צילומהיר – high speed photography

High Speed Photography, מה זה בכלל? למה אנחנו צריכים את זה? מה ניתן לעשות עם זה?

אם לתרגם את המונח אני מניח שמה שיצא זה "צילום במהירות גבוהה" (צילומהיר) ומה זה אומר? זה אומר ללכוד רגעים שנורא קשה ללכוד, רגעים שקורים לחלקיק שניה בלבד, כמו מכת ברק או בלון מתפוצץ או שני טיפות מתנגשות אחת בשניה. הדרך היחידה לתפוס אותם היא בעזרת אינספור ניסיונות או חיישנים אלקטרוניים וטיפה פחות ניסיונות (למרות שלרוב זה עדיין הרבה), למה חיישנים? כי הזמן שלוקח לבן אדם ממוצע לקלוט ולהגיב הוא בין 250 ל 300 מילישניות, ובמונחי צילומהיר זה איטי להחריד.

בצילומהיר יש בעצם שני חלקים עיקריים, זיהוי הרגע, שנעשה על ידי חיישנים והקפאת הרגע, שנעשית בעיקר על ידי פלאשים.

בתמונה :  פנים של מישהו שחטף אגרוף, 70 מילישניות אחרי המכה, הפנים מעוותות מהמכה והמים משפריצים

הקפאת הרגע:

מה שכולנו עושים בצילום הוא בעצם מקפיאים את הרגע, והרגע מוקפא לאורך הזמן שבו התריס של המצלמה פתוח ואור חוזר ממה שמצלמים דרך התריס לחיישן. אם התריס יהיה פתוח קצת מדי, אור לא יכנס ולא נראה כלום, אם התריס יהיה פתוח יותר מדי, התנועה שאנחנו מנסים לתפוס תימרח (אני יוצא מנקודת הנחה שכל שאר הפרמטרים תקינים ולא תצא תמונה שרופה). במצלמת SLR  ממוצאת כיום מהירות התריס היא משהו בסביבות 1/4000 השניה, במצלמות ממש מתקדמות זה מגיע ל 1/16,000, לעומת זאת פלאש ממוצע מסוגל לירות במהירות של 1/40,000 שזה פי 10 מהר יותר ממצלמה ממוצעת. לכן בצילומי צילומהיר נשתמש בפלאש על מנת להקפיא את התנועה, פלאשים רגילים מתאימים לרוב הצילומים, למרות שיש דברים שאפילו 1/40,000 השניה לא מספיק מהיר כדי להקפיא ולמקרים כאלו נבנו פלאשים מיוחדים. נכתב על זה פה , אפשר לקנות אחד כזה, ואפשר לבנות אחד כזה, במקרה שתרצו לקנות תצטרכו להיפרד מהמון כסף וזה לפני שזה מגיע למכס, ובמקרה שתרצו לבנות אחד כזה תצטרכו להסתכן בסכנת מוות, וכמו שכבר אמרתי לרוב הדברים זה איננו נחוץ.

על מנת למצוא את מהירות הפלאש שלכם כל מה שצריך לעשות זה להיכנס לאתר היצרן ולחפש את הנתונים הטכניים של הפלאש, עוד דבר שניתן לעשות זה להיכנס לגוגל, ולכתוב את דגם הפלאש ו Flash duration, אחרי חיפוש קצר תמצאו טבלה שנראית משהו כמו זה (זאת הטבלה של הניקון SB 900)

1/880 sec. at M 1/1 (full) output 1/1100 sec. at M 1/2 output 1/2550 sec. at M 1/4 output 1/5000 sec. at M 1/8 output 1/10000 sec. at M 1/16 output 1/20000 sec. at M 1/32 output 1/35700 sec. at M 1/64 output 1/38500 sec. at M 1/128 output

מה שניתן לראות בטבלה, זה שאם נירה את הפלאש ב1/32 מהכוח שלו הוא ירה בדיוק במהירות של 1/20,000. עוד משהו שחשוב לזכור זה שאם מצלמים עם מספר פלאשים חשוב לראות את שני הטבלאות שלהם ולירות אותם במהירות זהה ככל הניתן. כי יכול שפלאש אחר ירה באותה מהירות (1/20,000) באחוז אחר מהכוח שלו.

