Een tijd geleden zag ik mooie foto's van blikjes frisdrank en eieren die uit elkaar vlogen. Ook zag ik foto's van dingen die gefotografeerd waren op een fractie van een seconde nadat een projectiel het voorwerp had geraakt.
Mooie voorbeelden kwam ik ook op de site van Eosdigitaal.nl tegen. Hier zag ik waterdruppels die vlak nadat ze het water raakten waren gefotografeerd.
Mijn interesse was gewekt! Dat wilde ik ook ........
Een eerste begin.
Het plan was om eerst maar eens met iets relatief langzaams en simpels te beginnen zoals b.v. een druppel water die omlaag valt in een kopje met water.
Bij het fotograferen van gebeurtenissen die snel verlopen en kort van duur zijn is het belangrijk een hele korte sluitertijd te kiezen, dacht ik.
Bij een hele korte sluitertijd hoort echter een heleboel licht voor het belichten van je te fotograferen object. Dat leek allemaal niet zo moeilijk: Gewoon een hele sterke bouwlamp, fototoestel op een statief en gaan met die banaan.
Ik voerde wat testjes uit met een proefopstelling om te kijken of ik in staat was de camera met mijn externe handbediende trigger op het juiste moment te laten afgaan. Dat lukte wel, maar een enorme berg foto's zonder het gewenste resultaat was het gevolg. Er zaten slechts enkele "lucky-shots" tussen en die bleken ook nog eens niet scherp te zijn. Wat was het probleem?
Ik had al snel in de gaten dat er tussen het bedienen van de externe trigger van de camera en het daadwerkelijk open en dicht gaan van de sluiter een vertraging zat.
Dat was een beperkende factor omdat al snel bleek dat deze vertraging niet constant was en afhankelijk was van de instellingen op de camera. Bovendien merkte ik dat het door mij bedienen van de trigger ook niet echt soepel en constant verliep.
Daarnaast begon mijn proefopstelling wel erg warm te worden door de 1000 watt bouwlamp die het geheel stond op te warmen.
Toen kwam een helder idee dat even lter ook al prut bleek te zijn.
Ik dacht eraan om met een flitser te gaan werken die ik dan in HS (high speed synchronisatie) zou instellen. Maar ook daar bleek ik niets mee op te schieten omdat de flitser pas af ging als de sluiter bediend werd. En dat was weer afhankelijk van mij en de vertraging in de camera.
Mmmmmmm, dat schoot allemaal niet erg op.
Ik ben toen begonnen aan een grote zoektocht naar informatie over dit onderwerp op internet.
Er was een hoop te vinden maar nergens kwam ik een samenhangend verhaal tegen met duidelijke voorbeelden, beschrijvingen en schema's. Vandaar dat je nu dit verslag leest waarin ik probeer deze materie te verhelderen.
Korte theoretische beschouwing.
Om iets te fotograferen dat in een fractie van een seconde gebeurt, en ook nog afhankelijk is van een bepaalde vertraging in tijd is het noodzakelijk dat de "menselijke factor" wordt uitgesloten.
Hiermee is bedoeld dat men alle benodigde apparatuur electronisch moet kunnen triggeren EN op elkaar moet kunnen synchroniseren. En dit dan ook nog eens met grote nauwkeurigheid en keer op keer herhaalbaar.
De vertraging van het bedienen van de camera en het openen van de sluiter kan men voorkomen door de camere alvast "open" te zetten. Concreet betekend dit dat de sluiter al opgeklapt is voor een bepaalde tijd.
Binnen de tijd dat de sluiter open staat, en dus de sensor van de camera al belicht wordt, moet de te fotograferen gebeurtenis plaats vinden. Dit blijkt zoals later wordt beschreven niet zo moeilijk. Gewoon vooraf de camera met de hand bedienen waarbij een sluitertijd van ongeveer 2 a 3 seconden gekozen wordt. Hierover later meer.
Het "vangen" van een snelle en korte tijd dat iets gebeurt bleek niet mogelijk middels het synchroniseren en bedienen van de sluiter.
Immers, deze was te (ver) traag (d). Er zijn hier wel oplossingen voor met externe sluiters maar dat bleek mij al snel veel complex, ingewikkeld en duur.
Kortom, het moest op een andere manier.
Deze manier is mogelijk door de gebeurtenis in tijd alleen te belichten voor dat specifieke moment. Met andere woorden, de tijd dat het voorwerp of de gebeurtenis belicht wordt dient zeer kort en precies bepaald te zijn.
Dit is mogelijk door gebruik te maken van flitsers die men in intensiteit kan regelen. Als je kijkt op bijvoorbeeld een Canon EX580-II dan is te zien dat in de M-modus de flitsintensiteit kan worden geregeld tussen 1:1 (full power) en 1: 128.
Wat blijkt?: De tijd dat de flits duurt, bij het afnemen van de intensiteit van de flits, wordt ook beduidend korter. Ik kwam op internet een lijstje tegen van iemand die dit voor alle te kiezen standen van een EX580 had nagemten. Hier het lijstje:
1/1 power = 1/1000 (=0.001sec.)
1/2 power = 1/2000 (=0.0005sec.)
1/4 power = 1/4000 (=0.00025sec.)
1/8 power = 1/9000 (=0.00011sec.)
1/16 power = 1/15000 (=0.000066sec.)
1/32 power = 1/21000 (=0.000047sec.)
1/64 power = 1/30000 (=0.000033sec.)
1/128 power = 1/35000 (=0.000028sec.)
Zoals uit de lijst blijkt is het dus mogelijk om met bijvoorbeeld een flitsinstelling van 1/64 het te fotograferen voorwerp voor 0.000033 sec. te belichten.
Uit mijn experimenten is gebleken dat ik met deze zeer korte belichtingstijd in staat ben fotos te maken van voorwerpen die met een snelheid tot ongeveer 100m/sec. voorbij vliegen.
Samengevat komt het er dus op neer dat ik voor het fotograferen van high-speed gebeurtenissen gebruik moet maken van (een) gesynchroniseerde flitser(s) en de sluiter van de camera moet tijdens de gebeurtenis "open" staan.
Dit laatste, het open staan van de sluiter voor 2 a 4 seconden, betekend dus wel dat de sensor gedurende deze tijd al belicht wordt.
Kortom, ik moet er voor zorgen dat er niet te veel omgevingslicht is gedurende deze tijd.
Wat hierbij natuurlijk ook helpt is het kiezen van een hele lage ISO waarde. Dit heeft dan bovendien het voordeel dat men de hoogste resolutie heeft en dus niet bang hoeft te zijn voor korrelige foto's wanneer men uitsnedes gaat maken.
Blijft natuurlijk voorop staan dat men voldoende licht en gevoeligheid moet hebben voor het juist belichten van de foto.
BLA bla bla bla...... Maar hoe bereik ik dit allemaal?
De oplossing.
Het kan zijn dat enkele lezers bij het zien van de nu volgende afbeelding afhaken. Jammer als het zo is.
Ik ga er echter voor het gemakt van uit dat wanneer je met deze materie bezig bent, je voldoende brains hebt om ook dit onder de knie te krijgen. Bovendien heb ik getracht de schakeling zo simpel als mogelijk te houden. Dit niet in de laatste plaats omdat ik er zelf altijd naar streef om met zo weinig mogelijk toeters en bellen iets voor elkaar te krijgen. Schoonheid zit hem net als met fotografie vaak in de eenvoud.
Het onderstaande schema is een gevolg van meer dan een week "prutsen" op een electronica expirimenteerbord.
Meerdere avonden zijn volbracht met het zoeken naar schema's op internet, het doorspitten van databoeken, het aanpassen van de schakeling en het halen van nieuwe componenten bij Hajé electronics in Berg en Terblijt als het weer eens gerookt had. En ja, de uitspraak van één van mijn leraren long, long ago klopt nog steeds: "Daar waar de schakeling het hardste rookt loopt de grootste stroom!"
Het schema >
R1=12K C1= 1uF (geen elko!)
R2=R3=R10=R12=R13 = 22K C2= 10uF/25V
R4= 620 Ohm C3= 100uF/25V
R5=R7= 100K C4= C10= 47uF/25V
R6=R8= 1K C5=C7=C8=C9= 10nF
R9= 680 Ohm C6= 2.2uF tantaal 16V
R11= 180 K C11= 4.7uf tantaal 16 V
R14= 1K T1=T2= BC547
mic= elektret kapsel IC1A+B = NE5532
IC2= LP2950-3 IC3= TLC556
D1= BPW34 D2= rode led.
pot 1= 100K lin. pot S1 = schakelaar druk maak
S2 = schakelaar 1x om pot 2= 100k lin pot + 10turns dial
Beschrijving schema:
De schakeling bestaat uit 3 gedeelten. Het eerste gedeelte is opgebouwd rond één helft van IC1 (a) en betreft de microfoonversterker.(geluid detector functie van de schakeling)
Het tweede gedeelte is opgebouwd rond de andere helft van IC1 (b) en betreft de opbouw van de lichtsluis.
Het laatste gedeelte van de schakeling is opgebouwd rond IC3 en betreft de eigenlijke trigger schakeling met instelbare tijdvertraging voor delay en triggerpuls.
Zonder al te diep te willen graven beschrijf ik kort een paar punten uit het hierboven geplaatste schema.
De schakeling om IC1-A is bedoeld om het geluid dat wordt opgepikt met de microfoon (let op plus en min!) te versterken naar een niveau dat het de transistor T1 in geleiding brengt welke op zijn beurt de eigenlijke triggerschakeling rond IC 3 activeerd.
Met de potmeter is de versterking van de schakeling in te stellen. Bij "vol open" wordt de schakeling al getriggerd door gewoon praten.
Er is gebruik gemaakt van een elektret microfoon omdat deze het grootste "bereik" heeft en bovendien door zijn geringe afmetingen overal in, aan of op te verwerken is.
De schakeling rond IC1-B betreft de lichtsluis voor het detecteren van voorwerpen die "door de lucht" vliegen of vallen.
De gebruikte laser is van het type "laser pointer". Deze dingen zijn voor weinig geld overal te krijgen en werken vaak op twee 1.5 volt baterijen. Ik heb er één gesloopt en de eigenlijke lasermodule aangesloten op een spanningstabilisator van 3 volt. (IC2)
De laser schijnt op een BPW 34 die hierdoor in gelijding is. Hierdoor staat er een lager spanning op de plus ingang van de opamp (IC1-a) dan de referentiespannning die door R6+R8 op de min ingang van de opamp wordt aangeboden.
Als de laserstraal door iets onderbroken wordt gaat D1 uit geleiding en zal de opamp omslaan waardoor de uitgang naar nul gaat.
Hierdoor wordt eveneens weer de eigenlijke triggerschakeling geactiveerd.
De eigenlijke triggerschakeling is opgebouwd rond een dubbele timer in de vorm van een TLC556. Hier kunnen ook twee losse NE555 voor gebruikt worden of niet Cmos typen.
Het kan echter zijn dat de schakeling dan iets moet worden aangepast. Als er een negatieve trigger puls op pen 6 van IC3 komt wordt er een puls gegenereerd die in tijd kan worden gevarieerd door POT2.
Dit is een 10 turns liniare potmeter MET dial!!! Dit is echt wel noodzakelijk omdat men bij hele snelle voorwerpen door de lichtsluis (b.v. een kogel) erg kleine delay tijdverschillen moet kunnen instellen.
Bovendien kan men door de scala op de dial sneller en beter bepaalde tijden voor bepaalde voorwerpen reproduceren.
Als de ingestelde puls (= delay tijd) afgelopen is zal deze op de negatieve flank de tweede pulsgenerator in het ic triggeren. Dit is de puls die gebruikt wordt voor het triggeren van de flitsers.
De pulslengte kan doormiddel van S2 worden ingesteld op twee waarden. Dit is gedaan om de schakeling iets universeler in gebruik te maken. De korte pulsduur instelling is voldoende om de flitsers, of een camera als dat zou moeten, te triggeren.
De langere puls geeft de mogelijkheid om bv. een camera 3 foto's achterelkaar te laten nemen of bepaalde flitsers meerdere keren te laten flitsen.
De uitgang van het trigger IC3 gaat via een weerstand naar de transistor T2. Hier is eveneens een rood ledje op aangesloten.
