Tropfenfotografie mit dem Raspberry Pi

Zum letzten Friday Night Shoot haben Markus und Lennart ihre Stationen zur Tropfenfotografie im Studio aufgebaut und einen kleinen Workshop dazu gegeben. Von der Planung über die Theorie bis zur praktischen Umsetzung mit eigenen Ergebnissen sollten keine Wünsche offen bleiben. Und da Tobis Raspberry Pi Projekt hier so gut ankam, konnte ich auch Markus für einen Gastbeitrag zur Tropfenfotografie mit dem Raspberry Pi gewinnen.

Tropfen_RPi-201528

Dies ist ein Gastartikel von Markus May

Als begeisterter Makro-Fotograf kam ich irgendwann auch auf die Idee mich mit Wassertropfen zu beschäftigen. Erste Versuche mit mit einer Plastiktüte, die von der Decke hängt und bei der ich die Kamera von Hand auslösen musste, waren sehr Zeitintensiv und von wenig Erfolg gekrönt. Als ich 2013 einen Vortrag von Tobias Bräuning hören durfte, wuchs der Wunsch weiter solche Fotos selbst zu machen. Als ich dann noch einen Raspberry Pi geschenkt bekommen habe, musste ich die ganze Sache konkret angehen. Schnell wurde ich fündig und so habe ich mich überwiegend an die Anleitung von David Hunt gehalten.

Die Schaltung, der Aufbau und das Programm

Gehirn und Schaltzentrale meines Aufbaus ist wie schon erwähnt ein Raspberry Pi Model B+**. Die angesteuerten Ausgänge wiederum sind auf einem Experimentierbrett (Breadboard)** mit den nötigen Schaltungen verkabelt, welche wiederum die beiden Magnetventile zur Tropfenerzeugung, die Kamera auslösen und die Blitze via angehängtem Funktrigger** ansteuern.

DropShoot_SteckplatineDropShoot_Schaltplan

Mit ein paar Dachlatten, Schauben und Brettern habe ich ein Gerüst für den Aufbau und aus PET Flaschen, etwas Aquariumschlauch und zwei Alurohren habe ich zwei Mariottesche Flaschen gebaut. Diese braucht es, um eine ständig gleiche Fließgeschwindigkeit zu erhalten, unabhängig vom Füllstand der Flasche.

Tropfen_RPi-7091Da nun die Schaltung stand ging es nun an die Ansteuerung bzw. Programmierung aller Komponenten. Da der Raspberry Pi ein eigenständiger kleiner Rechner ist, lässt sich an ihm ein Monitor, Tastatur und Maus anschließen und somit auch ein kleines Programm entwickeln. Ich möchte jetzt nicht zu tief in die Programmierung einsteigen, deswegen hier nur der theoretische Aufbau.

  • Kamera auslösen, Belichtungszeit 1 sek
  • Warten
  • Ventil für wenige Millisekunden öffnen, Dauer bestimmt die Größe des Tropfens
  • Warten
  • Zweites Ventil für wenige Millisekunden öffnen
  • Warten
  • Blitze auslösen (hier entsteht das eigentliche Bild)
  • Kamera schließen

Im Programm kann man jedem der oben aufgezählten Punkte eine Zeit mitgeben. Und genau diese Zeiten sind es, mit denen man experimentieren muss um am Ende das gewünschte Ergebnis zu bekommen.

Die Praxis

DropShotGif1_1000_500Da nun alles stand, brauchte es nur noch Zeit und viel Geduld. Zuerst ging es darum saubere einzelne Tropfen zu erzeugen. Hier spielen maßgeblich die Dauer, die das Ventil offen ist, der Wasserdruck, sowie die Konsistenz des Wassers (hierzu später mehr) eine Rolle. Ist dieser Tropfen gefunden, kann man sich auf die Suche nach dem Einschlag auf der Wasseroberfläche machen, danach folgt die Krone und zu guter Letzt die Säule. Letzteres ist mein erstes Zwischenziel zum gewünschten TaT, “Tropfen auf Tropfen” wie man im “Fachchargon” sagt. Nun folgt der eigentlich schwierigste Teil, da man einen zweiten Tropfen genau so schalten muss, das dieser exakt am höchsten Punkt des ersten Tropfen einschlägt, um dann die gewünschte Skulptur zu erzeugen. Hat man diese jedoch einmal gefunden, lässt sich diese beliebig oft wiederholen, vorausgesetzt die Parameter bleiben ähnlich.

Nach mehreren erfolgreichen Versuchen mit reinem Wasser ging es daran, die Konstellation zu verändern. Wir wollten buntes Wasser, größere Tropfen und somit spektakulärere Skulpturen. Zum Einfärben haben sich in Wasser aufgelöst Wasserfarben als gut erwiesen. Aber auch Milch oder Sahne lassen sich über die Lichtfarbe effektiv verändern. Um die Konsistenz des Wassers zu verändern haben wir uns Guarkernmehl aus dem Reformhaus bedient. Es dickt das Wasser an, sodass sich größere Tropfen erzeugen lassen. Zudem entstehen beim Kollidieren der Wassertropfen konstantere Wassernetze/-flächen.

Was nun noch fehlt ist eine ansprechende Beleuchtung und Perspektive/Bildausschnitt. Für die Beleuchtung wird auch im Studio mit Systemblitzen gearbeitet, da diese die benötigte kurze Abbrenndauer haben um den Tropfen und somit das Bild scharf und ohne Bewegungsunschärfe einzufrieren. Hier habe ich mir farbige Folien besorgt, die ich vor den Blitzen anbringen kann. Hier werden mindestens zwei Blitze verwendet, einen zur Ausleuchtung/Einfärbung des Hintergrunds und einen zum festhalten/einfrieren der Wassertropfen. Bei Ausleuchtung, Bildausschnitt, Hintergrund, Spiegelung kann man nun seiner Kreativität freien Lauf lassen.

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Workshop Resümee

Nach mehreren Abenden zuhause und gemeinsamen mit Lennart, an denen wir unsere Erfahrungen austauschten und Aufbauten verbesserten, wurden wir von Tom gefragt, ob wir nicht einen Workshop halten wollten. Er musste uns nicht lange bitten und so fand beim letzten Friday Night Shooting bei den LightGIANTS unser Workshop statt.

Nachdem Lennart und ich unsere Apparaturen aufgebaut hatten, erläuterten wir den Teilnehmern die Schaltungen, unsere Herangehensweise und das Programm zur Steuerung. Schnell fanden sich alle zurecht und fingen an mit unserer Unterstützung eigene Ideen umzusetzen. Gemeinsam feilten wir am Timing, der Kameraposition, dem Blitzaufbau, diskutierten angeregt über die Möglichkeiten und hatten einfach einen tollen Abend zusammen.

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Lennart hat das Ganze mit einem Arduino realisiert und seine Erfahrungen hier veröffentlicht.
Christine, von der die Ergebnisbilder in diesem Beitrag sind, hat ihre Erfahrungen hier geschildert.
Die Behind the Scenes Bilder in diesem Beitrag sind von Tom.

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29 Gedanken zu „Tropfenfotografie mit dem Raspberry Pi

  1. Pingback: Droplet photography | Raspberry Pi

    • Nein, überhaupt nicht. Es werden zwei Ventile, Kamera und Blitze gesteuert. Alles muss zeitlich perfekt aufeinander folgen und abgestimmt sein und genau hier spielt die Umsetzung mit dem Pi seine Vorteile gegenüber einer reinen elektronischen Schaltung aus.

      Und am Ende geht es ja um das Basteln und darum ein Projekt mit dem Raspberry Pi zu verwirklichen. Sicher gibt es hier unzählige Wege die zum Ziel führen.

  2. Hey, there
    I am amazed by your work. Sorry for the language, i only know English. I would love to make the same model, can you upload a detail tutorial in English Language. Please, i beg you.
    Thank You.

  3. Pingback: DROPLET PHOTOGRAPHY | Nuex With Raspberry Pi

  4. I’m inspired and am now waiting for some of the hardware to be delivered so that I can try what you have done – danke! !
    Please can you go into more detail of how you connected the camera and flash trigger as the circuit only shows LEDs which I suspect were only there for testing the control program.

    • Hi Alan,
      to trigger the camera I bouhgt an remote control cable at eaby (Canon RS-80N3). Removed the button, so that I can handle the bare cables. There you will have three cable ground, focus, trigger (http://www.covingtoninnovations.com/dslr/CanonN3.jpg). You can do a simple test by shortcutin circuit contacts (ground-trigge or ground-focus). In the end the circuit on the board will do the same.
      The same applies to the flash trigger just short circuit the ground with the middle contact.
      Regards Markus

  5. @Markus,

    Hallo Markus,

    Habe vor einigen Tagen eine Antwort bei Lennart hinterlassen. Bin begeistert von Eurer Arbeit. Recht tolle Bilder.
    Geschrieben daß ich im Besitz einer Raspberry Pi2 bin und als „Amateurfotograf“ auf Tropfenfotografie gestossen bin.
    Da ich gerne die Code für die Steuerung haben würde, wie er auf seiner Site die Möglichkeit erwähnt, hat Lennart geantwortet mich an Dich zu wenden, da Du den Raspberry verwendet hast.
    Ich möchte das Ganze hier, wenn es klappt, im Fotoclub auch als Workshop einführen.
    Die Listing von David Hunt war ein bisschen mager.
    Bitte hinterlasse eine E-mail mit ob es recht ist mir die Code zu schicken.