בתמונה : בלון מלא במים נזרק ונחתך באוויר, מיקרופון בקרבת מקום מזהה את הצליל ומפעיל את הפלאשים, מה יוצר אפקט של יריית כדור מים

בעיה נוספת חוץ ממהירות תריס בחיבור המצלמה הוא שלכל מצלמה יש עיכוב בין הרגע שניתן האות החשמלי לבין הרגע שבו התריס נפתח, באנגלית זה נקרא Shutter lag, וניתן למצוא את הנתון הזה בנתונים הטכניים של היצרן או על ידי הכנסת דגם המצלמה והמילים Shutter lag בגוגל. כל מצלמות הSLR  היום תומכות בכבל חוטי, וכל כבל כזה ניתן "לשפץ" ולחבר לחיישנים על ידי זה שנגלה איזה חוט בתוך הכבל משמש למה, ניתן ללמוד הרבה באתר זה.

אבל בכל זאת ישנם מצבים שבהם חייבים לחבר לחיישנים את המצלמה ולא את הפלאש/ים. אלו מצבים שבהם צילום עם הפלאש הוא בלתי אפשרי, כמו למשל צילומי ברקים (מציבים חיישן אור, וכשיש ברק שמאיר את השמיים המצלמה מצלמת) או מצבים שלא חשוב להקפיא רגע מדויק (למשל מחברים למצלמה חיישן תזוזה על מנת להשאיר  את המצלמה בשטח ללילה ולצלם חיות שעוברות)

זיהוי התנועה:

אז מה כל הסיפור עם החיישנים?

החל משנות ה70 כל הפלאשים מתחברים למצלמה בעזרת מה שנקרא hot shoe  ("נעל חמה") הרעיון היה ליצור סטנדרט אחיד, לאחר מכן כשהתפתחה טכנולוגיית הTTL (שהפלאש מדבר ומתאם את העוצמה עם המצלמה) כל חברה פיתחה שיטת תקשורת משלה, לניקון יש את ה I-ttl  ולקנון יש את ה e-ttl  אבל עיקרון אחד ובסיסי של הhot shoe נשאר זהה, לא משנה מאיזה חברה הפלאש או מאיזה שנה הוא יוצר, והעיקרון הוא שעל מנת לירות את הפלאש יש לקצר בין הפין המרכזי לבין הגוף.

בתמונה שלושה פלאשים, הראשון הוא

national 201pe פלאש מרוסיה הקומוניסטית

השני הוא הניקון SB 25 משנת 1992

השלישי הוא הניקון SB 900 משנת 2008

ברגע שמקצרים בין הפין במרכז הפלאש (חץ אדום)

לגוף הפלאש (גוף הברזל או החלק המתכתי בצד)

(מסומן בחץ צהוב) הפלאש יורה.

זה כבר נותן לנו כמה אפשרויות מעניינות, למשל אפשר

לחבר חוט אחד למחבט בייסבול מתכתי וחוט שני לפחית

בירה, ברגע שניתן מכה עם המחבט לפחית יסגר

המעגל והפלאש ירה.

