أجهزة إلكترونيات

كيف يعمل التصوير السريع

كيف يعمل التصوير السريع

High-speed Photography

اعلانات جوجل

كيف يعمل التصوير السريع

التصوير يحفظ لنا ذكريات هامة في حياتنا، فالحياة تمضي بسرعة في الكثير من الأحيان ونحن نستمتع ببعض اللقطات التي نحفظها منها للذكرى. ولكن موضعنا اليوم مختلف حيث ان بعض اللقطات لا يمكن التقاطها بالطريقة العادية مثل سقوط قطرة ماء في حوض به ماء راكد أو رصاصة تنطلق من فوهة مسدس.

هل تساءلت عزيزي القارئ كيف تم التقاط هذه الصور؟ فهذه اللقطات تمر بسرعة كبيرة جدا يصعب علينا ان نسجلها باستخدام الكاميرات العادية المعروفة أو حتى بالعين المجردة. فمثلا لو فكرت في التقاط صورة لرصاصة فانك سوف تحصل على صورة للخلفية دون ان تظهر الرصاصة فيها لأنها تحركت بسرعة كبيرة جدا. كما لو قمت باستخدام كاميرا رقمية لالتقاط صورة لحركة أجنحة الطائر الطنان hummingbird فانك سوف تحصل على صورة مموهة جدا ولا يظهر فهيا جناح الطائر لسرعة حركته أيضا.

كيف يعمل التصوير السريع

لعلك عزيزي القارئ لاحظت صور مدهشة مثل صورة الرصاصة التي تخترق تفاحة وكيف ان جدار التفاحة ينفجر كما تعرض أيضا في مجلات عالم الطبيعة صورا لطائر في السماء وتستطيع ان تميز ريش أجنحته ولو حاولت ان تلاحظ هذه التفاصيل بالعين المجردة لما تمكنت من ذلك أبدا. والكثير من هذه الصور فهل لنا ان نعرف كيف تمكنوا من التقاطها؟

هذا هو فن التصوير السريع للأجسام المتحركة بسرعة كبيرة، والذي يعرف بتوثيق الأحداث التي لا تستطيع العين ملاحظتها. يستخدم العلماء التصوير السريع لدراسة الحركة الفيزيائية وقياس الظواهر المختلفة مثل التوتر السطحي surface tension أو تأثير الجاذبية gravitational effects. كما يستخدم التصوير السريع في العمليات العسكرية لتحديد مدى دقة الصورايخ والقذائف وتسجيل ما يتم بالتحديد داخل الانفجارات النووية. كما ان المصورون للأحداث الرياضية يستخدمون في بعض الأحيان التصوير السريع لتسجيل اللقطات المهمة في الألعاب الرياضية. كما ان التصوير السريع له جوانب فنية كثيرة تستخدم في المعارض الفنية وتعرض على صفحات المجلات.

الأشخاص الذين يستخدمون التصوير السريع في الغالب يحصلون على صور لم يكونوا قد تخيلوها من قبل، وهنا نتساءل ما هي الكاميرا اللازمة للتصوير السريع وهل هي مكلفة والكثير من المعلومات سوف تجدها في هذه المقالة من كيف يعمل التصوير السريع High-speed photography.

أساسيات التصوير السريع

لفهم مبدأ عمل التصوير السريع فانه من المهم في البداية ان نعلم بعض الأساسيات عن التصوير العادي باستخدام الكاميرا وقد سبق وان تحدثنا حول هذا الموضوع في كيف تعمل الكاميرا. والأفضل أن نركز على الكاميرا العادية manual single-lens-reflex (SLR) التي لا تعمل أوتوماتيكيا أو الكاميرا الرقمية.

كيف يعمل التصوير السريع

اعلانات جوجل

كاميرا عادية ونلاحظ ان غالق العدسة مفتوح

الجزء الأهم في الكاميرا هو العدسة lens. والعدسة قطعة زجاجية محدبة الشكل تعمل على توجيه الضوء الساقط من الجسم أو المشهد على شريحة الفيلم المثبت داخل الكاميرا. وللعلم فان كلمة photography كلمة يونانية تعني الرسم بواسطة الضوء.

