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Benötigte Lichtmenge bei Highspeedkamera



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Reley
Beiträge: 3

Benötigte Lichtmenge bei Highspeedkamera

Beitrag von Reley »

Hallo zusammen!

Ich möchte für eine wissenschaftliche Arbeit einen Versuchsaufbau (Pumpe) mit einer Highspeedkamera filmen (Modell Photron Fastcam SA-X2)

Bevor ich das ganze filmen kann, ist geplant die Pumpe von innen mit LEDs auszuleuchten.

Nun meine Frage: Wieviel Lichtmenge (ergo wieviele LEDs einer bestimmten Stärke) brauche ich?

Ich bin kein Profi was Lichttechnik betrifft:

Angaben der Kamera: ISO 25.000 Bilder pro Sekunde: 13.500

Danke für jegliche Hilfe!



Paralkar
Beiträge: 1758

Re: Benötigte Lichtmenge bei Highspeedkamera

Beitrag von Paralkar »

Boahh bei sowas sollte man defintiv jemanden im Boot haben, der wirklich Ahnung von Highspeed hat, nur in nem Forum fragen kann gut daneben gehen.

Allein schon Led könnten dafür einfach nicht reichen, sobald du andere Lampen hast, brauchst du für Highspeed ein Gleichstromwandler, damit es nicht flickert (das ist zumindest was ich dazu weiß).

Willst du mit 13.500 fps drehen?

Grüße



carstenkurz
Beiträge: 5079

Re: Benötigte Lichtmenge bei Highspeedkamera

Beitrag von carstenkurz »

Das kannst Du mit den wenigen Informationen nicht berechnen, das kann man nur am realen Objekt ausprobieren und dann ausgehend von einem Test hoch rechnen.

Auf eine weisse Wand oder ein normales Objekt bezogen könnte man da Aussagen treffen, aber mit der Beschreibung 'Pumpe' ist das überhaupt nicht zu sagen.

- Carsten
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Ab-gedreht
Beiträge: 714

Re: Benötigte Lichtmenge bei Highspeedkamera

Beitrag von Ab-gedreht »

Dir werden LED nicht helfen. Die Flicken dann im Bild. Du brauchst HMI Highspeed licht - flickerfree



Skeptiker
Beiträge: 5874

Re: Benötigte Lichtmenge bei Highspeedkamera

Beitrag von Skeptiker »

Lichtwert LW (Exposure Value EV):
http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtwert



Frank Glencairn
Beiträge: 22713

Re: Benötigte Lichtmenge bei Highspeedkamera

Beitrag von Frank Glencairn »

Hmm...ja und nein.

Bei 13500(!) FPS kann auch ein Arri 1000Hz High Speed Ballast flickern.
Elektronische sollten auch bei höheren Bildraten weitgehend flickerfrei sein, allerdings kann es dann zu "arc wandering" kommen, das schimmert dann in verschiedenen Regenbogenfarben (was aber egal wäre, da du ja schwarz/weiss drehst)

Soweit ich es verstanden habe scheiden HMIs sowieso aus weil du die Lampen ja IN die Pumpe bauen willst oder?

Tatsächlich könnten LEDs funktionieren, solange sie nicht gedimmt sind, kommt aber auf die Elektronik und den Driver an - einfach vorher ausprobieren.

Keine Ahnung wie die Pumpe aussieht, wie groß sie ist und wie das Licht da rein soll, aber notfalls könnte man vielleicht Sonnenlicht mit einem Spiegel/Linsen da rein projezieren. Das flickert garantiert nicht.
Zuletzt geändert von Frank Glencairn am Do 20 Nov, 2014 17:59, insgesamt 2-mal geändert.



carstenkurz
Beiträge: 5079

Re: Benötigte Lichtmenge bei Highspeedkamera

Beitrag von carstenkurz »

Seit wann kann man LEDs nicht mit Konstantstrom betreiben?

Das ist aber erstmal alles nicht die Frage.