אם רוצים לקחת את זה צעד אחד קדימה, בונים מגעל

חשמלי עם חיישן כלשהו, שברגע שהוא מזהה את מה

שהוא אמור לזהות הוא מקצר בין שני החוטים,

למשל כשהוא שומע צליל כמו שמודגם בסרטון הבא

לבנות מעגל כזה זה לא הדבר הכי פשוט, אבל אפשרי וזה יותר קל ממה שזה נראה, יש ברשת מספר חברות או אנשים שמתעסקים בזה, ומהם ניתן ללמוד או לקנות את הציוד ואת החיישנים, הנה סקירה קצרה שלהם:

הגרסא הכי פשוטה – אתר שאני אישית למדתי ממנו המון, מכיל המון הסברים, סרטונים וסכמות חשמליות, ניתן גם להזמין מוצרים מהאתר, ועוד דבר מצויין באתר זה שהוא משתמש בציוד אלקטרוני בסיסי שאפשר לקנות בארץ ולהרכיב לבד, מומלץ למי שלא רוצה להשקיע הרבה כסף, פשוט ללכת לחנות אלקטרוניקה לקנות ולהרכיב לפי ההוראות.

הגרסא שלא מתביישת לקחת כסף – אתר שמוכר קופסא שניתן לחבר עליה מספר גדול של חיישנים, אבל לדעתי יקר מאוד, יותר מדי אפילו. זה די חוצפה לקחת 85 דולר על כבל שניתן להרכיב בבית משני כבלים שכל אחד עולה 3-4 דולר ומלחם.

הגרסא המקצועית מדי –ציוד שנראה נורא איכותי, ונראה שהוא בנוי נורא טוב, טיפה יקר, לטעמי יקר מדי, אין לי ניסיון עם הציוד הזה אבל ראיתי תמונות שצולמו בעזרתו והם הצליחו.

הגרסא ההגיונית הראשונה – גרסא שנראית נחמד, לא האופציה הכי זולה, אבל המחירים סבירים, יש המון אופציות של חיישנים ושל חיבורים.

הגרסא ההגיונית השניה (מה שיש לי) – אישית בחרתי בערכה הספציפית הזאת מכמה סיבות, היא נמכרת בשני גרסאות, אחת מורכבת והשניה להרכבה ברוח ה DIY (do it yourself), באתר ישנם הוראות ברורות להרכבה.

עוד משהו שנורא אהבתי זה שהכל בשיטת הקוד הפתוח ורוח שיתוף המידע, משהו שאין בקופסאות האחרות.

באתר ישנם הסברים איך להרכיב את הכבלים והחיישנים לבד, שכוללים שרטוטים חשמליים, קישורים לחנויות של קניית החלקים ועוד. ישנו פורום פורה שבו אנשים שואלים שאלות, מעלים רעיונות לשיפור, אנשים שטובים בתכנות משפרים את התוכנה של הקופסא, ואנשים שטובים באלקטרוניקה משפרים את החיישנים.

היתרון בציוד יותר מתקדם טיפה הוא שניתן לתכנת את החיישנים, למשל להגיב אחרי מספר מילישניות אחרי זיהוי הרעש, או לקבוע את סף התגובה שלהם.

בתמונה : בקבוק בירה בזמן שהוא מתנפץ

חיישנים נפוצים

חיישן קול – חיישן שמזהה רעש, טוב לצילומי דברים מרעישים, כמו בלון, או זכוכית נשברת. זה בעצם מיקרופון

חיישן אור – חיישן שמזהה אור, טוב לצילומי דברים שעושים אור, למשל אש או ברק.

חיישן לייזר – זה בעצם שדרוג קל של חיישן האור, מכוונים קרן לייזר מול חשיין האור ומתכנתים אותו כך שברגע שכמות האור שהוא קולטת יורדת הוא מפעיל את הצילום. מה שזה עושה בעצם זה בונה "מלכודת לייזר" כמו שרואים בסרטי שודדים, שכשמשהו עובר את הקרן זה מצלם. משמש צלמי טבע, שמאפשר להם להניח "מלכודות לייזר" בשטח במהלך הלילה. וככה ללכוד תמונות של חיות מסוכנות או נדירות בזמן שהם יושנים בנוחות. ניתן בעזרת כמה מראות לשדרג את החיישן ולבנות ממש ריבוע שאם משהו עובר דרכו זה נקלט ומצטלם. (הסבר בלינק זה)

חיישן תזוזה – כמו חיישן של אזעקה, ברגע שמזהה שמשהו זז בשטח מסויים הוא נותן פקודה לצלם, גם שימושי לצלמי טבע למינהם, ומאוד שימושי על מנת ללכוד רגעים שאין לנו כוח לחכות להם, פשוט מניחים ומכוונים ויכולים ללכת לעסוק בדברים אחרים.

חיישן מעבר (photogate) – חיישן שבעזרת מנורת אינפרא אדום וחיישן אינפרא אדום מזהה כשמשהו עובר דרכו, טוב לצילום דברים נופלים, יש אפילו שמצלמים טיפות בעזרתו (למרות שיש חיישן טיפות).

חיישן יריות – חיישן שדרכו יורים משהו (בדרך ככל מרובי אוויר) והוא מזהה את הקליע עובר בשני נקודות ולפי זה מחשב את מהירות הקליע, ולפי זה את הזמן שיקח לו להגיע למקום מסויים. הנה הסבר מפורט למי שמעוניין (ולא פוחד מקצת חישובים)

נקודת ההנחה היא שיורים משהו במהירות גבוהה ולמרחקים קצרים יחסית (בסביבות המטר מטר וחצי) ולכן בזמן הקצר הזה הקליע לא מספיק להוריד מהירות בגלל התנגדות אוויר, החיישנים קולטים כל הזמן את האור שבא מולם מהמנורות האינפרא אדומות (זה בכוונה בטווח האור הלא נראה כדי שאור רגיל לא יפריע לחיישן ואור החיישן לא יפריע לתאורה של הצילום) ברגע שמשהו עובר דרך החיישנים (הקליע) זה לוקח את הזמן בין ההופעה של הקליע בחיישן הראשון לבין ההופעה שלו בחיישן השני (רגע ההופעה זה הרגע שבו החיישן מפסיק לקלוט את האור). נגיד זה לוקח לו 0.0002 שניות, המרחק בין החיישנים הוא קבוע והוא 3 סנטימטר. הנוסחא לחישוב משהו שנע במהירות קבועה (נקודת ההנחה שלנו) היא מרחק(X) = מהירות(V) כפול זמן(T), נציב בנוסחא

X=VT

0.03_מטר = v*0.0002_שניה

V = 0.03/0.0002= 150 _{מטר לשניה}

עכשיו מדדנו לפני הצילום וגילינו שמה שאנחנו יורים בו נמצא במרחק 125 סנטימטר מקצה החיישן, הכנסנו את הנתון הזה לקופסא, הקופסא לוקחת את מהירות הקליע (בדוגמא שלנו 150 מטר לשניה) ומחשבת מתי לירות את הפלאשים

X=VT

1.25_מטר=150_{מטר לשניה}*T

T = 1.25/150 = 0.00833_שניות

מה שאומר במקרה הספציפי הזה הפלאש\ים ירו 83.3 מילישניות אחרי שהקליע יעבור בחיישן, וככה הוא מחשב לכל ירייה מחדש, מה שמבטיח צילום מוצלח כל פעם.

בתמונה : ביצה ממולאת בצבע מאכל אדום שנורת על ידי רובה חצים, צולם בעזרת חיישן היריות

חיישן טיפות – החיישן האהוב עלי אישית, חיישן שאני כל פעם משנה ומשדרג. הדבר הזה הוא לא בדיוק חיישן במובן הקלאסי, כי הוא לא חש משהו ואז מודיע, אלא מבצע משהו. מה הוא בעצם עושה? יש רכיב אלקטרוני שנקרא סלנואיד, זהו סוג של ברז חשמלי, הוא כל הזמן סגור וברגע שהוא מקבל זרם חשמלי הוא נפתח, בעזרת החיישן והקופסא ניתן לשלוט כמה מילישניות הברז יהיה פתוח, כמה מילישניות הוא יהיה סגור, כמה מילישניות הוא יפתח שוב ותוך כמה מילישניות לירות את הפלאש, מה שזה בעצם נותן לנו זה שליטה מלאה על טיפות ובעזרת זה ניתן ליצור התנגשות בין שני טיפות. איך עושים את זה? מצלמים טיפה אחת נופלת ומשנים את התזמון של הפלאשים במדרגות קבועות. למשל הנה סרטון שמכיל 50 תמונות, בין כל תמונה לתמונה הקפיצה היא 5 מילישניות.

עכשיו כשאני יודע באיזה תזמון הטיפה נופלת ובאיזה תזמון היא עולה חזרה לגובה שבו אני רוצה אותה, אני מחשב את ההפרש בין התזמונים ולפי זה יודע מתי לשחרר את הטיפה השניה, מה שמבטיח התנגשות

בתמונה : אחרי חיפוש ההפרשים, רגע ההתנגשות בין שני הטיפות

בתמונה : טיפת חלב פוגעת בטיפה חלב, מצולם עם שני פלאשים, אחד מאחורה עם ג'ל בצבע סגול ככה ואחד מקדימה עם ג'ל בצבע צהוב

ישנם עוד חיישנים ובעצם אפשר לבנות כל דבר שרוצים, למשל רעיונות שעלו אצל כמה מהאנשים שאני מכיר או ראיתי ברשת, חיישן רוח (שמזהה מתי יש רוח) חיישן לחות (לצילומי מזג אוויר למינהם) חיישן רעד (כשמשהו זז כמו ברעידת אדמה) חיישן הצתה(מערכת חשמלית שמציתה ניצוץ ולפי זה מצלמת, כשאני אחליט לצלם דברים עם חומר נפץ ביתי אני כנראה אבנה אחת כזאת)

טכניקה

אז הגענו למסקנה שפלאשים יותר מהירים מתריסים של מצלמות, אבל מה זה אומר באופן פרקטי? איך מצלמים צילומים כאלו?

דבר ראשון נורא חשוב לזכור שמה שמקפיא את התמונה זה הפלאש ולא התריס, ברגע שנזכור ונבין את זה כל השאר יגיע די בקלות.

עוד דבר שצריך להבין זה שמצלמים דברים לא דוממים, אלא דברים שבהם יש תנועה כלשהי שאנחנו רוצים ללכוד. ואנחנו צריכים לייצר את התנועה הזאת, למשל לפוצץ בלון, לשבור בקבוק זכוכית, לשחרר טיפות ואנחנו צריכים זמן על מנת לייצר את התנועה הזאת. ואת הזמן הזה אנחנו משיגים על ידי כך שאנחנו מצלמים את התמונות האלו בחדר או איזור חשוך ופותחים את הצמצם למספר שניות (אני בדרך כלל עובד על 2 עד 5) אבל אפשר גם עד אינסוף (bulb), בזמן הזה מבצעים את התנועה שצריך. החיישן או מערכת החיישנים קולטת את התנועה, או התגובה שהיא יוצרת (למשל צליל הבלון שמתפוצץ) ומפעילה את הפלאש\ים שיורים אור ומקפיאים את התנועה. ניתן גם לצלם בכמה מצלמות שונות את אותו הדבר. כל אחת בזווית טיפה אחרת.

בואו נראה איך עושים את זה אופן מעשי למשל תמונה של בלון מתפוצץ, שלב אחרי שלב :

שלב ראשון – מנפחים בלונים (ברבים כי זה לא כנראה ידרוש כמה ניסיונות)

שלב שני – ממקמים אותו בפריים לפי הצילום שרוצים להשיג, מאוד רצוי שזה יהיה מקום שניתן לשחזר ולמקם בו בלון אחר, מה שאני עושה זה אני מסמן את המקום, למשל עם חוט מהתקרה שאני מזיז לפני הצילום, כדי שיהיה קל למצוא את המיקום המדוייק שוב

שלב שלישי – ממקמים את החיישנים, הפלאשים והמצלמה

שלב רביעי – מסדרים את נתוני הצילום ככה שהתריס יהיה פתוח כמה זמן שצריך בשביל לבצע את התנועה, בדרך כלל הF  הוא די גבוה בסביבות ה16-18 והISO די נמוך בסביבות ה 100-200.

שלב חמישי – עוברים למצב פוקוס ידני ועושים פוקוס ידני על הבלון (ניתן לעשות פיקוס אוטומטי ואז לשנות בעדשה לפוקוס ידני אחרי שזה כבר מפוקס). אני אוהב שבמצלמה שלי (Nikon D500) יש פיקוס בlive view  מה שאני עושה זה משתמש בזה ועושה פיקוס ידני בעזרת אופציית הזום הדיגיטלי, ככה אני מתקרב לאובייקט ומתפקס. רצוי מרגע שהכל מפוקס לצלם בעזרת שלט (חוטי או אלוחטי) מכיוון שאפילו לחיצה על לחצן הצילום יכולה להזיז טיפה את המצלמה ולהוציא אותה מפיקוס.

שלב שישי – מכבים את האור ועושים צילום ניסיון "יבש" שזה בעצם צילום בלי התנועה, מה שצריך לצאת בצילום זה כלום, פשוט צילום שחור לגמרי, אם בצילום רואים את האובייקט אפילו באופן חלקי זה יכול ליצור בעיות ולגרום למה שנקרא חשיפה כפולה, שיראו את האובייקט לפני הפעולה ובמהלכה

שלב שביעי – עושים צילום נסיון רטוב, וזה אומר שבודקים בעצם את החיישנים, למשל אם אנחנו עובדים עם חיישן קול שאמור לזהות את הפיצוץ של הבלון אז אנחנו מצלמים ועושים רעש כדי לבדוק שהחיישן מזהה רעש ויורה את הפלאש/ים, בדרך כלל צריך לעשות כמה צילומים כאלו, על מנת לכייל את החיישן ועל מנת למקם את הפלאש/ים בדיוק במקומות הנכונים.

שלב שמיני – האור כבוי, מפעילים את המצלמה ומפוצצים את הבלון, מסתנוורים מהפלאש ורצים לראות מה יצא, נורא חשוב לזכור שכל עוד לא נסגר התריס לא להדליק את האור, כבר היו תמונות שנהרסו בגלל זה.

בסרטון : איך אני מצלם את חי מפוצץ בלון, בסוף יש תוצאות של צילומים, כולל צילום בלון מלא עשן

אפשר גם ללכת עם זה צעד קימה ולמלא את הבלון במים למשל…

בתמונה : בלון מלא מים מתפוצץ, המים עוד לא הספיקו ליפול, מה שיוצר כדור מים מוחזק בכף היד

לסיכום: אם יש לכם מצלמה, ורצון עז ללכוד רגעים שמעטים יכולים או סקרנות טבעית גדולה צילומים במהירות גבוה זה הדבר בשבילכם. אני קיבלתי את הקופסא שלי בדואר לפני כחודשיים, ומאז אני עושה ניסויים בכל רגע פנוי שיש לי. ואני מרגיש שלאט לאט אני מתחיל להבין את הדברים, המטרה היא למשוך את הטכנולוגיה לקצה, לצלם דברים בלתי אפשריים, ובו זמנית לפתח את זה באופן אומנותי ולנצל את הטכנולוגיה על מנת ליצור תמונות מדהימות ללא עזרת פוטושופ. לשאלות, הערות ושאר ירקות אתם מוזמנים לפנות עלי למייל djstalin@gmail.com.

בקרוב עוד הסברים על איך זה עובד, ממה זה בעצם בנוי והסברים על תמונות ואיך הן צולמו, מאמר זה גם עלה בלוג הישן שלי, בלוג פראבדה, ובעזרת השם יעלה באתר צילום די מרכזי בארץ בקרוב