De transistor T2 word aangesloten op de externe trigger ingang van de flitser(s). Iedere keer dat de trigger geactiveerd wordt gaat ook even het ledje branden.
Dit blijkt in de praktijk erg handig bij gebruik van de schakeling. Wanneer een bepaalde opstelling gemaakt is kan met het ledje vooraf "droog" geoefend worden of het werkt.
Simpel de vinger door de lichtsluis of een klap in je handen en de led moet gaan branden.
Ook kun je de schakeling manueel bedienen. Door het indrukken van S1 gaat de schakeling ook af. Dit is gemakkelijk gebleken om vooraf de complete opstelling te checken als men iets wil gaan fotograferen wat men bij de eerste keer meteen goed wil doen. ( bv. het kapotschieten van een ei. man, dat geeft een rotzooi!)
En nu?
Als je het bovenstaande schema gebouwd hebt en je wil aan de slag om foto's te maken zou de hieronder getoonde opstelling er één kunnen zijn waar je mee aan de slag gaat.
De hierboven getoonde schakeling is bedoeld om een projectiel (een kogel) te fotograferen. Het lijkt mij allemaal erg duidelijk maar toch zal ik even een paar dingen melden die ik bij mijn testen tegen kwam.
Omdat de sluiter van de camera open moet staan voordat ik schiet bedien ik de camera zelf met de draadloze afstandbediening.
De camera heb ik opgesteld in een verdonkerde ruimte en heeft een sluitertijd van 3 seconden. Dit blijkt voldoende te zijn om het pistool ter hand te nemen en een schot te lossen door de lichtsluis.
Oja, het pistool in deze is een luchtbuks die 4.5 mm kogeltjes verschiet en niet valt onder de wet Wapens&Munitie. Ik gebruik echter geen kogeltjes maar de zogenaamde "pluimpjes".
De kogel gaat door de laserstraal hetgeen de triggerschakeling in werking zet. Na een bepaalde delay (afhankelijk van de snelheid van de kogel) triggert de schakeling de flitsers waardoor de kogel goed belicht wordt gedurende 0.000033sec.
Omdat dit een erg korte belichtingstijd is wordt de bewegende kogel in feite "stil" geflitst.
Overigens heb ik gemerkt dat de snelheid van de projectielen onder de 100m/sec. moet liggen. Dit omdat anders de belichtingstijd toch nog te lang is en de kogel door de beweging die hij maakt wazig op de foto komt.
Je kunt het geheel ook laten triggeren door het geluid dat het pistool maakt. Werkt voor de rest idem dito.
Primair is de "geluid manier" eigenlijk bedoeld voor balonnen die knappen, dingen die kapot vallen enz.
Afsluiting:
Naar ik hoop heb ik een beetje kunnen verhelderen hoe het verhaal rond high-speed fotografie in elkaar zit. De in dit relaas opgesomde informatie is een samenvatting van mijn eigen zoektocht op internet, mijn eigen probeersels, expirimenten en gedachten. Het kan best zijn dat hier en daar "halve waarheden" staan. Ook kan het zijn dat dingen niet werken of kloppen als men met het bovenstaande aan de slag gaat. Dit schrijven is slechts tot stand gekomen om gïnteresseerden en niet of minder kundigen op weg te helpen. Niet meer en niet minder dan dat.
Als je voor info mij wilt contacteren kan dat op A-K-RUTTGERS@HOME.NL
Voorbeelden van voorwerpen die met water besprenkeld zijn.
2x CD waar met een blauw pluimje met +\- 100m/s tegenaan geschoten wordt.
3x rode balon, voor, tijdens en nadat de pluim de balon raakt.
2x gele balon, fraktie nadat de pluim de balon raakt.
En zo ziet het er boven op zolder uit.(Foto gemaakt met een oude 3Mpixel Olympus)
Nog een allerlatste opmerking.
De foto's zijn niet van een erg hoogstaand niveau. Dat was ook niet mijn primaire doel.
Nu het allemaal werkt en ik naar hartelust kan gaan expirementeren zal mijn creatieve innerlijke kracht weer de boventoon gaan voeren.
Ongetwijfeld ga ik hier binnenkort mooie, artistieke, spannende, maar vooral technisch goede foto's plaatsen.
