Wie kann ich „Geisterbilder“ von Wassertropfen reduzieren?

Das Einfrieren der Bewegung hat mehr mit der Dauer des Lichts zu tun als mit der Verschlusszeit. Bei einer kontinuierlichen Lichtquelle ist die einzige Möglichkeit, die Dauer zu verkürzen, natürlich der Verschluss, aber wenn Sie das Licht steuern, ist das eine ganz andere Geschichte.

Die Technik, die ich verwende, um die Bewegung von etwas wie Wasser einzufrieren, erfordert einen sehr dunklen Raum, eine (fast) lange Verschlusszeit und einen sehr kurzen Blitz (normalerweise außerhalb der Kamera). Mein typisches Setup für Wassertropfen ist:

1. Dunkler Raum, Keller eignet sich gut dafür.
2. 1 Sekunde Verschlusszeit bei niedrigstem ISO (normalerweise 100, obwohl meine K-5 nur 80 erreicht).
3. Auf einen Hintergrund gerichteter Blitz auf 1/64 oder 1/32 eingestellt.
4. Funkauslöser mit Prüftaste.
5. Kabelauslöser für die Kamera.

Was ich dann tun werde, ist den Auslöser auszulösen und dann den Blitz manuell auszulösen. Es wird ein paar Versuche brauchen, aber im Allgemeinen kann ich mit dem Ansatz eine sehr hohe Erfolgsquote erzielen. Ein Beispiel für ein Endergebnis ist in meinem Flickr-Stream zu sehen und ich habe viel mehr Details auf meiner Website .

Als Anmerkung denke ich, dass HSS es für Sie tatsächlich noch schlimmer macht. Die Verwendung von HSS verursacht Lichtimpulse, und da es auf die Dauer ankommt, werden Sie eine Reihe von Daueraufzeichnungen auf Ihrem Bild haben. Das wird nicht helfen.

Ich glaube nicht, dass HSS dafür der richtige Ansatz ist. (Ich formuliere einige Notizen aus früheren Kommentaren neu , die ich gemacht habe und die vielleicht eine angemessene Antwort verdienen.)

Grundsätzlich ist die Blitzsynchronzeit die schnellste Dauer, für die der gesamte Sensor mit einem Schlitzverschluss (wie er in modernen dSLRs zu finden ist) belichtet wird. Bei höheren Verschlusszeiten bewegt sich ein Schlitz zwischen dem ersten und dem nachfolgenden Verschlussvorhang über den Sensor und belichtet jeweils nur einen Teil davon. Dies ist normalerweise schnell genug, um keine Verrücktheit zu verursachen, aber ein Blitzimpuls ist noch kürzer. Das bedeutet, dass ohne HSS nur der Teil des Rahmens richtig beleuchtet wird, wenn die Blitze ausgelöst werden. Außerhalb dieses Bandes werden Sie unterbelichtet.

Lassen Sie den Blitz für eine Sekunde beiseite. Wenn sich Ihr Motiv sehr schnell bewegt, kann das sich bewegende Objekt tatsächlich verzerrt werden, da sich nicht das gesamte Bild auf einmal bewegt. Der Wikipedia-Artikel zur Verschlusszeit zeigt ein Beispiel für diesen Effekt bei Hubschrauberblättern .

Während also kurze Verschlusszeiten Bewegungen einfrieren können, tun sie dies bei einem Schlitzverschluss möglicherweise auf seltsame Weise. Es ist besser, einen schnellen Blitzimpuls zu verwenden, um das gesamte Bild auf einmal zu belichten.

HSS arbeitet mit kurzen Verschlusszeiten, indem es über einen längeren Zeitraum sehr schnell pulsiert und so effektiv ein kontinuierliches Licht emuliert. (Und vor allem verringert dies die verfügbare Leistung. Mehr dazu ein paar Absätze weiter unten.) Bei sich schnell bewegenden Motiven kann die Tatsache, dass das HSS-Licht nicht wirklich kontinuierlich ist, jedoch, wie Joanne C betont , eine Ursache sein Mehrfachbelichtungs-Strobe-Effekt.

Aber selbst wenn man das nicht berücksichtigt, erlaubt es HSS nicht, die effektive Dauer einer Belichtung zu verkürzen, es sei denn, das Umgebungslicht ist überwältigend.

Normalerweise hat die Verschlusszeit beim Blitzen nur einen unwesentlichen Einfluss auf die Belichtung, weil der Blitzimpuls im Verhältnis zum Umgebungslicht so kurz und so hell ist. Wenn Ihr Blitzimpuls ¹⁄₁₀,₀₀₀tel einer Sekunde dauert, spielt es keine Rolle, ob der Verschluss für ¹⁄₃₀0tel oder ¹⁄₁₈₀tel einer Sekunde um diesen Impuls herum geöffnet ist – nur die Blitzdauer hat einen merklichen Effekt. (Es sei denn, das Umgebungslicht ist sehr, sehr stark.)

