный изготовленный мной. При площади 1 м2, лучше всего он подходит для запусков в свежий ветер, 6..10 м/с, развивая при этом тягу в леере от 1 до 4 кг. Вес подвески с фотоаппаратом у меня порядка 300 грамм. Для комфортного подъёма аппаратуры нужен запас тяги примерно в 4..5 раз, иначе леер будет заметно провисать под тяжестью оборудования и получится полёт не по вертикали, а по горизонтали. Для запуска в слабый ветер, 4..5 м/с лучше использовать роккаку шириной 130-140 см, площадью 1,7..2 м2, но при этом следует помнить, что с высотой ветер может серьёзно усилиться. Ещё один вариант использования змеев – в составе поезда из нескольких элементов (рис. 9). Преимущество поезда – маленькие змеи можно сделать не из дорогого карбона, а из бамбуковых палочек. Малые размеры в сложенном виде. Поезд можно нарастить или укоротить в зависимости от силы ветра. Поезд не так сильно «гуляет» из стороны в сторону – змеи компенсируют попытки товарищей уйти в сторону. Еще одно преимущество – при поломке больше шансов благополучно спуститься на оставшихся змеях. Но есть у поезда и недостатки – тяжело запустить, особенно в слабый ветер. Обязательно нужен один или несколько помощников. Плюс больше затраты времени на сборку.

Рис. 9. "Поезд" из воздушных змеев

Процесс запуска. На рис. 9 хорошо видно, что подвеска крепится не к змею, а к лееру. Если прицепить фотоаппарат к змею или к лееру рядом с змеем, то вы почти наверняка его разобьёте. Первые пару десятков метров от земли, особенно в городе, змей поднимается очень неуверенно. В зоне приземной турбулентности со змеем может произойти всё, что угодно. Тем не менее, управлять змеем можно. Если энергично потянуть леер на себя, змей начнёт набирать высоту. Но не тяните леер на себя если змей развернуло носом в землю – в этом случае нужно сильно ослабить леер, дать змею возможность развернуться хвостом вниз. Роккаку может летать и без хвоста, но я стараюсь не рисковать и предпочитаю добавить змею стабильности с помощью хвоста. Как правило, использую хвост из пушистой ёлочной гирлянды или плёночной ленты. Общее правило следующее – чем сильнее ветер, тем тяжелее должен быть хвост. В качестве утяжелителей я использую пластиковые бельевые прищепки.

Запускать змея желательно на открытом пространстве, чтобы ветер был ровнее. Место нужно выбирать так, чтобы при возникновении нештатных ситуаций не создавать никому неудобств. В зоне запуска не должно быть проводов, автострад, мест скопления людей. Конечно, если змей сломается, он не упадет камнем на землю, будет возможность сманеврировать. Но возможен и самый плохой вариант – обрыв леера между фотоаппаратом и змеем, в этом случае ничего сделать нельзя, фотоаппарат упадёт с большой высоты и может попасть на человека или автомобиль.

Перед запуском я всегда «пробую ветер» — запускаю змея, полностью выпустив леер, даже если не собираюсь летать на большой высоте. Если тяга приемлема, оставляю его повисеть на высоте 50 метров. В последнее время я креплю фотоаппарат к лееру, выпустив леер на 50, а то и 70 метров. На этой высоте, как правило, ветер ровный и можно особо не обращать внимания на змея, спокойно крепить подвеску, зафиксировав леер на земле. Зажав кнопку фотоаппарата резинкой и включив вращение камеры в подвеске, запускаю её на нужную высоту и жду, пока закончится карта памяти. В последнее время стал делать два запуска с одной точки с разным наклоном камеры к горизонту. В этом случае есть шанс собрать не цилиндрическую, а полную сферическую панораму с высоты птичьего полёта. Не следует слишком быстро сматывать леер при опускании змея – при этом змей выходит в зенит и может потерять устойчивость.

Моталка. Спускать змея с большой высоты в сильный ветер очень тяжело. Тяга может достигать 10 кг. Для сматывания леера необходимо специальное устройство – моталка, способная выдержать большие усилия, с удобным хватом. Усилия в моталке возникают нешуточные: предположим, длина моталки полметра, длина леера 300, тяга 4 кг. В этом случае леер будет сжимать моталку с усилием 4х300/0,5=2400 кг. Хлипкие конструкции типа рыболовных катушек тут не годятся. Для сматывания леера я использую самодельную моталку с удобными ручками (рис. 10, 11).

Моталка

Рис. 10. Моталка.

Моталка в деле

Рис. 11. Моталка в деле.

