Новая скоростная камера способна фиксировать 100 млрд кадров в секунду. Скоростная камера
580 000 000 000 кадров в секунду
Три знаменитые камеры для высокоскоростной съемки.
Мы живем «здесь» и «сейчас». Привычное человеку пространство лежит в масштабах от километров до миллиметров, время — от лет до секунд. Наше воображение плохо вмещает вещи по‑настоящему большие, мы почти неспособны отметить события короче десятых долей секунды. А ведь именно там часто происходит самое интересное. Заглянуть за эти пределы позволяют технологии, и самые быстрые вещи фиксируются сверхскоростными видеокамерами. Бросок языка хамелеона, полет пули, ядерный взрыв, движение световой волны. Тысячные, миллионные доли секунды… и почти что триллионные.
Высокоскоростная съемка развивалась почти так же стремительно, как фотография и кино. И если в середине XIX века на получение одного кадра требовалась неподвижная экспозиция в четверть часа и дольше, то уже в 1878-м Эдвард Мейбридж смог со снимками в руках доказать, что при беге лошадь не всегда касается земли хотя бы одной ногой. Шотландский фотограф использовал хитроумную систему из 12 камер, затворы которых срабатывали от рывка нитей, привязанных поперек беговой дорожки.
Уже в 1930-х компания Eastman Kodak предлагала серийно производившуюся камеру, способную делать до 1000 кадров в секунду на ленту 16-миллиметровой пленки. Инженеры из Bell Telephone Laboratories разработали собственную систему для изучения физики дребезга релейных контактов, добравшись до планки в 5000 кадров. Их систему усовершенствовали в компании Wollensak — 10 000 кадров. Впрочем, настоящую скорость фотосъемка набрала благодаря изобретателю Цирси Миллеру, который в 1940 году запатентовал устройство с вращающимся зеркалом, обещавшее скорость миллион кадров в секунду.
Его патент лег в основу камеры, использованной участником проекта «Манхэттен» Берлином Брикснером для съемок первого в истории ядерного взрыва. Испытания «Тринити» фиксировали с 10-километрового расстояния, наставив на эпицентр сразу полсотни сложных съемочных аппаратов. В их числе была и еще одна примечательная камера, созданная профессором Массачусетского технологического института с подходящим прозвищем «Папа Флэш». Гарольд Эджертон считается отцом скоростной съемки, а его камера Rapatronic — первым образцом современных аппаратов.
Rapatronic | 1940-е годы
Эджертон уже больше десяти лет занимался высокоскоростной съемкой, когда ему предложили разработать камеру для фиксации невиданно быстрого (и невиданно секретного) события — ядерного взрыва. Для испытаний обычно использовали от четырех до двенадцати таких аппаратов, каждый из которых мог сделать лишь по одному кадру с выдержкой 10 наносекунд. Ни один протяжный механизм неспособен сработать на такой скорости, так что после каждого снимка камеры приходилось перезаряжать. Не справился бы и механический затвор, управляющий диафрагмой. Но именно тут и скрывался главный секрет Эджертона.
Свет, попадающий на объектив Rapatronic, блокировался парой поляризационных фильтров, повернутых относительно оптической оси перпендикулярно друг другу: один «отсекал» волны с вертикальной поляризацией, другой — с горизонтальной. Однако зазор между ними был заполнен прозрачной жидкостью нитробензола, способной вращать плоскость поляризации, если к ней приложить внешнее электромагнитное поле. Поле создавалось электромагнитной катушкой, запитанной от мощного конденсатора. При срабатывании такого затвора излучение с вертикальной поляризацией, пропущенное первым фильтром, слегка «подкручивалось», и второй фильтр, блокирующий все вертикальные волны, свободно его пропускал на чувствительную пленку.
Beckman & Whitley 192 | 1981 год
Еще один «пережиток» холодной войны — 726-килограммовая камера Beckman & Whitley 192 — тоже создавалась для съемки ядерных взрывов и снова отправляет нас к первым испытаниям в Неваде. Вращающиеся зеркала Цирси Миллера здесь обернулись вращением регистрирующей аппаратуры вокруг трехстороннего зеркала в центре мощной конструкции. Струя сжатого газа приводила ее в движение, разгоняя до 6000 оборотов в секунду, и неподвижные зеркала поочередно отражали свет на каждую из 82 закрепленных по краю фотокамер. Каждый кадр получал выдержку меньше миллионной доли секунды. И хотя с Rapatronic это не сравнится, 192-я позволяла снимать события более протяженные, а не отключалась после первого снимка. Похожим образом действовала и разработанная в 1950-х годах в СССР камера ФП-22. Только в ней вращалась система зеркал, так что луч стремительно обегал круг по длинной ленте специальной фотопленки, делая до 100 000 кадров в секунду. Ну а сама легендарная Beckman & Whitley 192, уже списанная, в 2000-х почти за бесценок досталась «охотнику за грозами», инженеру Тиму Самарасу. Он переделал ее на современный лад, заменив пленочные камеры на 82 10-мегапиксельные CCD-матрицы. Путешествуя с камерой в трейлере, Самарас сделал немало эффектных кадров с молниями и торнадо, пока не погиб в урагане, который пронесся над Оклахомой в конце мая 2013 года.
«Пикокамера» | 2011 год
Скорость этой системы позволяет записать даже короткий световой импульс, пока он распространяется от донышка бутылки, отражается колпачком и возвращается обратно. «Во всей Вселенной для этой камеры нет ничего слишком быстрого», — хвастались разработчики устройства. Это, конечно, некоторое преувеличение. Строго говоря, даже «триллиона кадров в секунду», как о том поспешили написать новостные издания, их система не делает: эффективное время экспозиции здесь составляет целых 1,71 пикосекунды. Но гордость разработчиков можно понять. Аппаратура, созданная в Массачусетском технологическом институте (MIT), способна уследить, как расширяется сферическая волна света, испущенного импульсным лазером. Как и у многих специальных лабораторных инструментов для измерения быстропротекающих процессов, в основе системы лежит электронно-оптическая камера. Устройство напоминает приборы ночного видения: световая вспышка, поступающая в камеру через щель, выбивает электроны с фотокатода. Они ускоряются и фокусируются в электромагнитном поле. Наконец, пучок отклоняется, двигаясь по экрану люминофора: каждому моменту времени соответствует определенный участок экрана. Такие камеры (и даже пикосекундные) производят достаточно давно, в том числе и в России. Однако они, как правило, не позволяют рассмотреть никаких деталей. Поэтому инженеры MIT дополнили устройство поворотным зеркалом, которое направляет щель камеры, «сканируя» всю сцену, и сложнейшими математическими алгоритмами, которые собирают всё в последовательную смену кадров.
www.popmech.ru
Самая быстрая камера в мире
Продолжаем изучать все САМОЕ САМОЕ что существует в мире.
Группа ученых из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, возглавляемая профессором Ген K Беаре (Gene K. Beare) и доктором философии Лихонгом Ванном (Lihong Wang), создала новуюсверхскоростную камеру, которая позволяет ученым запечатлевать ход крайне быстротекущих процессов и явлений, таких, как движение и отражение от зеркала импульса лазерного света. В новой камере использована технология сверхбыстрой сжатой съемки (compressed ultra-fast photography, CUP) и в основе этой технологии лежит метод, позволяющий получать достаточно качественные изображения из меньшего количества данных, получаемых светочувствительным датчиком.
Новая CUP-камера позволяет снимать со скоростью около 100 миллиардов кадров в секунду. И при этом, она еще не является самой быстрой камерой в мире, Но, в отличие от других камер-рекордсменов, которые могут производить съемку одинаковых чередующихся событий, новая CUP-камера способна снять непосредственно сразу все то, что видит ее объектив.
Давайте посмотрим на видео, как это выглядит …
Камера фотографирует объект при помощи специального сложного объектива, который проводит фотоны света через ряд преобразований к поверхности небольшого устройства. Это устройство, digital micromirror device (DMD), и является «сердцем» всей камеры. Оно имеет размеры, сопоставимые с размерами небольшой монеты, но на его поверхности находится около 1 миллиона крошечных согласованных микрозеркал, размеры каждого из которых составляют 7 на 7 микрометров.
Эти зеркала выполняют двойную роль, во-первых, они разбивают изображение на пикселы, удаляя те пикселы, которые заключают в себе избыточную информацию. Оставшаяся часть отраженного света направляется в сторону щелевой широкополосной камеры, где при помощи двух электродов происходит превращение фотонов в электроны, обладающие различной энергией, т.е. скоростью движения. На электроды подается высокочастотное пилообразное электрическое напряжение, которое выполняет роль отклоняющей системы развертки камеры, заставляя электроны с разной энергией ударить в поверхность чувствительного датчика в определенных местах, соответствующих их энергии. И все эти преобразования выполняются в камере очень быстро, в течение порядка 5 пикосекунд.
Кадры, точнее, данные, полученные датчиком CUP-камеры еще не являются собственно кадрами. Кадры изображения получаются позже, после обработки компьютером, который использует алгоритмы так называемого цифрового восстановления изображения. Естественно, из ограниченного набора данных, получаемых датчиком камеры, не получается составить качественное изображение с высокой разрешающей способностью. Но и того, что получается, вполне достаточно для того, чтобы увидеть процесс отражения света, процесс изменения скорости и траектории движения света в момент пересечения границы между двумя разными средами, и многие другие процессы, которые происходят быстрее, чем могут двигаться фотоны света.
