Tilt Pan Timelapse

  • Porteur du projet : lien vers page participants
  • Date : 28/07/2016
  • Licence : MIT
  • Contexte : Projet Perso
  • Fichiers : lien
  • Lien : lien vers un site éventuellement

Introduction

J'aime les timelapses! Cependant je les trouve un peu “creux” lorsque le cadrage est immobile. Mais déplacer l'appareil photo de façon précise et répété n'est pas forcement très facile. C'est pourquoi je souhaite créer une petite machine sur deux axes me permettant de réaliser des timelapses et autres panoramas de mes paysages préférés.

Un de mes timelapses depuis la corniche.

Qu'est ce qu'un timelapse

Pour ceux qui ne reconnaîtront pas le concept il s'agit de vidéos réalisées à l'aide de photos prises à une fréquence bien plus basse que les vidéos classiques. Par exemple une photo toutes les 5 sec. Pour un ordre d'idée, quelques exemples de fréquences de prise de vues:

  • ralenti (slow motion) : +120 img/s
  • classique : 24, 30, 60 img/s
  • timelapse : 0.2 img/s ou 1 image toutes les 5 sec

Ces valeurs ne sont que des exemples et l'effet de “vitesse” ne dépend pas uniquement de la prise de vue.

Prise de vues vs projection

Les effets de types ralenti et accéléré dépendent de deux facteurs:

  • La fréquence de prise de vues
  • La fréquence de projection

Si la fréquence de projection est supérieure à celle de prise, le mouvement sera accéléré. Exactement comme l'avance rapide d'une VHS. Si la fréquence de projection est inférieur à celle de prise, le mouvement sera ralenti. Comme si on avançait image par image.

Le timelapse se base la dessus pour donner une sensation de rapidité d'un évènement. Ce n'est ni plus ni moins qu'une sorte de visionnage rapide.

Timelapse, la théorie

L'idée d'un timelapse est d'accélérer le mouvement dans la vidéo. Faire croire qu'un évènement long (quelques minutes) voir très long (plusieurs semaines voir mois) se passe en quelques secondes. Facile. Il suffit de prendre une vidéo très longue et la passer en accéléré. Ceci peut être une possibilité. Mais plusieurs problèmes techniques s'imposent rapidement:

  • La taille de la vidéo. Sur plusieurs semaines il faudrait un énorme disque dur! Imaginez à l'époque des pellicule …
  • La batterie. Un équipement qui filme sans cesse demande pas mal d'énergie.
  • […]

Une solution possible est tout simplement de changer la prise de vidéo pour une prise de photo. On gagne sur beaucoup de points:

  • Une photo est bien plus légère que X sec de prise de vues. En tout cas elle peut l'être.
  • Prendre une photo tout les jours est bien moins énergivore que de filmer toute la journée.
  • […]

La suite est simple. On joue sur le fait que projeter une vidéo à une fréquence plus élevée que sa prise de vues en accélère le mouvement. On affiche donc notre vidéo à 24, 30, voir 60 img/s à fin que le mouvement soit fluide à l'oeil et le tour est joué. Évidement il faut avoir prévu assez de photos…

Calcul du nombre de photos

Pour cette partie j'aime partir de la durée de mon timelapse. J'aime les timelapse plutôt courts car je fais principalement des paysages et des décors urbains avec peu voir pas de mouvement ni d'évolution (d'où ma volonté de rajouter un déplacement).

Petite séance calcul:

  • Je veux que ma vidéo dure 10sec. À 24 img/s ca nous fait du 240 img au total.
  • Mon évènement est relativement court. Un bateau qui sort du port par exemple. Il durera 10 mins.
  • 240 images en 10 min, ca nous fait du 24 img/min soit 1 image toutes les 2.5 secondes.

Motivations

Jeune diplômé d'un Master en Informatique. Je me retrouve avec un peu de temps libre pour réaliser des projets personnels. J'ai toujours été attiré par l'informatique embarquée et souhaite améliorer mes compétences dans ce milieu. Couplé au plaisir que j'éprouve en réalisant des timelapse ce projet semble parfait.

C'est l'occasion de découvrir les protocoles de d'échange “bas niveau” tel que l'I2C ou UART. C'est aussi un projet complet qui requiert de trouver les bons acteurs au niveau local. Aussi bien fournisseurs de matières premières que d'équipements et de services. La découverte du LFO à d'ailleurs été un moment important de cette réalisation.