فباستخدام الكاميرا كل ما عليك هو ان توجهها ناحية المشهد المراد تصويره والتقاط الصورة له وهنا يجب الانتباه لعاملين هامين هما:

(1) كمية الضوء اللازم دخوله من العدسة إلى الفيلم.

(2) مقدار الزمن اللازم للفيلم ليتعرض للضوء الساقط عليه.

كيف يعمل التصوير السريع

لحظة سقوط حجر في بركة ماء

اعلانات جوجل

العامل الأول يحدد مقدار الضوء الساقط على الفيلم وهذا يتم من خلال التحكم في فتحة العدسة aperture والتي تكون دائرية الشكل يمكن التحكم في مقدار اتساع فتحتها أو نقصانها. ويتم ضبط مقدار فتحة العدسة من خلال أرقام تعرف باسم f-stops تصف مقدار فتحة العدسة فكلما كانت قيمة f-stops كبيرة كانت الفتحة أضيق. فتحة f/11 تكون اصغر من f/8 وبالتالي فان كمية الضوء ستكون اقل.

أما العامل الثاني الذي يتحكم في زمن فتحة العدسة يسمى الغالق shutter وكلما كانت سرعة الغالق كبيرة كلما كان زمن فتحة العدسة اقل. ويقاس سرعة الغالق بأجزاء الثانية من 1/1000th جزء من الثانية إلى 1 ثانية.

الآن كيف يمكن استخدام هذين العاملين في التصوير السريع؟ هذا ما سوف نقوم بشرحه في الجزء التالي من المقال…

التصوير السريع: فترة بقاء ضوء الفلاش، سرعة الغالق وزمن التعريض.

لفهم كيف يعمل التصوير السريع دعنا نلقي بعض الضوء على العملية العكسية وهي التصوير البطيء long exposure photography. والذي يتضمن تعريض فيلم الكاميرا لفترة زمنية كبيرة تتراوح من 1/8 ثانية إلى عدة دقائق.

اعلانات جوجل

كيف يعمل التصوير السريع

تصوير بطيء لأحد شوارع استراليا

اعلانات جوجل

مشهد لازدحام مروري في الليل هو في الأغلب من نوع التصوير البطيء حيث تبدو مصابيح السيارات كخطوط طويلة تمر عبر الصورة. وهذا يحدث لان ضوء مصباح السيارة يمسح المشهد أثناء التقاط الصورة خصوصا إذا طالت مدة التعريض.

كيف يعمل التصوير السريع

لحظة انفجار بالون مملوء بالماء

أما إذا أردت ان تلتقط صورة رصاصة مثلا باستخدام طرقة التصوير البطيء فانك سوف تحصل على خط رفيع على الفيلم يكاد يظهر للناظر وهذا لان كمية الضوء التي انعكست عن الرصاصة إلى الفيلم ضئيلة جداً.

ولنجاح التصوير السريع فان هذا يعتمد على سرعة استجابة الفيلم للضوء وبالتالي فان التصوير السريع يعتمد كثيرا على الفلاش المستخدم لالتقاط الصورة، فاستخدام نبضة فلاش ذات فترة زمنية صغيرة وكمية ضوء كبيرة. لان عملية التصوير السريع في الأغلب تلتقط في الظلام في هذه الحالة فان غالق الكاميرا يترك مفتوحاً بينما تلتقط الصورة فإذا لم يكن هناك ضوء كانت الصورة سوداء تماما أما إذا تم تسليط نبضة ضوء قوية ولفترة زمنية صغيرة تصل إلى 30ms فان هذا الضوء يكون كافيا لمسح جسم متحرك بسرعة مثل الرصاصة.

كيف يعمل التصوير السريع

الفلاش المستخدم للحصول على نبضة ضوء قوية ولفترة زمنية قصيرة

والسؤال الأهم الآن هو كيف يستطيع المصور أن يضبط تشغيل الفلاش مع حركة الرصاصة أمام الكاميرا؟ وهذا ما سوف نوضحه في الجزء التالي من المقال.

