Photographie de solidification à grande vitesse : collision de gouttelettes d'eau, vol de poudre et synchronisation du flash stroboscopique au niveau de la microseconde

1. Subversion cognitive fondamentale : le moment de congélation dépend du "temps d'impulsion du flash", et non de la vitesse d'obturation

De nombreux débutants pensent que prendre des photos d'éclaboussures d'eau ou de poudre explosive nécessite un appareil photo avec une vitesse d'obturation de 1/8000 s ou même plus rapide :

1. Limites physiques de l'obturateur mécanique :

• La vitesse minimale de synchronisation du flash (X-Sync) de l'obturateur mécanique de l'appareil photo n'est généralement que de 1/200 s ou 1/250 s.
• Même s'il est ouvert au 1/8000s, le rideau de l'obturateur ne balaie le capteur que sous la forme d'une fente, et il faut encore plusieurs millisecondes pour balayer tout l'image. Les gouttelettes d'eau en mouvement à grande vitesse présenteront de graves taches et déformations sur les bords.

2. Durée du flash en microsecondes (Durée du flash) :

• Dans une pièce totalement obscure, la vitesse d'obturation est réglée sur 1 seconde ou B et le capteur attend dans l'obscurité.
• Activez instantanément le flash ! La décharge du flash émet de la lumière pendant une période extrêmement brève - généralement entre 1/10 000e de seconde et 1/40 000e de seconde (100 microsecondes à 25 microsecondes) !
• Le capteur est exposé momentanément pendant cet éclair de plusieurs dizaines de microsecondes, puis l'environnement retourne dans l'obscurité. C'est cette impulsion flash ultra-courte d'une microseconde qui « gèle complètement » les minuscules gouttelettes d'eau éclaboussant l'air avec la rigidité absolue d'un scalpel.

2. Vérification des paramètres Flash : évitement des pièges nominaux de l'industrie t0,5 vs t0,1

Lors de l'achat d'un flash pour une prise de vue à grande vitesse, vous devez clairement comprendre les normes de durée de décharge du flash :

1. Norme nominale t0,5 (extrêmement trompeuse) :

• Calculez le temps nécessaire pour que la puissance du flash passe du pic à 50 % d'énergie. À l'heure actuelle, il reste encore 50 % d'énergie résiduelle dans la queue qui continue de se décharger et de briller lentement. Le calcul avec t0,5 entraînera de graves artefacts de fin.

2. t0.1 Norme industrielle réelle (temps de solidification effectif réel) :

• Calculez le temps nécessaire pour que la puissance du flash diminue jusqu'à 10 % d'énergie, couvrant 90 % de l'énergie lumineuse de la décharge.
• Règle de fer : En cas de collision extrêmement rapide de gouttelettes d'eau ou de bris de verre, le temps t0,1 du flash doit être inférieur à 1/10 000 secondes !

3. Loi proportionnelle inverse de la puissance de sortie (puissance par rapport à la durée) :

• Les lampes à griffes ordinaires (telles que Godox V860 III / TT685) utilisent un circuit hacheur IGBT pour couper l'alimentation ;
• Lors d'une décharge à pleine puissance (niveau 1/1), le condensateur doit décharger toutes les charges, et t0,1 est extrêmement lent (environ 1/300 s) ;
• Lorsque la puissance est réduite à 1/64ème niveau ou 1/128ème niveau, la puce IGBT coupe violemment le circuit au moment où le condensateur est déchargé, et le temps d'éclair est instantanément compressé à un étonnant 1/20 000 s à 1/35 000 s !
• Conclusion : n'utilisez jamais la pleine puissance pour la photographie à grande vitesse ! La puissance doit être réduite à 1/64 et l'exposition compensée en augmentant l'ISO (comme ISO 400 ~ 800) et l'ouverture.

3. Dispositif expérimental et formule de collision de gouttelettes d'eau "Umbrella Collision"

Une seule gouttelette d'eau tombant dans l'eau ne fera qu'éclabousser une simple gouttelette d'eau en forme de colonne (colonne d'eau) ; pour prendre l'incroyable « parapluie couronne à double collision de gouttelettes d'eau » nécessite un contrôle de retard précis au niveau de la microseconde :

1. Contrôleur de vanne micro-goutte (tel que MIOPS/Splash Kit) :

• L'électrovanne laisse tomber la première goutte d'eau, ce qui remue une fine colonne d'eau qui rebondit à la surface de l'eau ;
• Avec un délai d'environ 80~120 millisecondes, l'électrovanne libère la deuxième gouttelette d'eau précise ;
• La deuxième gouttelette d'eau qui tombe a frappé de plein fouet le sommet de la première colonne d'eau montante dans les airs, et a instantanément explosé dans les airs et s'est déployée en un délicat parapluie d'eau aussi fin que les ailes d'une cigale, avec des bords de gouttes de perles concentriques !

2. Formule de viscosité physique et de tension superficielle du liquide :

• La tension superficielle de l'eau pure du robinet est trop élevée et la viscosité est faible, et les gouttelettes d'eau se briseront très rapidement lorsqu'elles entreront en collision.
• Formule secrète professionnelle : ajoutez un peu de poudre de gomme de guar ou de gomme xanthane comestible à l'eau tiède et ajoutez un peu de glycérine.
• Effet : Augmente considérablement la flexibilité, la ductilité et la viscosité du liquide. La zone du parapluie d'eau produit par la collision est agrandie trois fois. Le film d'eau est épais, limpide et difficile à briser.

4. Spécifications pratiques du processus complet de prise de vue en chambre noire

1. Position de la caméra et matrice d'éclairage (rétroéclairage latéral à trois lumières) :

• Montez l'appareil photo sur un trépied, utilisez un objectif macro 100 mm et passez en mise au point manuelle (MF). Insérez un cure-dent à l'endroit où tombent les gouttelettes d'eau, zoomez et concentrez-vous avec précision sur la pointe du cure-dent, puis retirez le cure-dent.
• Lumière A/B : placée à 45 degrés derrière les côtés gauche et droit de l'évier, équipée d'un filtre de température de couleur pour éclairer le tableau blanc de fond, soulignant le contour des gouttelettes d'eau translucides colorées.

2. Compte à rebours pour le lancement de la chambre noire :

• Éteignez toutes les lumières principales de la pièce, ne laissant qu'une lumière rouge très foncée dans la chambre noire ;
• Réglez l'appareil photo en mode M, ISO 400, ouverture f/16 (la grande profondeur de champ assure une clarté totale des gouttelettes d'eau), temps d'obturation réglé sur 1,0 seconde ;
• Appuyez sur le déclencheur de l'appareil photo et la porte B commence à s'exposer ;
• Démarrez le contrôleur de gouttes d'eau, l'électrovanne laisse tomber deux gouttelettes d'eau et le capteur photoélectrique détecte les gouttelettes d'eau et déclenche instantanément le flash sans fil ;
• Le flash est terminé, l'obturateur de l'appareil photo se ferme et l'exposition se termine. Un chef-d'œuvre d'art à grande vitesse, d'une clarté cristalline et ultra-réaliste, sans aucune trace, est né.

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