🔬 หลักการของ Strobe Photography
Strobe photography หรือการถ่ายภาพแบบ multiple-exposure คือเทคนิคบันทึกตำแหน่งของวัตถุที่เคลื่อนที่
หลาย ๆ ตำแหน่งลงบนฟิล์มแผ่นเดียว โดยการเปิดรับแสงเป็นช่วง ๆ ที่มีเวลาเท่ากัน
หากทราบ ช่วงเวลา (Δt) ระหว่างภาพแต่ละภาพ
และ scale factor ระหว่างระยะในภาพกับระยะจริงบนไม้เมตร
เราสามารถคำนวณ ความเร็ว และ ความเร่ง ของวัตถุได้
Δt = 1 / f | v̄ = Δx / Δt | ā = Δv / Δt
f = flash rate (Hz) | Δx = ระยะระหว่างภาพติดกัน (m) | v̄ = ความเร็วเฉลี่ยในช่วงนั้น
ภาพจำลอง: วัตถุเคลื่อนที่ความเร็วคงที่ vs เร่ง
▲ ด้านบน = ความเร็วคงที่ (ภาพเว้นระยะเท่า ๆ กัน) |
ด้านล่าง = ความเร่ง (ระยะห่างระหว่างภาพเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ)
⏱ ความสัมพันธ์ f ↔ Δt
Flash rate (f) คือจำนวนแฟลชต่อวินาที มีหน่วยเป็น เฮิรตซ์ (Hz)
ช่วงเวลาระหว่างแฟลชคือ T = Δt = 1/f
f = 5 Hz→ Δt = 0.200 s
f = 10 Hz→ Δt = 0.100 s
f = 20 Hz→ Δt = 0.050 s
f = 30 Hz→ Δt = 0.033 s
การเลือก f: ถ้า f ต่ำไป ภาพจะได้น้อยจุด (วัดยาก) ถ้า f สูงไป ภาพจะซ้อนทับกันแยกไม่ออก
โดยทั่วไปเลือกให้ได้ 5–10 จุด ตลอดเส้นทาง
📏 Scale Factor & การวัดจากภาพจริง
ในการทดลองจริง ระยะที่เห็นบนภาพถ่าย ≠ ระยะจริง เพราะกล้องอยู่ห่างจากวัตถุ
เราจึงต้องวาง ไม้เมตร (meter stick) ไว้ในแนวทางเดินของวัตถุ เพื่อเป็น reference
Scale = ระยะจริงบนไม้เมตร / ระยะที่วัดบนภาพ
เช่น 10 cm จริง = 2.5 cm บนภาพ → scale = 4×
ข้อแนะนำจากเอกสาร: ในการถ่ายวัตถุที่เคลื่อนที่ 1.0 m กล้อง Polaroid ควรตั้งห่างประมาณ
1.4 m เพื่อให้เหตุการณ์ทั้งหมดอยู่ในกรอบ
🛠 3 เทคนิคการทำ Multiple Exposure
1. Xenon Strobe Light
เปิดชัตเตอร์ในห้องมืด แล้วใช้หลอดแฟลช Xenon ยิงแสงเป็นจังหวะสม่ำเสมอ
เพื่อบันทึกตำแหน่งวัตถุบนฟิล์ม
2. Blinky (Flasher)
ติดไฟกะพริบเล็ก ๆ ไว้บนตัววัตถุ ถ่ายในห้องมืดโดยเปิดชัตเตอร์
ให้ไฟกะพริบเป็นตัวสร้างจุดแสงบนฟิล์ม
3. Rotating Disc
ส่องแสงต่อเนื่องที่วัตถุ แล้วหมุน จานสโตรบ ที่มีช่องเรเดียล
หน้าเลนส์กล้อง ทุกครั้งที่ช่องผ่านเลนส์ = 1 exposure
f_effective (disc) = N × (rpm / 60)
N = จำนวนช่องบนจาน | rpm = รอบต่อนาที → เฮิรตซ์
📷 การตั้งค่ากล้อง Polaroid (ตามเอกสาร)
กล้อง Electric-eye
- ฟิล์ม 3000-speed B&W
- Film selector = 3000 สำหรับ Xenon strobe
- Film selector = 75 สำหรับ Blinky / Rotating disc (เลนส์เปิดกว้างขึ้น รับแสงมากขึ้น)
กล้อง Non-electric-eye (รุ่นเก่า)
- Shutter 1–4: เลนส์เปิดกว้างสุด
- Shutter 5–8: เลนส์เปิดแคบลง (รับแสงน้อยลง)
- EV 10–13: เลนส์เปิดกว้าง | EV 14–17: เลนส์เปิดแคบ
- ตั้ง exposure knob ที่ "B" ก่อนทุก exposure (เพื่อให้ชัตเตอร์เปิดค้างขณะกด cable release)
ข้อควรระวัง
- อย่าเล็ง Xenon strobe ไปที่ฉากหลังมืด — จะเกิด reflection รบกวน
- ช่องบน rotating disc ต้องเว้นระยะเท่ากัน มิฉะนั้น Δt ไม่สม่ำเสมอ
- ไม่ควรเปิดชัตเตอร์ต่อหลังวัตถุเคลื่อนออกจากกรอบ (ฉากหลังจะติดมากและคอนทราสต์ลดลง)
🧮 ตัวอย่างคำนวณ
สมมติ flash rate = 10 Hz, บนภาพวัดระยะระหว่างภาพที่ 1→2 ได้ 2.0 cm, 2→3 ได้ 2.0 cm, 3→4 ได้ 2.0 cm
Δt = 1/10 = 0.10 s
v = 0.020 m / 0.10 s = 0.20 m/s (ตลอดเส้นทาง)
a = 0 → เคลื่อนที่ ความเร็วคงที่
ถ้าวัดได้: Δx₁ = 2.0, Δx₂ = 2.5, Δx₃ = 3.0 cm ที่ f = 10 Hz
v₁ = 0.20 m/s, v₂ = 0.25 m/s, v₃ = 0.30 m/s
a = (0.30 − 0.20) / (2 × 0.10) = 0.50 m/s²
→ วัตถุเร่ง