التصوير السريع: الرصد والتزامن والتصوير

للحصول على صورة نقية للحظة صغيرة من الزمن هناك ثلاثة عوامل مهمة يجب ان تعمل مع بعضها البعض وهي

(1) الرصد detection

(2) التزامن synchronization

(3) التصوير imaging

لان المشهد الذي يتم تصويره يتحرك بسرعة كبيرة جدا يصعب على العين ان تلاحظه أو تتنبأ به فان رصد الحركة عن بعد هو الحل الأنسب لهذه الحالات. وهذا يعتمد على الحدث نفسه الذي سيتم تصويره وذلك عن طريق تثبيت مجسات معينة تعمل على تشغيل الفلاش في اللحظة المناسبة لالتقاط الصورة، وقد تعتمد هذه المجسات على رصد الصوت أو الاهتزاز وبناء عليه تصدر إشارة كهربية للفلاش يضيء فتلتقط الصورة.

كيف يعمل التصوير السريع

الصوت الصادر عن المسدس يعمل على تشغيل الفلاش لالتقاط الصورة

المجسات الصوتية sound triggers هي الأكثر استخداما في التصوير السريع، وذلك لأنها سهلة التصنيع والاستخدام. ويتكون كل مجس صوتي من ثلاث أجزاء رئيسية هي الميكرفون microphone ومكبر amplifier ومقوم من السليكون بعرف باسم silicon-controlled rectifier (SCR).

وعوضا عن استخدام ميكرفون عادي فان المصورون يستخدمون ميكرفون عبارة عن رقيقة من البيزوالكترك piezoelectric film، وهي أداة حساسة جدا للتغيرات في الضغط الناتج عن الأمواج الصوتية وتستجيب بسرعة للأصوات الحادة مثل انفجار بالون أو كسر كوب من الزجاج، يلتقط هذا الميكرفون الصوت الإشارة ويقوم المكبر بإرسال إشارة كهربية إلى SCR. يكون الـ SCR متصلاً مع ضوء الفلاش ليعطي نبضة ضوئية في اللحظة المطلوبة. فإذا كان الجسم المراد تصويره في غرفة مظلمة فان غالق الكاميرا يكون مفتوحا بدون أن يتعرض الفيلم لأي ضوء حتى ينطلق ضوء الفلاش لتصوير الحدث المطلوب.

أما إذا كان التصوير للحدث في الخارج أي في ظل وجود ضوء خارجي فان توقيت فتح الغالق يجب ان يكون متصلا ومتزامنا مع ضوء الفلاش.

كما انه يجب اختيار نوع الفيلم المستخدم للتصوير السريع بحيث يكون عالي الحساسية للضوء وهذا محدد من خلال رقم ISO لكل فيلم أي International Organization for standardization وكلما كان رقم ISO قليل كلما كانت حساسية الفيلم للضوء اقل ويفضل في حالة التصوير السريع استخدام أفلام ذات ISO800 علما بان التصوير العادي يستخدم أفلام ISO100.

وفي النهاية فان التصوير السريع يحتاج إلى إعداد وتجهيز جيد وقد يتطلب الأمر التقاط مئات الصور للحصول على صورة واضحة لقطرة ماء تسقط في كوب ماء وأحيانا يتدخل الحظ من أول مرة للالتقاط صورة رائعة.

وهذه بعض الصور التقطت بواسطة التصوير السريع

كيف يعمل التصوير السريع

كيف يعمل التصوير السريع

كيف يعمل التصوير السريع

كيف يعمل التصوير السريع

كيف يعمل التصوير السريع

كيف يعمل التصوير السريع

ولمزيد من المعلومات يمكنك الاطلاع على المواضيع في الروابط التالية:

كيف تعمل الكاميرا

كيف تعمل الكاميرا الرقمية

كيف يعمل فيلم الكاميرا

كيف يعمل الفلاش

كيف يعمل نظام الاوتوفوكس في الكاميرا

والى اللقاء مع مقالات جديدة

د. حازم فلاح سكيك

الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر – غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى