OKTO35 3D-PRINTANA ANALOGNA FILMSKA KAMERA

Enostavna ter ugodna rešitev za snemanje ter skeniranje 35mm filmov

IZVOR IDEJE

Ker sem že imel nekaj izkušenj s 3D oblikovanjem ter tiskanjem in načrtovanjem tiskanih vezij ter programiranjem, sem se odločil, da si naredim svojo analogno filmsko kamero. Pri tem sem se določil, da bo kamera uporabljala standardni 35mm film v kasetah, saj so ti cenejši ter na voljo v večji izbiri velikosti, količin ter vrst (črno-beli, barvni, diapozitivi, UV, IR ter še posebne vrste) in so lahko tudi doma ročno naviti v kaseto.

Glavni cilj je bil najti razmerje med skupnim številom sličic na eni kaseti ter velikostjo same sličice. Tukaj sem določil, da mora biti sličica enaka ali večja kot Super8 format. Ostali cilji so bili: ergonomsko ter praktično oblikovana zunanjost kamere, dober uporabniški vmesnik z zaslonom, kup uporabnih funkcij, popolnoma samodejni mehanizem za podajanje/previjanje filma in nekakšna zmožnost skeniranja že posnetih ter razvitih filmov. To bi vodilo v bolj ugodno ter praktično snemanje analognih filmov v primerjavi s Super8 formatom.

NOTRANJE OBLIKOVANJE TER KONSTRUKCIJA

Osnovna zasnova notranjosti ter mehanizma sta bila sprva skicirana na papir. Tu sem določil, da se bo prvo ustvaril nekakšen intermitentni/prekinitveni mehanizem, ki bo premikal film med svetlobno-zapiralnim intervalom za velikostjo ene perforacijske luknje. Izbral sem geneva prekinitveni mehanizem zaradi sposobnosti transformiranja neprekinjene rotacije iz DC motorja v matematično določeno prekinjeno rotacijsko gibanje na zobniško os, od tu pa skozi perforacije na premik filma.

Po uspešnem testiranju so kmalu sledile še druge komponente: vodilna površina za transport filma od motoriziranega nosilca za kaseto do navijalnega bobna, motoriziran C objektiv navojni nosilec s sposobnostjo horizontalnega premika za izbiro snemalne sledi, elektromagnetni svetlobni zaklop in prostor za tiskano vezje, polnilno baterijo ter zaslon. Večina teh komponent je pritrjena z distančniki na glavni platformi. Pri tem sem upošteval, da ima kamera čim bolj preprost postopek nalaganja novega filma, ki od uporabnika ne zahteva nobenega predhodnega rezanja, združevanja več filmov skupaj ali celo navijanja na nek zunanji kolut. Standardna 35mm filmska kaseta se samo vstavi v nosilni prostor, potegne film preko vodilne površine do navijalnega bobna, se kamero zapre in zadeva je pripravljena za snemanje. Za objektiv sem določil C navojno podporo, ki omogoča široko izbiro možnosti menjav (od širokokotnih do teleobjektivov) ter zaradi samih dostopnih cen teh objektivov. Da sem dosegel dobro svetlobno tesnost pred zunanjo svetlobo, so se skoraj vse komponente natisnile iz črne PLA plastike na 3D tiskalniku.

Pri načrtovanju tiskanega vezja je bil plan narediti enotno vezje oziroma na način “vse-v-enem”, ki bi vsebovalo vse komponente z dodatno možnostjo razširitve. Za kontrolo komponent sem izbral mikrokrmilnik serije STM32F1 zaradi velikega števila GPIO pinov, velikega izbora različnih vgrajenih funkcij ter visoke hitrosti delovanja. Tiskana plošča je bila opremljena z napetostno-regularnim sistemom, pogonsko-motornimi krmilniki za transport filma in nadzor elektromagnetnega svetlobnega zaklopa, koračnim krmilnikom za horizontalni premik objektiva ter izbiro snemalne sledi in vmesnikom za zunanje senzorje, kot je svetlomer. Celoten sistem se napaja iz ene polnilne LiPo baterije, pri tem imamo seveda možnost polnjena kamere.

Naslednja naloga je bila programiranje. Njeni izzivi so bili: izdelava uporabniku prijaznega uporabniškega vmesnika s preprosto navigacijo po sistemu menijev z joystick gumbom, štirje različni načini delovanja: snemanje, fotografiranje, časovni zamik, skener in sistem, ki zbira in obdeluje vse podatke ter jih prikazuje uporabniku kot so izmerjena vrednost osvetlitve, preostali čas snemanja, trenutne uporabniške nastavitve, status filma in njihovo shranjevanje itd. Ko se je bližal konec programiranja, so bile dodane še številne druge uporabne funkcije, kot so časovnik, funkcijski način prožilca za snemanje in vizualni/zvočni opozorilni sistem. Programiranje je potekalo v jeziku C v okolju STM32 IDE.

Zadnje dejanje je bila izbira imena kamere. Med širokim izborom imen je bilo izbrano ime OKTO35. ‘OKTO‘ je enakovreden številu 8 v grškem jeziku in se navezuje na Super8 format, ‘35‘ pa se navezuje na sam 35mm film format.

ZUNANJI IZGLED

Pri zunanjem izgledu je bil cilj tega narediti čim bolj preprosto z ergonomsko obliko. Debelina zunanjih sten konstrukcije je morala biti vsaj 2 mm, s tem je bila dosežena dobra trdnost konstrukcije ter svetlobna tesnost. Sprednja stran kamere vsebuje nastavek za snemljivo optično iskalo, vgrajen svetlomer senzor za meritev osvetljenosti trenutne scene za potrebe nastavitve zaslonke objektiva (F-stop), C navojni nosilec objektiva in prožilni gumb za snemanje. Z zadnje strani uporabnik uporablja optično iskalo za predogled scene, upravlja z OLED grafičnim zaslonom preko joystick gumba in ima dostop do magnetnega pokrova. Fokusni/ostrilni pokrov omogoča preverjanje fokusa objektiva ter služi tudi kot vir svetlobe pri skeniranju filma. Za povezovanje DSLR fotoaparata s kamero za sinhrono skeniranje pa uporabnik uporabi DSLR port priključek. Na dnu najdemo piskač za časovnike ter opozorila, standardni 1/4″ pritrdilni navoj za trinožno stojalo ter mikroUSB priključek za polnjenje kamere.

VSTAVLJANJE FILMA

Vstavljanje novega ali že razvitega filma poteka po preprostem konceptu. Pri tem ni potrebnega nobenega predhodnega rezanja, združevanja ali navijanja filma na zunanji kolut. 35mm film kaseta se spusti v nosilni prostor med pridržilnim blokom ter motorizirano osjo za previjanje. Film se potegne iz kasete preko vodilne površine mimo svetlobnega zaklopa in geneva pogona do motoriziranega navijalnega bobna. Magnetni pokrov služi tudi kot površinski pritisk na sam film ter kot vodilo transporta filma. Pokrov je pridržan z tremi močnimi neodinium magneti ter je zasnovan z dvojno steno za dobro svetlobno tesnost. Po vstavljanju filma uporabnik vnese ISO ter velikost kasete v uporabniški vmesnik in snemanje se lahko začne.

UPORABNIŠKI VMESNIK

Koncept grafičnega uporabniškega vmesnika je preprost 3-stranski sistem: Nadzorna plošča – Nastavitve – Splošno. Prehajanje med temi tremi stranmi poteka preko joystick gumba v levo ali desno. Za zaslon je bila izbrana OLED tehnologija zaradi odličnega kontrasta ter dobre berljivosti na sončni svetlobi in v temi.

Vsebina strani Nadzorna plošča ter Nastavitev je dinamična in se spremeninja v odvisnosti od trenutne nastavitve načina delovanja kamere, kar je glavna značilnost te kamere. Ta omogoča 4 načine delovanja: snemanje, fotografiranje, časovni zamik ter skener.

Snemalni način spremeni kamero v običajno snemalno kamero z možnostjo nastavitev sličic/sek (fps). Fotografski način naredi kamero v fotoaparat z možnostjo nastavitev hitrosti zaklopa, ta način je uporaben tudi za stop animacije. Časovni zamik (timelapse) pa omogoča daljši čas odprtja svetlobne zaslonke, uporabno za časovno kompresijo posnete scene, pri tem je možna nastavitev dolžine intervala. Ti trije načini delovanja se lahko uporabljajo izmenično na istem vstavljenem filmu. Zadnji način delovanja je Skener, ki spremeni kamero v skener napravo za digitalizacijo že razvitega filma. Tu se ta ponovno vstavi nazaj v nosilni prostor, se menja objektiv in se ga digitalizira sličico za sličico z uporabo DSLR fotoaparata, povezanega na DSLR port.

Vse nastavitev, ki jih uporabnik vnese preko uporabniškega vmesnika, se shranjujejo v ločeni interni pomnilnik. Ta ohrani uporabniške nastavitve ter status filma tudi v primeru prazne baterije.

Informacija o odstotku polnosti baterije, izračunu zaslonke (F-stop) vrednosti in preostalega časa snemanja oziroma preostalo število sličic je vedno na voljo uporabniku na nadzorni plošči. Kamera vsebuje tudi funkcijo časovnika, način delovanja prožilnega gumba itd. Uporabniški vmesnik vključuje tudi napredni opozorilni sistem. Ta se odziva v vizualnem ter audio načinu z nasvetom ali opozorilom kot je konec filma, neveljavna nastavitev, prazna baterija itd.

UPORABA KAMERE

Za objektiv kamere se trenutno uporablja standardni 8 mm objektiv z ročnim ostrenjem ter zaslonko (F-stop). Ta je ekvivalent 50 mm objektivu na fotoaparatu polnega formata oziroma blizu človeškemu vidu. Uporaba kamere je bila zasnovana kot uporabniku čim bolj prijazna ter preprosta in da se lahko uporablja tudi kot “point&shoot” kamera z dodatnimi uporabniškimi nastavitvami. To se je doseglo z izjemo dveh ročnih nastavitev: zaslonka (F-stop) ter ostrenje.

Ostrenje se načeloma nastavi samo enkrat in ga ni treba nastavljati ponovno razen v primeru snemanja scen od blizu ali menjave objektiva. Z normalno uporabo trenutni 8 mm objektiv nudi fokusirano sceno od nekje 1.2 m dalje. Če je potrebno ponovno ostrenje, uporabnik aktivira funkcijo “preveri fokus” preko uporabniškega vmesnika. Pri tem se objektiv samodejno pomakne na sredino filma ter odpre se zaklop. Odpre se fokusni pokrov in nanj privije 25 mm objektiv. Zaradi delne prosojnosti filma se ostrina preveri na samem filmu (služi kot fokusno polje). Ko uporabnik nastavi ostrino in to potrdi preko vmesnika, se objektiv samodejno vrne na prejšnjo snemalno sled.

Pravilno nastavitev zaslonke (F-stop) objektiva dosežemo preko nadzorne plošče na uporabniškem vmesniku. Ta vrednost se samodejno izračuna na podlagi meritve osvetljenosti scene preko vgrajenega svetlomera ter nastavitev (ISO, fps, hitrost zaslonke itd). Uporabnik z optičnim iskalom usmeri kamero proti željeni sceni, pritisne na joystick gumb in pravilna vrednost zaslonke (F-stop) se izračuna ter prikaže na zaslonu. Objektiv se nato nastavi na to vrednost. Če se osvetljenost scene ne spreminja dosti, se lahko ista nastavitev objektiva uporabi večkrat zaradi širokega dinamičnega razpona filma.

Ko se vstavi novi film ter vnesejo parametri (ISO, velikost) pod nastavitve, ima uporabnik na voljo tri načine delovanja: snamanje, fotografiranje ter časovni zamik. Vsi trije načini se lahko uporabljajo hkrati izmenično na istem filmu.

Če uporabnik izbere snemalni način, ki omogoča snemanje ob pritisku na sprožilni gumb. Pri tem se upošteva nastavitev št. sličic/sek (fps). Odštevalnik na nadzorni plošči prikazuje preostali čas snemanja v minutah ter sekundah.

Fotografski način spremeni kamero v običajen fotoaparat, ki omogoča slikanje ob pritisku na sprožilni gumb. Pri tem se upošteva nastavljena hitrost zaklopa (npr. 1/60s). Ta način je uporaben tudi za stop animacije. Trenutno stanje preostalih sličic je prikazano na nadzorni plošči.

Časovni zamik (timelapse) se uporabi v primeru če se želi posneti neka dalj časa trajajoča scena (sončni zahod, promet itd). Pri tem se upošteva nastavljen intervalni čas v sekundah ter trajanje samega snemanja v minutah. Odštevalnik na nadzorni plošči prikazuje preostali čas snemanja v minutah.

NAČIN POSNETIH SLIČIC

Po več idejah o pozicijah ter sami velikosti sličic je bila izbrana najbolj efektivna opcija. Premikanje filma poteka vertikalno skozi kamero, pri tem se posname ena sličica na perforacijo ter 4 sličice po uporabni širini filma. Takšen način ustvari 4 dolge vrste oziroma snemalne sledi v skupnem številu 1152 sličic, kasneje je bilo optimizirano na 1200 sličic na eno 35mm kaseto v velikosti 36 posnetkov. Ta način naredi sličice skoraj enako velike kot v primerjavi s Super8 formatom z izjemo večje dimenzije. Super8 sličica je velika 5.8×4.01 [mm], ta način pa omogoča sličice večje velikosti 6.3×4.73 [mm], posledično se površina sličice poveča za nekje +30% in diagonala za nekje +12%, kar prinese manjšo zrnatost ter večje in bolj podrobne sličice v klasičnem 1.33:1 razmerju.

STROŠKI SNEMANJA

Snemalni čas z uporabo ene 35mm kasete velikosti 36 posnetkov pri 18 sličic/sek (fps) je 1 minuta ter 7 sekund. V primerjavi s Super8 formatom, katerega je snemalni čas 3 minute ter 20 sekund pri 18 sličic/sek (fps) pa za ta isti snemalni čas potrebujemo samo tri 35mm kasete velikosti 36 posnetkov.

To nas pripelje k naslednjim preglednicam za analizo ocen skupnih stroškov. Kar se razvijanja oziroma kemijske obdelave filmov tiče, osebno doma razvijam, ker imam s tem nadzor nad “push/pull”-om, kvaliteto ter samo hitrostjo dela. Posledično spodnje preglednice vsebujejo drugačne stroške razvitja ter skeniranja za 35mm film kot v primerjavi s Super8 formatom.

Črno-beli	Strošek nakupa	Strošek razvitja	Strošek skeniranja	Čas obdelave	Skupni strošek
1 kos Super8 50ft kaseta	~ 40€	~ 25€ (komerciala)	~ 45€ (komerciala)	1-3 tednov	~ 110€
3 kos 35mm 36-pos kaseta	~ 15€	~ 2€ (doma)	0€ (doma)	nekaj ur	~ 17€

Z uporabo črno-belega 35mm filma namesto Super8 so se skupni stroški zmanjšali za približno 85%.

Barvni	Strošek nakupa	Strošek razvitja	Strošek skeniranja	Čas obdelave	Skupni strošek
1 kos Super8 50ft kaseta	~ 40€	~ 25€ (komerciala)	~ 45€ (komerciala)	1-3 tednov	~ 110€
3 kos 35mm 36-pos kaseta	~ 27€	~ 4,5€ (doma)	0€ (doma)	nekaj ur	~ 32€

Z uporabo barvnega 35mm filma namesto Super8 so se skupni stroški zmanjšali za približno 70%.

Ročno navijanje 35mm kaset prinese še večje prihranke; z uporabo črno-belega filma pri ceni 2,60€ na eno 35mm kaseto je skupni strošek nekje 30€ pri 10 minutnemu snemanju pri 18 fps. To zniža skupne stroške, v primerjavi z Super8, za nekje 91%.

št. sličic/sek (fps)	Snemalni čas za eno 35mm 36-pos kaseto
10	2 minuti 0 sekund
12	1 minuta 40 sekund
16	1minuta 15 sekund
18	1 minuta 7 sekund
24	0 minut 50 sekund

POSTOPEK SKENIRANJA/DIGITALIZACIJE FILMA

Večina, če ne kar vse analogne filmske kamere imajo samo funkcijo snemanja, brez možnosti skeniranja. Po razvitju je potrebna druga strojna oprema ali pa laboratorijska storitev skeniranja.

Konstrukcija kamere je zasnovana tako, da služi še kot skener z nekaj dodatnimi komponentami. Postopek skeniranja se začne z vstavitvijo že razvitega filma, menjavo trenutnega 8 mm objektiva za 25mm, da popravimo vidno polje ter z odpiranjem fokusnega pokrova. Uporabnik preko uporabniškega vmesnika nastavi način kamere kot Skener način. Pri tem lahko nastavi intervalni čas skeniranja. To postavi kamero v stanje pripravljenosti.

Uporabnik uporabi DSLR ali brezzrcalni fotoaparat za potrebe skeniranja na objektiv-v-objektiv način (uporaba pametnega telefona kot skener bo možna v naslednji verziji kamere MK III). Za vir osvetlitve filma se skozi fokusni port lahko uporabi navadna LED namizna luč. Pri tem mora uporabnik nastaviti še ostrino, povečavo ter F-stop za dosego najboljših rezultatov skeniranja. Zadnja naloga je povezava DSLR-a ali brezzrcalnega fotoaparata s pomočjo standardnega 2.5mm priključka. Pri fotoaparatu nastavimo stop-animacijski način, kateri ustvari video iz vseh skeniranih sličic.

Ko uporabnik starta skleniranje, se ta izvaja samodejno eno sled naenkrat z načinom sličico-za-sličico. S tem se doseže najboljša kvaliteta brez utripanja. Nadzorna plošča pa vmes uporabniku prikazuje status o sledi, št. preostalih sličic ter preostalem času skeniranja (ta traja nekje 25 minut na eno 35mm 36-pos kaseto).