Mal mit ein paar realen LED Lampen an der Pumpe testen, Fotos mit Digiknipse und kurzen Shutterzeiten - 1/1000s, 1/2000s etc. probieren, dann kann man eventuell Schlüsse ziehen, was man braucht. Einige Canon DSLRs gehen bis 1/4000s oder 1/8000s, damit kommt man schon in den Bereich, der gefragt ist.

Unter 'Pumpe' kann man sich ja alles mögliche vorstellen - geschlossen, transparent, Glas, Größe?

LEDs am Labornetzteil, dann kann man die auch ohne Takten über den Strom dimmen. Sofern das überhaupt nötig/möglich sein wird, erstmal braucht man ja möglichst viel Licht.

- Carsten
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ruessel
Beiträge: 9750

Re: Benötigte Lichtmenge bei Highspeedkamera

Beitrag von ruessel »

Wenn es SW sein kann, hau einen rot/grünen Laserstrahl rein (etwas aufgeweitet) aber von der Laserröhre und nicht Laserdiode (getaktet)
Gruss vom Ruessel



Reley
Beiträge: 3

Re: Benötigte Lichtmenge bei Highspeedkamera

Beitrag von Reley »

http://www.de.all.biz/img/de/catalog/11865.jpeg

Es kommt quasi hier wo geschnitten ist ein plexiglas deckel drauf und da durch soll gefilmt werden.

Ich denke eine externe Lichtquelle würde da nur spiegeln. Deswegen die eingebauten LEDs.

Da ich nicht weiss wie viele Bilder pro Sekunde genau nötig sind um das Ganze gut aufzulösen wollte ich eben nur mal Experteneinschätzungen haben ob das überhaupt hinhauen würde, weil ich gar keine Ahnung habe wieviel Licht nötig ist.



ruessel
Beiträge: 9750

Re: Benötigte Lichtmenge bei Highspeedkamera

Beitrag von ruessel »

Ich denke eine externe Lichtquelle würde da nur spiegeln.
Polfilterfolie vor dem Scheinwerfer und einem Polfilter vor der Kamera würde Reflexionen Verhindern. Aber Plexiglas kann bei polarisierten Licht Muster bekommen, vorher ausprobieren.
Gruss vom Ruessel



carstenkurz
Beiträge: 5079

Re: Benötigte Lichtmenge bei Highspeedkamera

Beitrag von carstenkurz »

Reley hat geschrieben:
Es kommt quasi hier wo geschnitten ist ein plexiglas deckel drauf und da durch soll gefilmt werden.

Da ich nicht weiss wie viele Bilder pro Sekunde genau nötig sind um das Ganze gut aufzulösen wollte ich eben nur mal Experteneinschätzungen haben ob das überhaupt hinhauen würde, weil ich gar keine Ahnung habe wieviel Licht nötig ist.

Wie groß ist das Ding? Was für ein Medium pumpt diese Pumpe? Was wird man sehen - nur dieses rotierende Turbinenrad, oder ein gurgelndes Medium? Was auch immer da gepumpt werden soll, wird das während der Aufnahme in der Pumpe sein, können die LEDs das überleben? Welche Tiefenschärfe=Blende braucht die Aufnahme? Das mag Dir alles klar sein, aber uns nicht ;-)

Wenn die Kamera teuer für einen Tag gemietet werden soll, würde ich vorher versuchen, das mit einer DSLR soweit als möglich zu simulieren.
Das Datenblatt zur Kamera ist nicht sonderlich ausführlich, wenn ich richtig rechne, könnte der Sensor etwa APS-C Größe haben, daher ließe sich z.B. mit einer APS-C Canon, die bis ISO 25.600 geht was simulieren - Belichtung, nötige Brennweiten, etc. Die meisten Canons gehen zwar nur bis 1/4000s, aber das dürfte reichen für einen Anhaltspunkt (die 70D macht auch die 1/8000s). Du bist da dann also im Grunde nur 1-2 Blenden weit weg von der Belichtungszeit mit der Highspeed Kamera. Ob die maximale Bildrate für die 1024er Auflösung dann aber reicht für das, was Du zeigen willst, das können Dir bestenfalls die Pumpendesigner verraten.



- Carsten
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Skeptiker
Beiträge: 5874

Re: Benötigte Lichtmenge bei Highspeedkamera

Beitrag von Skeptiker »

@Reley:

Angenommen, Du machst mit einer Spiegelreflex oder spiegellosen Systemkamera (System => Wechseloptik) Testaufnahmen.

Du stellst die Kamera im manuellen Modus auf 1/1000 Sekunde und nimmst eine Blende von z. B. 4 und wählst eine möglichst hohe ISO-Zahl, z.B. 6400 (die aktuellen Kameras gehen teils deutlich höher).

Jetzt variierst Du die Beleuchtung, bis die Bilder richtig belichtet werden.
Diese Beleuchtungsstärke müsstest Du Dir merken bzw. sie messen mit einem Luxmeter / Photometer.

Und jetzt kannst Du anhand der Angaben auf http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtwert berechnen/abschätzen, wieviel mehr Licht Du in Deiner Versuchsanordnung mit ISO 25'000 und 1/13500 Sekunde benötigst (wenn man von den 13500 Bildern / Sek. direkt auf die Belichtungszeit für 1 Bild schliessen kann).

Zunächst die ISO:
Hier gewinnst Du Licht: 6400 - 12800 - 25600 - das sind 2 (Belichtungs)Stufen = Lichtwerte (also das 2 hoch 2 = 4-fache).

Dann die Verschlusszeit / Belichtungszeit:
Hier verlierst Du Licht: 1 durch 1000 (1/1000 Sek.) - durch 2000 - 4000 - 8000 - 16000 (genau: 13500) - das sind knapp 4 Stufen (das wäre das 2 hoch 4 = 16-fache, aber genauer mit Deinen Angaben: das 13.5-fache).

Macht knapp 4 Stufen Verlust - (eigentlich +) 2 Stufen Gewinn = netto knapp 2 Stufen (Lichtwerte) Verlust.
Pro Stufe halbiert sich die Lichtmenge.

Du benötigst also theoretisch knapp 2 Stufen (das 4-fache) mehr Licht als für Deine Testaufnahme, etwas genauer 13.5 / 4 = rund 3.4 mal so viel.


Jetzt hoffe ich, dass die Rechnung stimmt - generell gilt gemäss http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtwert :

Die Verdoppelung des ISO-Werts (z. B. von 800 auf 1600) oder der Belichtungszeit (z. B. von 1/1000 auf 1/500 Sek.) oder das Öffnen der Blende um 1 Blendenstufe (um Faktor (Wurzel 2) -> damit nimmt die Licht-durchlässige Fläche um Faktor [(Wurzel 2) im Quadrat] = 2 zu, z. B. von 4.0 auf 2.8) verdoppelt jeweils die Lichtmenge auf dem Sensor (entspricht minus 1 Lichtwert).

Wenn Du Deinen Foto-Test also mit 1/4000 Sek. statt 1/1000 Sek. machst (übrige Settings gleich), kannst Du Deinen späteren Highspeedkamera-Aufbau recht gut simulieren. Dasselbe gilt, wenn Du beim Foto-Test Blende 8 benutzt (2 Blendenstufen weiter gechlossen, bei sonst gleichen Einstellungen), mit der Highspeed-Kamera aber Blende 4.



Reley
Beiträge: 3

Re: Benötigte Lichtmenge bei Highspeedkamera

Beitrag von Reley »

@Skeptiker:

Vielen Dank! Das wollte ich in etwa wissen!



Skeptiker
Beiträge: 5874

Re: Benötigte Lichtmenge bei Highspeedkamera

Beitrag von Skeptiker »

@Reley:
Freut mich!
Falls Du Interesse hast, lass uns doch mal wissen, wie Dein Versuch verlaufen ist und wie Du das Lichtproblem gelöst hast.

Gutes Gelingen!
Skeptiker



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