Problématique

Je souhaite réaliser une petite machine permettant à mon appareil photo de tourner sur deux axes:

  • De gauche à droite : axe Z - ou vertical
  • Du haut vers le bas : axe X - ou horizontal

Je dois pouvoir régler la vitesse de rotation, l'angle de départ, d'arrivée ainsi que le “pas” de rotation.

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Il est question ici du premier prototype que je réalise. Je me suis donc permis d'éviter certaines contraintes:

  • Les rotations ne seront pas infinie
  • Support de mon Canon EOS100D non prioritaire
  • Fonctionnement sur secteur et/ou batterie encombrante (type batterie de voiture)
  • […]

Ce premier prototype est réalisé avec du contreplaqué de 3mm d'épaisseur.

Plans

Voici les plans utilisé pour la réalisation de ce premier prototype. Il y a deux fichiers:

Dans les deux fichiers sont représentées découpes et gravures:

  • Découpe : trait pleins / noir
  • Gravure : trait pointillés-tirés / rouge

La gravure est utilisée pour créer des repères visuel qui serviront à coller/positionner des pièces.

Ce ne sont pas les plans que j'ai utilisés directement. Je les ai améliorés après mon montage qui a révélé plusieurs dysfonctionnement. Les quelques modifications apportées sont:

  • Réduction de certains diamètres de perçage pour avoir un montage plus serré (roulement/fixation des axes)
  • Augmentation de certains diamètres pour éviter un montage trop serré (axe des PAPs)
  • Rajout d'une “rondelle” maison pour la fixation du moyeux de l'axe X

Remarques de conception

Ca vibre! Surement pour plusieurs raisons. L'utilisation de contreplaqué 3mm semble être un facteur important. Le fait que le moteur de l'axe X ne soit pas en contact direct avec son support peut aussi jouer. Mais l'un des problèmes majeur est que les roulements ne sont pas assez serrés dans leur fixation. Un roulement c'est : “monté serré sur l'axe qui tourne”. Dans ces premiers tests ce n'est pas le cas. Un coup de glu pourrait régler le problème …

Un manque de rigidité global dû à la géométrie de l'armature est envisageable.

Problème d'équilibre à cause du moteur de l'axe horizontal. La construction entière penche d'un coté. Ce qui est encore plus embêtant c'est que la position du moteur évolue dans le temps lors d'une rotation sur Z. Il faut créer un vrai support.

Améliorations et idées

  • Programmation à l'aide d'un téléphone portable par Wifi/Bluetooth
  • Simuler une rotation infinie
  • Support d'une plus grosse charge
  • Utilisation d'un écran LCD pour l'affichage des options
  • Configuration à l'aide d'un mini clavier

Matériaux

Liste de matériel et composants nécessaires

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Nomenclature Quantité Remarques
Arduino 1 J'ai utilisé un “vieil” Arduino Duemilanove.
Pololu A4988 2 Pilote de moteur PAP, un pour chaque moteur. Page constructeur.
NEMA17 2 Moteur PAP, un pour chaque axe de rotation. Exemple chez Adafruit.
Moyeux pour axe 5mm 2 Un pour chaque moteur. !! Attention !! ceux que j'ai achetés sont taraudés dans un pas américains assez difficile à se procurer.
Alimentation 12v 1 Pour alimenter les deux moteurs et l'Arduino. Chaque NEMA17 nécessite ~350mA, donc 1A est largement suffisant.
Divers éléments électroniques Petits câbles, chatterton, fer à souder, multimètre, etc…
Plaque contreplaqué 3mm 1 Fournie par le fablab, 50*50cm. Largement suffisant.
Glue Pour assembler les découpes de contreplaqué
Axe (+écrous) 1(4) J'ai utilisé de la tige fileté creuse destiné à la fixation de luminaire trouvé en grande surface de bricolage.
Roulement à bille 2 Utilisés pour réduire les efforts axiaux sur le moteur horizontal. À choisir en fonction de l'axe
Butée à bille 1 Pour l'axe vertical
Vis appareil photo 1 Pour fixer l'appareil photo
Divers éléments mécaniques Vis, rondelles, ziplock, outillage classique, etc…
Port USB femelle 1 Optionnel, pour commander l'appareil photo.

Photos & Vidéos

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Quelques photos du prototype 0:

Une vidéo d'une des premières utilisations du prototype 0: