Проблематика довжини імпульсу в сучасній цифровій фотографії

ВСТУП

Проблематика довжини імпульсу в сучасній цифровій фотографії.

Загальна характеристика роботи

Зупинити мить - це основна ідея фотографії з моменту її зародження. З часів створення першого фотознімку пройшло дуже багато часу, але ідея зупинити, заморозити мить і до цього часу не втратила своєї актуальності, а сьогодні з розвитком технічної думки, надає нові неймовірні можливості в сфері творчої реалізації.

В сучасному швидкому та мінливому світі нових технологій та можливостей можна досягти неймовірних результатів при роботі з штучними джерелами світла, якщо трошки заглибитись в технічні особливості сучасного обладнання та опанувати найскладніший в сучасній фотографії прийом повної заморозки динамічних сцен.

Складність цього процесу полягає в тому, що на даний момент майже не існує ніяких посібників або матеріалів які б дали змогу опанувати в повній мірі цей досить складний розділ сучасної студійної фотографії.

Але ми будемо виходити з того, що самі складні завдання завжди мають самі прості рішення.

                Температура кольору в штучних та природних джерелах світла.

В часи аналогової (плівкової) чорно білої фотографії вимоги до джерел освітлення були не високими. Не мало особливого значення яка температура кольору у того чи іншого джерела освітлення, оскільки чорно біла фотографія ще не мала кольору. В ті часи використовувались переважно галогенові, або старого покоління імпульсні джерела освітлення, які мали або плаваючу температуру кольору переважно в теплому спектрі або близьку до сучасних цифрових вимог у випадку з імпульсними джерелами.

Температура кольору, це наріжний камінь в сучасній цифровій, кольоровій фотографії, тому з цим питанням ми маємо розібратись більш детально оскільки ми будемо використовувати ці терміни та знання подальшому в даній роботі.

Отже, температура кольору - це характеристика, яка визначає кольорову тональність властиву конкретному джерелу штучного світла.

Температура кольору визначається в одиницях виміру, яку називаються Кельвіни, та позначаються скорочено літерою К. Зазвичай, за характеристикою температури кольору, визначають тепле, холодне та нейтральне світло.

А зараз давайте систематизуємо відомі нам джерела штучного та природного освітлення в залежності від значення температури кольору:

• Те, що ми називаємо теплим світлом (діапазон 1500К-3200К)

• Лампи розжарювання 60-100Вт- 2600К-2800К
• Сонячне світло в час сходу або заходу - 3200К-3500К

• Нейтральне світло (діапазон 4500К-6500К)

• Денне світло в ясну, сонячну погоду -4500К-5000К.
• Денне світло, коли на небі є хмари, які закривають сонце - 5500К.
• Фото спалах - 5500К

• Холодне світло (діапазон 6500К- 15000К)

• Денне світло в похмурий день, коли небо затягнуте хмарами - 6500К-7500К
• Ясне, чисте небо взимку вдень - 15 000К.

Цікава інформація: температура кольору на поверхні Сонця становить близько 5800К, але проходячи крізь атмосферу Землі може змінюватись від 2800К, в час сходу та заходу, та до 6500К в похмурий, хмарний день.

                     Типи та види джерел штучного освітлення 

• Галогенові джерела штучного освітлення.

Основна специфіка даного типу джерел освітлення полягає в тому, що вони мають плаваючу температуру кольору в залежності від потужності. На мінімальному значенні близько 3200К та на максимальному 3500К. Даний тип штучного освітлення мав широке поширення в часи аналогової ч/б фотографії, та на даний час майже не використовується.

• Флуоресцентні джерела світла. Це джерела, які мають газорозрядну систему, мають гарну енерго ефективність, низьку температуру роботи та температуру кольору 5500К що відповідає вимогам сучасної цифрової фотографії. Широко використовуються при фото-відео зйомці та в блогінгу.