Наличие высокоскоростной CUP-камеры, способной снимать быстрые процессы за один раз, позволит инженерам и ученым увидеть те явления из области оптических коммуникаций и квантовой механики, которые до этого были скрыты от человеческих глаз. К примеру, такая камера может визуализировать процесс преломления света вокруг структур метаматериалов, из которых изготавливают сейчас многочисленные устройства сокрытия, плащи-невидимки. Эта камера способна снять колебания луча света, попавшего в зазор очень малой величины, и процесс передачи квантовой информации от кубита к импульсу света и наоборот.
А самой быстрой камерой является устройство, появившееся на свет в 2011 году, которое может обеспечить скорость съемки на уровне одного триллиона кадров в секунду.
Исследователи из Массачусетского технологического института разработали и создали новую систему съемки видеоизображений, которая обладает поистине фантастической скоростью — она может снимать один триллион кадров в секунду. Андреас Фелтен (Andreas Velten), ученый из MIT Media Lab, характеризует возможности новой камеры всего одной фразой: «Во Вселенной не существует ничего, что являлось бы слишком быстрым для этой камеры».
Основой новой высокоскоростной камеры является относительно новая технология, называемая камера с линейной разверткой (streak camera). Эта камера, стоящая порядка 250 тысяч долларов, имеет диафрагму в виде узкой щели. Фотоны света, проходящие сквозь узкую щелевидную диафрагму, попадают под воздействие высокочастотного электрического поля, которое отклоняет их траекторию в направлении, перпендикулярном направлению диафрагмы камеры. Поскольку напряженность электрического поля изменяется с большой скоростью, оно отклоняет траекторию более поздно прибывших фотонов более сильно, чем фотонов, прибывших немногим ранее.
И в результате такого трюка получается двухмерное изображение. Одна координата этого изображения, как и положено, является пространственной координатой, а вторая координата является разверткой первой пространственной координаты по времени. Обобщив все вышесказанное можно сказать, что результирующее изображение является разверткой времени прибытия фотонов, прошедших сквозь одномерный «срез» пространства.
Несмотря на такую необычность снимков, сделанных камерой с линейной разверткой, такая камера может делать подлобные снимки с потрясающей скоростью — до триллиона кадров в секунду. Изначально такая камера предназначалась для изучения света, который выделяется в результате химических реакций и характеристик света, прошедшего через определенные химические вещества и соединения. В первую очередь химиков интересовали длины волн света, поглощенного веществами, и изменения интенсивности излучаемого света в течение длительного промежутка времени. Тот факт, что камера фиксирует всего одну пространственную координату, не являлся для них помехой.
Но наличие всего одной пространственной координаты — это серьезный недостаток камеры, если планировать с ее помощью осуществление сверхскоростной съемки. Для обхода этого недостатка камеры профессор Рэмеш Рэскэр (Ramesh Raskar) и профессор химии Моунджи Бавенди (Moungi Bawendi) применили весьма необычный трюк. Для съемки видео, на котором видно прохождение светового импульса сквозь бутылку с водой, было сделано множество одномерных снимков, каждый из которых отличался от предыдущего второй пространственной координатой. Затем набор одномерных видео был совмещен и объединен в обычное, двухмерное видео с помощью специального программного обеспечения.
Естественно, «актером» для съемки видео был не один единственный импульс лазерного света. Для каждого снимка лазер вырабатывал новый импульс. Естественно, что такая съемка возможна только лишь при условии четкой синхронизации работы камеры, лазера и соблюдения одинаковых условий окружающей среды. Но это все достаточно легко реализуется с помощью набора оптического, электронного и другого оборудования.
Свету, проходящему через бутылку, требуется всего одна наносекунда, что бы рассеяться и исчезнуть. А для того, что бы собрать все необходимые данные, т.е. сделать все снимки, необходимые для получения полноценного конечного видео, требуется более часа времени. По этой причиной исследователи называют свое детище «самой медленной самой быстрой камерой в мире».
Поскольку сверхскоростная камера для записи видео требует многократного повторения одного и того же события, она не в состоянии записать явления, которые нельзя точно воспроизвести требуемое количество раз, и единичных явлений. Поэтому область применения такой камеры будет достаточно узка и специфична, ее можно будет использовать в анализе структуры материалов, биологических тканей и во многих других физических исследованиях и экспериментах. Но даже в тех случаях она станет источником огромного количества научной информации.
источник
Вот кстати, еще интересный опыт - Вода + вибро + камера, а вот тут Не переживайте, гифка ГРУЗИТСЯ ! Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия - http://infoglaz.ru/?p=56685
masterok.livejournal.com
Самая быстрая в мире камера делает 5 триллионов снимков в секунду
Дата публикации: 05.05.2017
Ученые из Лундского университета (Швеция) создали самую скорострельную в мире камеру, которая делает снимки с частотой пять триллионов кадров в секунду.
Камеру назвали FRAME. По-английски это слово звучит как «кадр», однако является аббревиатурой от «Frequency Recognition Algorithm for Multiple Exposures» (Алгоритм частотного распознавания для множественных экспозиций). Описывая камеру, создатели поясняют, что она может «практически остановить распространение света», запечатлевая события столь короткие, как 0,2 триллионных секунды. Ученые считают, что камера поможет документировать различные явления в химии, физике, биологии и медицине – на невозможном ранее уровне.
Насколько это много – пять триллионов раз в секунду? Это пятерка с двенадцатью нулями – 5000000000000. Для сравнения – если принять продолжительность человеческой жизни за 80 лет, то в ней уложится 2,5 миллиарда секунд. Всего-то два с половиной миллиарда! Шведская суперкамера за одну секунду может сделать в 2000 раз больше кадров, чем количество секунд, которое мы проживаем за всю жизнь.
«До сих пор, единственным способом визуализировать сверхбыстрые процессы была съемки отдельных последовательных кадров», поясняет ученый Элиас Кристенссон (Elias Kristensson). «Дальше вам нужно попробовать повторить идентичные эксперименты, чтобы получить несколько отдельных изображений, которые можно объединить в фильм. Проблема этого подхода в том, что в следующий раз, когда вы повторяете эксперимент, процесс уже не будет идти идентично».
Чтобы продемонстрировать возможности камеры, разработчики из Лунда сделали видео, на котором показаны фотоны света, проходящие дистанцию, равную толщине обычного листа бумаги. Для прохождения такого расстояния свету требуется ничтожно малое время – около пикосекунды, однако камера способна запечатлеть это движение в замедленном виде.
via GIPHY
Наверное, вы уже догадываетесь, что новая суперкамера работает не совсем так, как традиционная камера. Разработчики дают следующее упрощенное объяснение:
«Обычные высокоскоростные камеры делают последовательно снимок за снимков. Новая же технология базируется на инновационном алгоритме, когда в одном кадре делается несколько кодированных снимков. В дальнейшем они разделяются на отдельные изображения, из которых можно получить видеоряд. Коротко говоря, метод подразумевает экспонирование снимаемого процесса (например, химической реакции) светом в виде лазерных вспышек, где каждой вспышке присвоен уникальный код. Объект отражает вспышки света, которые складываются в один кадр. Однако потом их можно разделить в последовательность, используя декодирующий ключ».
В настоящий момент технология находится в стадии коммерциализации. По оценкам специалистов, она будет готова к широкому использованию примерно через два года.
prophotos.ru
Новая скоростная камера способна фиксировать 100 млрд кадров в секунду / Хабр
Группа ученых из Университета Вашингтона в Сент-Луисе (WUSTL) создала, пожалуй, одну из самых быстрых камер в мире. Система способна делать 100 миллиардов снимков в секунду. А это означает, что на снимке можно зафиксировать даже луч света «в полете». То, что изображено на анонсной фотографии — отраженный от зеркала свет.
Самая быстрая камера, существовавшая до создания новой системы, могла фиксировать около 10 миллионов кадров в секунду. Возможности системы были ограничены узким местом — быстродействием накопителя, скоростью чтения/записи.
Теперь человек впервые видит световой импульс «в полете». Во всяком случае, так утверждает руководитель исследовательской группы Лихонг Ванг (Lihong Wang). Ученый надеется на то, что достижение его команды поможет достичь новых высот в науке, сделать новые, важные открытия.
Сама система довольно сложная, здесь большое количество оптических систем и электронных компонентов.
Центральным элементом системы является микрозеркальное цифровое устройство (DMD), которое вмещает более миллиона микроскопических зеркал, каждое размером меньше 7 микрон. Размеры DMD сравнимы с размером небольшой монетки. Пучок света передается линзами через длинную трубку на это микрозеркальное устройство, которое кодирует изображение, отражая луч света в светоделитель, после чего фотоны попадают в прорезь камеры. Уже здесь фотоны преобразуются в электроны, разделяясь двумя электродами. Напряжение на электродах возрастает, так что электроны попадают на разные позиции в разное время.
Затем данные передаются на устройство с зарядовой связью, для передачи на ПК. Компьютер анализирует полученную информацию, и на выходе ученые получают изображения. Время цикла — всего 5 наносекунд.
Авторы изобретения утверждают, что область применения их открытия очень широка. Например, систему можно использовать для получения изображения флуоресцентных протеинов (для наглядной демонстрации протекания химико-биологических реакций).
Также открытие можно использовать и в астрономии, для обработки изображений, получаемых орбитальными телескопами.
Автореферат исследования можно найти здесь, есть и видео, которое, к сожалению, нельзя вставить на Geektimes.
habr.com
Скоростная съемка: руководство для новичков
Чувствуете ли вы «Жажду скорости»? Вы наверняка видели крутые фотографии, когда определенное динамическое действие показывается навеки застывшим во времени, и хотели научиться делать их самостоятельно. Может вы хотите попробовать заняться «фотомагией» и сделать, чтобы предметы замирали в воздухе? Позвольте показать, как это делается.
Canon 50D с 50mm f/1.8 объективом Canon – 1/2000 с., f/6.3, ISO 400. Только дневной свет – вспышка отключена. Автор: Rick Ohnsman
Чем дольше вы занимаетесь фотографией, тем больше начинаете ценить способность камеры творить магию. Одна из особых функций наших «магических ящиков» – умение останавливать время. Мне нравится выражение художника Джона Бёрджера: «Фотография кажется странным изобретением, ведь ее основные рабочие материалы – свет и время».
Когда вы нажимаете на кнопку спуска затвора, вы в буквальном смысле используете свет, чтобы запечатлеть момент времени, который не существовал до этого и не будет существовать после. Дни идут, а застывший момент остается, и чем короче выдержка, тем этот осколок времени тоньше.
Скоростная съемка – что это такое?
В рамках статьи мы определим скоростную съемку как способность регулировать выдержку фотографии так, чтобы всё движение было застывшим, и зритель мог увидеть то, что невооруженным глазом рассмотреть невозможно. Есть два основных способа это сделать: первый – сократить выдержку, второй – использовать вспышку с минимальной длительностью. Общий знаменатель этих двух методов – очень маленькое время экспонирования. Но насколько маленьким оно должно быть? Как и в большинстве сфер фотосъемки, это относительное понятие.
Съемка в дневном свете
Когда вы пользуетесь только естественным светом, например, на улице в солнечный день, логично, что уже применяется первый метод. Вы наверняка знаете – чтобы двигающийся субъект на фотографии не двигался, нужно использовать короткую выдержку. А если конкретнее? Если вы хотите полностью заморозить субъект, выдержка должна быть достаточно короткой, чтобы во время экспонирования не было никакого отчетливого движения.
Необходимая выдержка зависит от скорости движения субъекта. Направление движения относительно камеры (по направлению к фотографу или от него, диагонально или перпендикулярно) также играет роль. Не нужно забывать о расстоянии до субъекта и силе зуммирования.
The Amateur Photographer's Handbook (Автор: Aaron Sussman, 7-е издание, 1965, Thomas Y. Crowell, New York, с. 210). *А = по направлению к вам, В = диагональное движение, С = прямоугольное движение, как показано стрелками.
Эта таблица дает базовое понимание необходимой выдержки для типичных субъектов. Здесь приведена выдержка, необходимая для заморозки движения, большие значения приведут к размытию всего снимка или некоторых его участков.
Canon 6D с объективом Canon 70-200 f/2.8. Выдержка 1/800, диафрагма f/6.3 ISO 200. Вспышка выключена, использовался только дневной свет. Автор: Rick Ohnsman
Спорт, движение и настройки камеры
Типичный пример ситуации, когда может потребоваться сократить выдержку для заморозки движения – спортивное мероприятие или очень активное занятие. Скажем, вы снимаете мотогонки. Вы работаете без штатива с телеобъективом, потому нужно учитывать не только движение субъекта, но и возможную тряску камеры, усиливающуюся из-за зуммирования. Вы предполагаете, что около 1/500 секунды подойдет. Так почему бы не сократить выдержку до 1/1000, чем меньше, тем лучше, так ведь? Да, но только когда есть достаточно света.
Вот несколько вещей, о которых стоит подумать при работе с высокоскоростной съемкой без вспышки.
- Учитывайте, что, регулируя одну грань треугольника экспозиции, вы влияете на две другие. Сокращение выдержки нужно скомпенсировать изменением диафрагмы, ISO или обоих.
- Если вы новичок в сфере скоростной фотографии, воспользуйтесь режимом Приоритет выдержки (обозначен буквой S на камерах Nikon и Tv на Canon). Достаточно выбрать выдержку, которая вам кажется правильной, а камера сама подберет диафрагму (и/или ISO, если установлен режим Авто-ISO). Можете попробовать разные значения выдержки, чтобы определить подходящую, полагаясь на способности камеры правильно установить остальные параметры экспозиции.
- Режимы непрерывной съемки и Ai-Servo фокусировки (AF-C на камерах Nikon) помогут поймать хороший кадр. Подметьте приближающийся интересный момент, нажмите на кнопку затвора за секунду до него и получите резкий снимок.
- Следите за диафрагмой и ISO, чтобы не возникло проблем с глубиной резкости или шумом.
- Если требуется короткая выдержка, не бойтесь использовать более высокие значения ISO. С новыми моделями камер можно так сильно не опасаться негативных эффектов из-за высокого ISO. Если выбор стоит между шумным и размытым снимком, лучше выбрать первый вариант, а затем исправить недостатки с помощью специального ПО. Исправить размытую фотографию невозможно.
Canon 6D с объективом Canon 70-200 f/2.8. Выдержка 1/1600, диафрагма f/7.2 ISO 500. Использовался только дневной свет. Автор: Rick Ohnsman
Многие спортивные фотографы предпочитают снимать в режиме Приоритет диафрагмы (A на камерах Nikon и Av на Canon). Вы получаете контроль над глубиной резкости и можете зафиксировать широкую диафрагму, чтобы на сенсор попадало как можно больше света, следовательно, была возможность установить как можно меньшую выдержку. Просто следите за глубиной резкости и значением выдержки, чтобы она не поднималась выше необходимого значения.
Если вы комфортно чувствуете себя в Ручном режиме, такой способ тоже подойдет, а в придачу вы получите полный контроль, но и следить нужно будет за всеми параметрами. Это достаточно хорошо работает при условиях стабильного освещения. Если планируется съемка действия с быстро меняющимся светом или фоном, могут возникнуть проблемы. С режимом Авто ISO, который имеется у большинства современных камер, есть возможность опробовать его работу вместе с одним из вышеупомянутых методов.
Делаем всплеск
Canon 50D с фикс-фокус объективом Canon 50mm, f/1.8. Выдержка 1/8000, диафрагма f/3.5, ISO 400
Популярное применение скоростной съемки – создание фотографий, «субъекты» на которых (вода, пудра и пр.) разливаются, рассыпаются, бьются на куски, ломаются, капают или летают в пространстве. Восхитительные фотографии замерших во времени материалов вполне реальны. Но часто процесс их создания бывает довольно грязным! Однако, с ярким дневным светом съемку можно провести на улице, где будет легче убраться, а выдержки хватит, чтобы остановить движение. Большинство современных камер может работать со значениями вплоть до 1/4000 или даже 1/8000 секунды. Это достаточно быстро, чтобы остановить даже такие мелкие предметы, как капли воды.
Canon 50D с фикс-фокус объективом Canon 50mm f/1.8. Выдержка 1/3200, диафрагма f/4.0, ISO 400. Только дневной свет. Автор: Rick Ohnsman
Выше находятся примеры фотографий, которые я сделал, используя только солнечный свет. В некоторых снимках для направления света были установлены рефлекторы. Параметры экспонирования указаны для каждого примера. Кликните здесь, если хотите подробнее узнать о процессе съемки.
Съемка со вспышкой – быстрее света
Хотите еще быстрее? Естественного света будет недостаточно, чтобы иметь возможность установить минимальные значения выдержки, а если и будет, вы все равно не сможете остановить движение. Возможно, ваш субъект будет намного проще запечатлеть в студии. Добро пожаловать в мир съемки со вспышкой, где всплеск света становится очень коротким, позволяя устанавливать наименьшее время экспонирования.
Ключ к созданию скоростных фотографий со вспышкой – регулирование выходной мощности лампы. Чем меньше мощность, тем меньше длительность. Вот несколько примеров для Canon 580EX (таблица взята из статьи Джима Хармера о длительности вспышек):
Экспозиция внутри экспозиции
Так что на счет выдержки? При использовании вспышки для скоростной съемки не она делает всю работу. Именно тот молниеносно-быстрый проблеск света останавливает движение и позволяет запечатлеть удивительно малый отрезок времени.
По сути, когда вы делаете снимок со вспышкой, вы создаете экспозицию внутри экспозиции. При съемке с естественным светом рассматривается отрезок времени, в течение которого затвор открыт, но в то же время срабатывает вспышка, экспонируя субъект на долю секунды. В большинстве случаев затвор открывается и тут же срабатывает вспышка (дальше мы обсудим, зачем может понадобится это поменять).
Такой прием называется Синхронизация по первой шторке (и обычно является настройкой по умолчанию для многих камер). Затем экспонирование продолжается, сенсор получает рассеянный свет пока не выйдет время. При работе в режиме TTL делается предварительный импульс, благодаря которому камера рассчитывает мощность вспышки. На схеме ниже изображен процесс экспонирования при выдержке 1/125 секунды.
Берем управление в свои руки
Давайте проанализируем фотографию ниже, чтобы понять, как всё работает. В кадр поместили блюдце с молоком и ложку. Использовалась камера Canon 6D с самым резким объективом, который у меня был – так называемый «nifty fifty», 50мм фикс-фокус Canon f/1.8. По сторонам были помещены две вспышки Sunpak с беспроводными кнопками спуска Yongnuo. Освещение в комнате было сведено до минимума. Я щелкнул несколько снимков в ручном режиме, чтобы определить необходимые параметры экспозиции – в моем случае выдержка 1/160 вполне хорошо подошла, также я установил ISO 100 для минимального шума и диафрагму f/25 для идеальной глубины резкости. Без вспышки при таких настройках получается практически абсолютно черный прямоугольник. Мне не нужно, чтобы естественный свет влиял на фотографию. Затем я протестировал кадр со вспышками, установленными на 1/16-ю мощности. С этим не возникло трудностей благодаря переключателям на задней панели. (Более современные модели обычно поддерживают регулирование мощности в Ручном режиме при помощи кнопки и LCD-экрана).
Canon 50D с объективом Tamron 17-50. Выдержка 1/60, диафрагма f/25, ISO 400. Две вспышки Sunpak. Автор: Rick Ohnsman
Делаем снимок
Теперь все начинает зависеть от реакции и удачи. Я должен был бросить ягоду и на долю секунды позже нажать на кнопку дистанционного затвора. Тайминг очень важен, поэтому мне понадобилось немало попыток прежде, чем я получил идеальный кадр. Такая же ситуация была при съемке перца и фруктов на улице. Можете сами посчитать, сколько щелчков затвором понадобится для «той самой» фотографии.
Для создания такого вида фотографий нужно выполнить такие шаги:
- Подготовьте субъект и расставить вспышку(ки) в наиболее выгодных местах.
- Беспроводные кнопки спуска затвора могут предоставить больше гибкости при размещении вспышек.
- Переведите вспышки в ручной режим, чтобы иметь возможность контролировать их мощность.
- Активируйте ручной режим камеры, чтобы получить контроль над ISO, диафрагмой и выдержкой.
- Включите ручной фокус и сфокусируйтесь на субъекте.
- Лучше работать в помещении с минимальным количеством естественного света. Тогда вы сможете получить правильную экспозицию, используя только вспышку.
- Установите узкую диафрагму для максимальной глубины резкости.
- Сократите ISO во избежание шума.
- Выдержка здесь не критична, ведь экспонирование происходит за счет вспышки. Выдержка будет отвечать только за экспонирование естественного света.
- Сделайте пробный снимок без вспышек. Он должен быть почти или полностью черным. Сократите выдержку и/или сократите диафрагму или ISO, чтобы добиться этого результата.
- Включите вспышки и сделайте несколько пробных снимков. Установите их мощность на минимум, который позволит добиться адекватного экспонирования. Помните, меньшая мощность = меньшая длительность. Чем ниже мощность, тем выше «замораживающая способность».
- Активируйте режим серийной съемки. Он повысит шансы на то, что один из снимков будет удачным.
- На старт, внимание, марш снимать!
- Не думайте, что сможете уловить нужный момент с первой попытки. Просматривайте каждый снимок и повторите процесс, если потребуется.
Canon 50D с объективом Tamron 17-50. Выдержка 1/60, диафрагма f/5.0, ISO 400. Синхронизация по второй шторке позволила добиться одновременно резкости и размытости. Автор: Rick Ohnsman
Объединяем размытие и резкость
Иногда снимок, объединяющий в себе элементы размытости движения и резкости, может выглядеть намного лучше. Для получения такого эффекта нужно использовать Синхронизацию по второй шторке. Это означает, что затвор будет открыт, пропуская естественный свет и ближе к окончанию времени экспонирования сработает вспышка, которая заморозит уловленный ею момент. Если оставить синхронизацию по первой шторке, вспышка сработает сразу же и выйдет так, что субъект будет сначала резким, а ближе к окончанию времени экспонирования станет размытым. Такой эффект выглядит очень неестественно, поэтому лучше все же синхронизировать по второй шторке.
Дальше и быстрее
Когда вы будете готовы фотографировать еще более быстро двигающиеся субъекты или поймете, что метод «быстрые руки, тайминг и удача» работает не так хорошо, попробуйте поработать с триггером затвора. Некоторые модели используют звук, чтобы активировать затвор и вспышку, другие могут работать с лазерными лучами таким образом, что, когда субъект прерывает луч, срабатывает затвор и вспышка. Смарт-триггер MIOPS имеет несколько режимов активации: звук, лазер и освещение, а также поддерживает функции Time Lapse и HDR. Если вы любите мастерить что-то самостоятельно и хорошо разбираетесь в электронике, на YouTube есть много видео, рассказывающих как смастерить свой собственный триггер на базе Arduino.
Для работы с очень быстрыми объектами (например, летящей пулей), ксеноновая вспышка вряд ли даст необходимый результат. Так называемая вспышка с коротким импульсом (air-gap flash) может обеспечить снимок с выдержкой, равной 1/1000000 секунды вместо стандартной 1/35000. В качестве замены ксенона используется воздух, а вместо 100 вольт напряжения – смертельно опасные 30 тысяч вольт. Если вы займетесь этим, то бесспорно переступите черту новичка и перейдете на новый уровень.
Желаю вам удачи в работе со скоростной съемкой. Не забудьте задать вопрос, поделиться комментарием или примерами своих фотографий. Я буду рад увидеть ваши успехи!
Автор: Rick Ohnsman
photo-monster.ru
Скоростная поворотная ptz IP камера
Существует несколько разновидностей поворотных камер, существенно отличающихся по своим конструктивным и эксплуатационным особенностям. Наиболее старая, бюджетная и малоэффективная разновидность — это корпусная фиксированная видеокамера, которую закрепили на поворотном механизме. Более современные и совершенные — видеокамеры в специализированных устройствах с ptz приводами. Как правило, они оснащаются массой дополнительных устройств: прожекторами инфракрасной подсветки, устройствами очистки лицевого стекла, обогревателями, кондиционерами и т.п. Основным недостатком этих устройств является их излишней массивность и значительный вес. Для установки требуются особо прочные кронштейны и несущие основания — капитальные стены, колонны, или специально установленные столбы.
К СВЕДЕНИЮ! PTZ — Pan, Tilt и Zoom — панорама, наклон, масштабирование.
Третьей, наиболее прогрессивной разновидностью поворотных камер, являются моноблочные, купольные, высокоскоростные (Speed Dome) камеры.
Основным отличием камеры Speed Dome от обычной PTZ является скорость поворота горизонтального и вертикального. Как правило, у обычных моделей она составляет от 2 до 12. Стоимость таких устройств колеблется от 1000 до 3000 дол. США. Минимальные параметры в разрешении 480 твл, автоматически изменяемым оптическим приближением до 26 крат, при этом скорость поворота в вертикальной плоскости составляет 36 — 250 град/сек, горизонтальный может доходить до 360 град/сек. Стоимость обычной поворотной камеры редко превышает 300-400 дол.США. Технические характеристики у неё значительно ниже, разрешение не более 420 твл, кратность оптического приближения не более 9, а максимальная скорость поворота в пределах 12-15 град/с.
Функциональные возможности
По линии связи производится внешняя синхронизация устройства, что позволит использовать видеокамеру в качестве основного элемента системы видеонаблюдения с телеметрией:
- Объективу необходим медленный затвор, что позволит получить качественное изображение при недостаточной освещенности объекта;
- Обязательно наличие расширенного динамического диапазона, что позволяет при установке не обращать внимание на источники освещения, способные засветить изображение;
- Желательно наличие подключения для входов и выходов, что даст возможность интегрировать видеокамеру в систему пожарной тревожной сигнализации;
- Динамический или автоматический баланс белого обеспечит аутентичную цветопередачу при резко изменяющихся режимах освещенности.
- Наличие портов связи RS 422 и RS 485 дает возможность удаленного управления.
- Наличие программных предустановок поможет мгновенно позиционировать камеру в направлении наиболее важных зон ответственности.
Область применения
Использование скоростных поворотных PTZ IP видеокамер наиболее эффективно при контроле большой территории или зоны видеонаблюдения со сложной конфигурацией и наличием нескольких наиболее важных зал ответственности. Как правило, такие камеры довольно дорогостоящи, поэтому используются на наиболее значимых направлениях, в качестве устройства для проверки информации о несанкционированном проникновении. Также скоростные камеры видеонаблюдения могут осуществлять патрулирование территории по заранее заданному маршруту.
Размещение видеокамер может быть осуществлено на вертикальных и горизонтальных поверхностях с использованием специальных кронштейнов или непосредственно на несущую конструкцию здания или сооружения. Обычно это внешние углы, парапеты, столбы, колонны или другие выступы которые могут дать лучший обзор.
Основным достоинством купольной камеры видеонаблюдения является возможность оперативно найти объект и осуществить его идентификацию отслеживание перемещение. Главным из недостатков считается высокая цена устройства, которая имеет стоимость 5-6 обычных камер, которые могут эффективно выполнять на объекте те же функции.
При использовании скоростных поворотных камер следует обеспечить не только подсветку поле зрения устройства, но обеспечить надлежащее освещение всей территории.
Краткий обзор популярных моделей
Скоростная купольная IP камера, модель Axis 233D – производитель шведская компания Axis Communications. Скорость панорамирования 450град/ сек. Использует 35 кратный трансфокаторный объектив, имеет встроенный микрофон и функцию «день-ночь». Поворотное устройство имеет высокоточное позиционирование, что позволяет изменять скорость наклона или панорамирования в диапазоне 0,05-450°/сек.
Скоростная купольная камера видеонаблюдения – модель ЕТ 8011/NC от производителя Jec (Китай). Камера оборудована матрицей высокого разрешения Sony и объективом с 26 кратным трансфокатором. Управление поворотным устройством осуществляется по интерфейсу RS 485 с использованием открытых протоколов Pleco D/Pleco P.
Основными преимуществами представленной модели видеокамеры являются:
- 4 входа для подсоединения различных детекторов: датчиков дыма, тепла, возгорания, загазованности;
- 2 тревожных выхода для подсоединения исполнительных механизмов и устройств: сирена, проблесковые тревожные маячки, электромагнитные замки блокировки дверей.
Программа управления позволяет задать различные маршруты патрулирования, какой именно внешний детектор сработал. Допускается установка на улице, функционирует при температурах от -30°С до + 50°С.
Spectra IV SE Horizon от компании производителя Pelco. Имеет ИК подсветку и может быть использована для ночного наблюдения. Имеет ИК фильтры и высокую светочувствительность до 0,0014 люкс. Дает картинку с высоким разрешением 240 твл, объектив с 35 кратным трансфокатором. Скорость поворота камеры до 400 град/сек.
ohranivdome.net