    Mit freundlichem Gruß aus Holland,

    Ulrich

  6. Hi Markus and thank you for your answer to my previous question. One more please …. Where did you source the Marriotte Flasche? I have studied the science and using these is a very good idea if you want to get repeatable results but I am struggling to find any suppliers either in the UK or anywhere else 🙁

    • Been doing some website research and think that I have worked out how to make Marriotte Flasche on my own so no immediate need to buy anything ready made. Of course, I am still at the experimenting stage so don’t want to say I have got everything sorted out!
      Alan

  7. Pingback: » Rapberry Drop Pi

  8. Great stuff Markus!
    I have spent a couple of weeks building my high speed photography water drop rig and have documented my project here: http://www.thefullpicture.co.uk/PhotoAlbums/Drips/

    I think that you will see quite a few similarities between your rig and mine so thank you for publishing all of the detail which I have used.

    Up to now, I have only got one image to share (which is in my photo gallery) but I am hoping that I can get more photographs as the days grow shorter and I get to spend more time indoors!

    Danke,
    Alan

    • Hi Alan,
      your version looks awsome, much cleaner then mine.
      Hope you will make a lot of beautiful pictures.
      I will check your page from time to time and have a look at your pictures.

      Have fun
      Markus

  9. Hallo,
    erstmal mein Kompliment für diesen Artikel und vielen Dank für diese detaillierten Tipps. Nur ist mir eines noch nicht ganz klar. (Sorry falls ich es überlesen haben sollte)
    Warum 2 Ventile nebeneinander? Reicht nicht ein Ventil um 3 Tropfen zu „erstellen“? Tropft das zweite Ventil nicht daneben, ist ja schließlich versetzt angebracht… 🙂 Der Grundgedanke, zwei verschieden farbige Flüssigkeiten gleichzeitig tropfen zu lassen, ist mir klar. Wenn nicht die Ventile nebeneinander angebracht werden. Ich hoffe Du kannst mir auf die Sprünge helfen! 🙂

    • Hallo Sönke,
      danke dir erst mal für die netten Worte! 🙂
      Warum zwei Ventile, weil die Abfolge des Tropfen aufeinander so zeitnah erfolgen muss, dass ein Ventil alleine nicht schnell genug Öffnen und wieder Schließen könnte und selbst wenn, würde so schnell kein neuer Tropfen entstehen. Es ist mit zwei Ventilen einfach viel zuverlässiger und wesentlich einfacher zu kontrollieren. Und die Ventile sind dabei so angeordnet, dass die Auslässe beide möglichst nah aneinander platziert sind und die Tropfen daher auf die selbe Stelle treffen, dass ist natürlich die Grundvoraussetzung.

      • Danke! Ja, macht Sinn. Dann tropfen die Ventile wohl auch nicht einfach nur rum, wie ich erst vermutet habe, sondern geben den Tropfen mit etwas Druck raus? Na, dann bin ich ja mal gespannt. Ich werde das mal versuchen.

        • Naja, nicht aktiver Druck sondern eben der Druck der dadurch entsteht, dass die Flaschen a) über den Ventilen hängen und es b) wie erwähn Mariottesche Flaschen sind. Dieser Druck reicht und mit der Dauer der Öffnung des Ventils steuerst du eben wie groß der Tropfen wird der dabei ensteht. Das ist also ein genau getimter Ablauf und nichts tropft „einfach vor sich her“, genau! 🙂

  10. Hallo,

    ich habe mal eine Frage zur Ansteuerung des Blitzes.
    Habt ihr die Kabel vom Raspberry bzw. die vom Transitor eigentlich direkt an den Sender des Yongnuo RF603C angelötet, oder gibt es eine andere Möglichkeit?

    Gruß
    Uli

    • Hallo Uli,
      sorry, dass ich erst jetzt zum Antworten komme. In dem Falle waren die direkt gelötet.
      Du könntest dir aber auch einen billigen Blitzschuh kaufen und diesen verlöten, dann dein Empfänger einfach aufstecken und diesen intakt lassen.

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