FUNKCIJE KAMERE

• podpora za C-navojni nosilec objektivov
• štirje načini delovanja: snemanje, fotografiranje, časovni zamik (timelapse) ter skeniranje
• popolnoma motorizirano ter avtomatsko navijanje ter previjanje filma z horizontalnim pomikom objektiva
• vgrajen svetlomer senzor za izračunavanje vrednosti nastavitve zaslonke (F-stop) na objektivu
• svetel ter na soncu berljiv 128×64 OLED zaslon diagonale 1 inch z uporabniku prijaznim vmesnikom
• nadzor vmesnika preko preprostega ter ergonomičnega joystick gumba
• vgrajena LiPo baterija večje kapacitete z možnostjo polnjenja
• vgrajen piskač za zvočni časovnik ter opozorila
• snemljivo in prilagodljivo optično iskalo
• hitrost snemanja je na voljo od 10 do 24 sličic/sek s standardnim 180° zaklopom
• hitrost zaklopa fotografiranja je na voljo od bulb načina do 1/100 s z nastavljivim časovnikom
• interval časovnega zamika (timelapse) je na voljo od 1 do 6 sekund s standardnim 180° zaklopom
• podpira širok ISO razpon od 50 do 3200
• podpora za 35mm kasete velikosti 12, 24 and 36-posnetkov
• podpora za negative in diapozitive v črno-beli, barvni, UV ter IR tehniki
• ergonomsko in intuitivno zunanje oblikovanje
• odziven sistem zaradi hitrega procesorja serije STM32F
• magnetno pridržan glavni pokrov za enostavno vstavljanje filma ter dobro svetlobno tesnost
• sama zasnova 35mm kasete omogoča čiščenje pred prahom
• vgrajene vodilne sani na glavnem pokrovu za zmanjšanje prask med transportom filma

NADALJNJI RAZVOJ

Kljub končani MK II verziji to še ni konec projekta. Imam željo narediti novo ter izboljšano MK III verzijo kamere, ampak nadaljnji razvoj bo odvisen od vašega odziva oziroma povratnih informacij ter zanimanja. Izdelava verzije MK II je zahtevala veliko energije, časa ter spretnosti, ampak mi je prinesla veliko zabavnega “old-school” analognega snemanja, novo pridobljenega znanja ter zelo edinstveno delujočo kamero. Nova ter izboljšana verzija mora torej biti vredna nadaljnjega dela.

Če se zanimaš za nadaljevanje projekta, mi želiš dati povratne informacije, predloge ali imaš kakšna vprašanja, mi lahko pišeš ali pa komentiraš na mojih družbenih medijih (YouTube, Instagram). Te lahko najdeš strani Kontakt.

V primeru zadostnega zanimanja za nadaljevanje projekta, se bo razvoj kamere OKTO35 MK III začel. Na svojem YouTube kanalu bi redno objavljal vsebino o napredku gradnje. Te naslednje izboljšave bi bile vključene v to verzijo:

• možna uporaba pametnega telefona kot skener z brezžično povezavo
• upravljanje kamere na daljavo prek pametnega telefona
• “crystal-sync” stabilna fps hitrost, za popolno zvočno-snemalno sinhronizacijo
• zmanjšan hrup snemanja zaradi tišjega koračnega motorja
• povečan razpon snemanja od 1 do 30 sličic/sek
• povečan razpon intervala časovnega zamika (timelapse) od 1 to 20 sekund
• zmanjšanje tresenja ter boljša stabilnost filma med osvetlitvijo
• poenostavljena in bolj robustna notranja zasnova za daljšo življenjsko dobo
• izboljšana zunanja “unibody” zasnova za boljšo svetlobno tesnost
• vklop/izklop kamere preko uporabniškega vmesnika
• izboljšan večjezični uporabniški vmesnik z dodanimi funkcijami
• polnjenje in posodobitev programske opreme prek USB-C povezave
• bolj definirani robovi sličic z zmanjšanim svetlobnim “onesnaževanjem” sosednjih snemalnih sledi
• zmanjšana razdalja med kaseto ter in navijalnim bobnom za manj zapravljenega filma
• izboljšan navijalni boben za boljšo povezavo filma preko vgrajenega magneta

V primeru velikega zanimanja, bi bila v bližnji prihodnosti možna tudi manjša proizvodnja kamer.

Vidim, da si prišel/prišla do konca 🙂 Hvala za ogled projekta. Vsaka povratna informacija bo zelo cenjena!