Состоит моталка из дубового бруска 4х4 см, с двух сторон на эпоксидке приклеены планки из ДВП, чтобы леер не соскальзывал и не обтирался при транспортировке. На эпоксидке же вклеены два анкерных болта, на них свободно вращаются ручки из металлической трубки.

Леер. В настоящее время я использую леер из рыболовного плетеного шнура Suffix Matrix Pro диаметром 0,58 мм и прочностью на разрыв 68 кг. Перед этим попробовал рыболовную спектру марки Power Pro толщиной 0,32 мм прочностью 24 кг, но она меня подвела, порвавшись на испытаниях под существенно меньшей нагрузкой. Судя по опыту других «змееводов», тонкую рыболовную плетёнку нельзя применять для запуска воздушных змеев – она слаба в узлах, теряет прочность на перегибах, много подделок фирменных плетёнок. Кроме того, по тонкому шнуру сложно оценить его состояние. А на толстом хоть можно увидеть, если он стал ворситься. Стоят рыболовные плетёные шнуры очень дорого. Альтернатива – капроновый шнур. Но я отказался от капрона по причине его малой прочности и большой парусности. Нейлоновый шнур диаметром 1,2 мм держит около 20 кг, при этом на большую высоту, особенно при слабой тяге, змея поднять тяжело. Из-за большой парусности леера, он выгибается «пузом» и лежит почти горизонтально. Ещё капрон очень сильно тянется. С одной стороны это хорошо – гасит рывки при запуске в неровный ветер, а с другой – леер нужно перематывать дома если вы сматывали его под нагрузкой. Иначе он «поползёт» под нагрузкой, за несколько запусков накопит деформации и порвётся.

При использовании плетёных шнуров нужно использовать только специальные «фирменные» узлы, которые указаны на упаковке. Все «бытовые» узлы развязываются, ползут под нагрузкой. При запуске используйте перчатки. Ни в коем случае не хватайтесь за натянутый леер голыми руками!

Настройки фотоаппарата. В большинстве недорогих компактных фотоаппаратов нет ручных настроек экспозиции. Максимум что предлагается – управление ИСО и экспокоррекцией. При фотосъёмке со змея в солнечный день я устанавливаю выдержку не длиннее 1/500 при ИСО 100. Конечно, есть соблазн задрать ИСО до 200..400 единиц, но при этом картинка сильно страдает от цифровых шумов. Как правило, я снимаю в солнечный день на диафрагме f/6.2 и выдержке 1/750. Подходящее значение выдержки установить вручную нельзя, поэтому приходится перед тем, как зажать кнопку, наводиться на разные участки местности (светлее/темнее) с тем, чтобы получить подходящее соотношение выдержки и диафрагмы. При этом желательно установить экспокоррекцию в минус 0,5, т.к. на высоте всегда больше света, чем внизу, а «спасать» пересвеченную картинку тяжелее, чем недоэкспонированную. Если на вашем фотоаппарате есть стабилизатор изображения, скорее всего, его лучше выключить – от воздушных ям он не спасёт, и может только испортить картинку в попытках помочь.

Склейка панорамы. Про склейку панорам можно написать отдельную статью (кстати, такая статья есть). Здесь опишу только основные принципы обработки отснятого материала.

При изготовлении панорам желательно, чтобы точка съёмки не менялась. Или менялась незначительно, для исключения параллакса. За счёт того, что фотографируемые объекты располагаются далеко от камеры на воздушном змее, небольшие рысканья змея порядка 2..3 м допустимы. И за те 10 минут, что камера висит на высоте 100 метров, наверняка будут 20 секунд, за которые змей сильно не смещался, но камера успела сделать один оборот. Вот этот-то оборот нам и нужен. Когда нужная серия отобрана, она «скармливается» специальной программе для сшивки панорам. Программ таких великое множество. AutoPano Pro, PTGui, Hugin и т.п. Последняя в этом списке есть на русском языке, к тому же бесплатная. Большинство программ автоматически расставляют контрольные точки, по которым осуществляется сшивка. Но не всегда эти точки у них получается расставить удачно. При расстановке контрольных точек желательно налегать на объекты заднего плана, т.к. параллакс на них меньше сказывается.

Фотосъемка панорам с воздушного змея – увлекательное хобби, позволяющее создавать уникальные панорамы местности с высоты 50..300 метров. Поначалу хочется залететь максимально высоко, но потом понимаешь, что снимки с небольшой высоты, порядка 50 метров, намного выразительнее «высотных». Но особенно поражают полные сферические панорамы с высоты воздушного змея. Такое впечатление, что ты летишь, как во сне, неожиданно лишившись тела, и можешь смотреть во все стороны.

Пример панорамы - Хабаровск, площадь Славы

Пример панорамы - Хабаровск, Комсомольская площадь.