HSS ändert dies im Grunde wieder so, wie es ohne Blitz ist. Da das Licht während der gesamten Belichtungsdauer eingeschaltet ist, bestimmt die Verschlusszeit sowohl Ihre Bewegungsstoppfähigkeit als auch die vom Blitz verfügbare Leistung.

Also, warum ist das alles wichtig?

In erster Linie: Die kürzeste Verschlusszeit Ihrer Canon 1000D beträgt ¹⁄₄₀₀₀tel Sekunde, während die Blitzdauer Ihrer 430EX bei der niedrigsten Leistung (ohne HSS) etwa dreimal kürzer ist. Canon veröffentlicht die Specs leider nicht, aber das ist typisch für die T.1-Dauer dieser Blitzklasse. (Da es sich um eine steile Kurve handelt, ist es schwierig, genau zu entscheiden, wann es sinnvoll ist, die Messung zu starten und zu stoppen – T.1 ist der nützlichste Standard, aber T.5-Zahlen werden normalerweise angegeben. Diese Tangente ist wahrscheinlich eine ganz andere Frage!)

Wie auch immer, der Punkt ist: Wenn Sie die Bewegung über ¹⁄₄₀₀₀stel einer Sekunde hinaus einfrieren möchten, müssen Sie einen Blitz (mit reduzierter Leistung) verwenden. Wenn dafür zu viel Umgebungslicht vorhanden ist, stecken Sie ziemlich fest – aber HSS wird keinem wirklich helfen.

Lassen Sie mich fortfahren und dies mit einigen Zahlen zeigen:

Bei einem normalen Sichtfeld (50 mm-e) hat Ihr Blitz eine Leitzahl von 34 Metern – eine anständige Leistung. Aber nur das Einschalten von HSS reduziert dies auf 17. Da die Blitzleistung relativ zu GN im Quadrat ist, bedeutet dies, dass allein die Verwendung von HSS den Ausgangspegel des Blitzes um zwei Stufen reduziert hat. Angenommen, Blende und ISO sind bereits dort, wo Sie sie haben möchten, müssen Sie die Verschlusszeit viermal verlängern. Dies ist eindeutig kontraproduktiv für das Ziel, Bewegung einzufrieren.

Aber es ist noch schlimmer! Diese Leitzahl von 17 gilt nur für eine HSS-Blitzdauer, die einer Verschlusszeit von ¹⁄₂₅₀ entspricht. Wenn Sie schneller fahren, schneiden Sie das "kontinuierliche" HSS-Licht immer mehr ab und reduzieren die Leistung weiter. Wenn Sie bei ¹⁄₄₀₀₀tel einer Sekunde angelangt sind, sehen Sie eine Leitzahl von etwa 4! Das ist ungefähr ein Zehntel der Leistung, die Sie mit dem eingebauten Aufklappblitz der Kamera erzielen würden, und _ungefähr die Leistung, die Sie mit Ihrer 430EX in der niedrigsten manuellen Einstellung von ¹⁄₆₄ Leistung erhalten würden – was wiederum ergibt ein Blitzimpuls, der etwa 3-mal schneller ist als Ihre kürzeste Verschlusszeit.

Also: Das ist eine wirklich lange Art zu sagen, dass die Verwendung von HSS nicht zu Ihren Gunsten funktioniert.

Wenn das Umgebungslicht sehr stark ist und Sie für eine gute Belichtung Fülllicht in Kombination mit einer kurzen Verschlusszeit benötigen, kann HSS sehr nützlich sein.

Die Verwendung einer DSLR (oder SLR) ist nicht die Antwort für diese Art von Projekt. Keine Kamera mit Schlitzverschluss reicht aus. Sie benötigen eine der Kameras, die Zentralverschlüsse verwenden, die bei hohen Geschwindigkeiten genau mit dem Blitz synchronisiert werden können, damit Sie keine geometrischen Verzerrungen des Schlitzverschlusses Ihrer sich bewegenden Motive erhalten. (Google nach Verzerrungen des Schlitzverschlusses, um zu sehen, wovon ich spreche.) Andernfalls können Sie weder Größen noch Flugbahnen genau messen.

Hier ist ein gutes Beispiel dafür, wovon ich spreche:

Sie können die Rotorbreite dieses Hubschraubers nicht genau messen und insbesondere nicht seine Form. Wenn Sie genau hinsehen, werden Sie sogar bemerken, dass der Heckrotor um 90 Grad anders ausgerichtet ist als sein eigener Schatten auf dem Boden. Tut mir leid, eine Schlitzverschlusskamera kommt nicht in Frage, wenn präzise Messungen für Hochgeschwindigkeitsmotive erforderlich sind. Sie können einfach nicht das Notwendige tun. Nicht wenn etwas anderes als ein Hochgeschwindigkeitsblitz die einzige Lichtquelle ist, die das Motiv in einer sehr dunklen Umgebung beleuchtet. Es ist ihnen physikalisch unmöglich, ein genaues Bild von sich schnell bewegenden Motiven aufzunehmen.

Auf dieser Seite http://chdk.wikia.com/wiki/Samples:_High-Speed_Shutter_%26_Flash-Sync finden Sie eine zuverlässige Methode, mit der jeder unter allen Lichtverhältnissen, sogar unter, Aufnahmen von nur 1/60.000stel Sekunde machen kann helles Sonnenlicht, mit über 60 Modellen leicht verfügbarer und relativ preiswerter Kameras. Es ist kein zusätzlicher Hochgeschwindigkeitsblitz erforderlich. Verwenden Sie einfach den eingebauten Blitz in einem der Kameramodelle. Interessant ist auch, dass spezielle und teure Hochgeschwindigkeitsblitzgeräte normalerweise keine Blitzdauer haben, die viel kürzer als 1/20.000 Sekunde ist.

Überraschenderweise berichtete eine Person sogar, dass sie mit einem bestimmten Kameramodell und einer externen Blitzanordnung Belichtungsgeschwindigkeiten von bis zu 1/224.000stel Sekunde erreichte, wie auf dieser Seite erwähnt http://chdk.wikia.com/wiki/CameraFeatures (Unter Notation 5.)

Jetzt, da Ihr Beispielbild tatsächlich sichtbar ist, denke ich, dass Ihr Problem möglicherweise darin besteht, dass Ihre Schärfentiefe zu gering ist. Ihre "Geister"-Tropfen sehen aus, als wären sie Punktlichtquellen aus den Reflexionen Ihres Sprays im unscharfen Bereich. Wenn Sie Ihr Objektiv abblenden, können Sie dies möglicherweise reduzieren/vermeiden.

Möglicherweise müssen Sie jedoch Ihren ISO-Wert erhöhen, um das Abblenden zu überwinden.

Sie erwähnen, dass Sie die Partikelgröße messen möchten. Das ist eine ziemliche Herausforderung!

1. Die klassischen Methoden, um die Partikelgröße zu erhalten, bestehen darin, die Partikel direkter aufzulösen, dh die höchste Auflösung auf der Ebene der Düse und des Strahls zu erhalten, oder einen Weg zu finden, die Helligkeit auf dieser Ebene zu steuern und die Helligkeit unter Verwendung einiger Annahmen wie z ein kugelförmiges Teilchen. Es gibt auch Beugungsmethoden, aber es sieht so aus, als hätten Sie sich für die direkte Fotografie entschieden. Sie müssen auch diesen Ansatz kalibrieren - Sie könnten versuchen, NIST-Standardpulver mit sehr gut definierten Partikelverteilungen zu erhalten.

2. Eventuell hilft es, eine definierte Messebene zu beleuchten und zu fotografieren. Ein Ansatz dafür ist, nicht an der gleichen Stelle wie das Objektiv zu blitzen, sondern ein Lichtblatt von der Seite, oft erzeugt mit Laser und Zylinderlinse oder Flutlicht und Fresnel-Linse. Ein Beispiel dafür in großem Maßstab finden Sie unter https://cse.umn.edu/news-release/new-study-uses-blizzard-to-measure-wind-turbine-airflow/ . In Ihrem Fall könnten Sie die Ebene der Folie parallel oder senkrecht zur Achse des Strahls platzieren und versuchen, dort abzubilden - achten Sie jedoch auf die Dämpfung durch die Partikel außerhalb der Folie.

3. Sie können Ihr Lichtblatt pulsieren lassen, um die Bewegung einzufrieren, und eine relativ lange Belichtung beibehalten, um die Synchronisierung von Verschluss und Licht zu erleichtern. Beachten Sie jedoch, dass eine lange Belichtung die Detektoren sättigt und es schwierig macht, Helligkeit und Größe in Beziehung zu setzen. Sie werden am Ende nicht in der Lage sein zu sagen, wie viele Ihrer Partikel eine bestimmte Größe überschreiten.

4. Wenn Sie wirklich Größenverteilungen benötigen, müssen Sie möglicherweise darüber nachdenken, dieses Spray in einen einzelnen Tröpfchenstrom umzuwandeln. Sie müssten an Dinge wie Absetzkammern, Luftdüsen und Vakuumpumpen denken, um einen einzelnen Strom zu erzeugen, der einen CCD-Sensor passiert.

Ich war mir bei Ihrer Bewerbung nicht sicher. Wenn es sich um einen akademischen oder berufsbezogenen Bereich handelt, interessieren Sie sich möglicherweise für die Forschung in diesem Bereich für Pharmazeutika, 3-D-Druck, Malerei und viele andere Anwendungen. Eine schnelle Suche nach "Droplet Stream Size Characterization" hat mir geholfen, dieses Papier zu finden, und es gibt andere, auf die dort verwiesen wird, die hilfreich sein könnten.