• Світлодіодні джерела - це найсучасніші джерела постійного штучного освітлення. Мають максимальну енерго ефективність та дуже широко використовуються. З переваг можна виділити також можливість плавного регулювання температури кольору в діапазоні від 3200К до 5500К.
• Імпульсні джерела штучного світла. На цьому виді штучного освітлення ми зупинимось більш детально, оскільки це і є основою нашої роботи.

Імпульсні джерела світла, їх склад, особливості та специфіка застосування.

З часів створення перших фотоапаратів виникало питання - яким чином можна ефективно, якісно, а головне не дорого підсвітити об’єкт зйомки. Наші пращури знайшли досить оригінальний та простий спосіб. На спеціально підставку, яка знаходилась в руці фотографа насипалась магнієва стружка, яку підпалювали після того, як фотограф відкривай кришку об’єктива. Ми навіть можемо згадати фразу тодішніх фотографів: «Увага, зараз вилетить пташка!». Під пташкою мався на увазі яскравий спалах від згорання магнію. Це були дивовижні часи, коли фотограф сприймався оточуючими як чародій.

Всі ми бачили, як працює фотоспалах, але ми ніколи не придавали значення наскільки це складний прилад та скільки він має особливостей застосування, та специфіки в технічних характеристиках.

Отже, якщо максимально простими словами, то основою спалаха є ємності з електролітом (також ми називаємо їх конденсатори), які здатні накопичувати електричку енергію та видавати її миттєво за короткий проміжок часу. За допомогою кільцевої лампи яка обладнана двома електродами ми отримуємо електричний розряд, який і служить нам джерелом світла.

В залежності від типу імпульсного спалаху імпульсні лампи можуть бути різних видів та розмірів, але незмінною є їх будова. А це скляна оболонка з викачаним повітрям, та закачаним інертним газом, два електроди, які приєднані до конденсаторів, металева обмотка та тиристор, який дає сигнал на спрацювання.

Довжина імпульсу як шлях до заморожування зображення.

Напевно кожен з вас бачив таке атмосферне явище, як блискавка? Але чи замислювались ви колись, скільки часу триває електричний розряд? Мить, доля секунди, душе швидко…Напевне так? Але для даної роботи нам треба повністю заморозити динамічний об’єкт. Як виявляється, електричний розряд триває досить довго для того, щоб досягти повного замороження. Цей час складає стандартно близько 1/800 секунди. На перший погляд здається, що це неймовірно швидко, але в цьому випадку у нас вийде досить розмите зображення в тих місцях, де рух найбільше виражено. Ось наприклад:

Для повної заморозки зображення нам знадобиться довжина імпульсу щонайменше 1/10 000 сек. або навіть коротше. Сучасне освітлювальне обладнання дає нам можливість отримати таку довжину імпульсу, але тут є також певні нюанси. Давайте розберемося з цим більш детально. Отже повернемося до імпульсних ламп.

Як ми зазначали вище, конденсатори передають електричний струм на електроди 1 та 2. В результаті відбувається електричний розряд, який проходить від електрода 1 до електрода 2 по дузі.

На малюнку ми бачимо умовне позначення t, що означає час. В технічних характеристиках виробників освітлювачів ми також бачимо позначення t=0,5 та t=1.

Наприклад довжина імпульсу прибору Н=1/10 000 сек. при t=0,5. Це означає, що електричний розряд за 1/10 000 сек. досягає середини лампи.

Це є піком імпульсу, місцем де імпульс досягає максимальної потужності та яскравості.

Якщо виробник вказує довжину імпульсу яка t=1, то це означає, що це час, за який імпульс проходить від електрода 1 до електрода 2.

Але слід відзначити, що після піку йде затухання як вказано на малюнку нижче. Тож більш коректним на мій погляд є показник довжини імпульса виходячи зі значення t=0.5.

Слід зазначити, що є певна специфіка - найкоротша довжина імпульсу досягається при самій мінімальній потужності приладу. При практичній реалізації ми будемо враховувати цей нюанс.

Наприклад: при мінімальному значенні потужності спалаху довжина імпульсу буде складати 1/10 000 сек. а при максимальному значенні 1/1000 сек. Різниця в 10 разів. Слід враховувати цей нюанс.

Розділ 2. Практична робота

Для виконання практичної роботи треба підійти дуже виважено, правильно підібравши обладнання яке відповідає нашому завданню, а саме, заморозити динамічну сцену. Для того, щоб експеримент був максимально наглядним ми будемо використовувати максимально динамічну сцену з використанням підручних приладів та предметів. Також, для того, щоб отримати максимально ефектний знімок буде використано один невеликий лайфхак, про який детально розповім пізніше. 

Обладнання для практичної роботи.

Отже, як було зазначено в розділі 1, для заморожування динамічних сцен треба щоб довжина імпульсу була не довшою ніж 1/10 000 секунди приблизно. З того обладнання, яке я змогла знайти для виконання даної роботи це прилад CononMK DD400S, який має максимальну потужність 400 Джоулів/секунду (Ws) та найкоротшу довжину імпульсу 1/9600 сек. при t=0,5.  З розділу 1 ми пам’ятаємо, що найкоротша довжина імпульсу досягається при мінімальному значенні потужності приладу. Отже, ми маємо граничний показник в 1/9600 сек. який не гарантує ідеального результату, отже без лайфхаку нам точно не обійтись.

Для синхронізації спалаха з фотоапаратом ми будемо використовувати самий простий радіо синхронізатор Menik T-10 та саму просту аматорську фотокамеру Nikon D3200 з комплектною лінзою 18-55.

Також, для практичної роботи нам знадобиться фото зона збудована власними руками та з використанням підручних засобів, таких як чорний фон, дерев’яний стержень так квітка з квіткового магазину;)

Хід виконання та етани практичної роботи.

• Для виконання практичної роботи ми побудуємо невеличку фото зону.
• Встановлення та налаштування обладнання
• Встановлення та прилаштування об’єкта
• Розпилення рідини на об’єкт (лайфхак)
• Процес фотозйомки.

Отже ідея полягає в наступному: для виконання практичної роботи ми використовуємо квітку, яку фіксуємо на дерев`яний стержень, який, в свою чергу ми будемо крутити рукою з іншої сторони. Квітку ми змочуємо рідиною. В момент коли починаємо крутити стержень квітка починає обертатись розбризкуючи рідину зі своїх пелюсток. Цей момент ми фіксуємо на фотокамеру.

Лайфхак.

Отже, як ми зазначили в Розділі 1, для ідеальної практичної реалізації нам потрібне обладнання з довжиною імпульсу, що є коротшим за 1/10 000 сек. Мені нажаль не вдалось знайти таке обладнання, а довжини імпульсу 1/9600 сек. може не вистачити. Отже, для того щоб уповільнити рух крапель я використала не звичайну воду, а розчин гліцерину. Він, завдяки набагато більшій щільності, має значно уповільнити рух крапель та дасть змогу заморозити динамічну сцену навіть з довжиною імпульсу в 1/9600 сек.  

Висновки.

Отже в результаті даної роботи ми розібрались що таке температура кольору, а також що електричний розряд має свою довжину. Навчились визначати яка довжина імпульсу є достатньою для замороження динамічних сцен, як орієнтуватись в технічних характеристиках складних освітлювальних приборів та використовувати їх можливості на практиці. Унікальність цієї роботи полягає в тому, що вона дає просте розуміння досить складних фізичних процесів та викликає інтерес до неймовірного світу складної студійної фотографії.

Автор: Шпильова Анна (Мала Академія Наук України)

Список використаних джерел.

1. Вікіпедія «Цветовая температура»
2. Как заморозить движение https://photowebexpo.ru/
3. Альбрехт Рисслер «Мова композиції»
4. Петро Фісун «Від простого до складного»
5. Роберт Шаффлботем «Photoshop CC для початківців»
6. Світлана Пожарська «Фотомастер»
7. Майкл Фріман «вигляд фотографа»