Ganz schön ruhig hier…

Da war doch was. Ich wollte doch alle zwei Wochen einen Beitrag veröffentlichen. Und das habe ich schon vor über 4 Monaten geschrieben.

Hupps.

Ich war beschäftigt. Ziemlich beschäftigt. Mit der Familie, mit dem neuen Job und mit Tropfen.

Ja genau, richtig gelesen: Tropfen. Das Zeug, dass gerne mal aus dem Wasserhahn oder dem Mundwinkel von sehr jungen und sehr alten Menschen läuft. Kleine, unscheinbare Gebilde, die Blumen wachsen lassen und tötliche Viren transportieren können. Die aber auch ein faszinierendes Eigenleben haben.

Anfang des Jahres bin ich über das Thema Tropfenfotografie gestolpert. Insbesondere die Webseiten von Tobias Bräuning, Martin Kögl, und Claus Schwartze haben mir gezeigt, dass man schon mit einfachen Mitteln fantastische Aufnahmen produzieren kann. Was mich allerdings störte waren die hohen Anschaffungskosten für ein verhältnismäßig triviales Steuergerät.

Das Einkaufen

„Das geht auch billiger“ schrie der Informatiker in mir und suchte. Und suchte. Und dann hing ich an das Objekt der Begierde die Zahl 24 und landete im passenden Onlineshop für Magnetventile. Sie sind die wichtigsten Bauteile: Ohne Ventil, kein Tropfen. Aber was war sonst noch nötig? Die gut bebilderten Webseiten der anderen Fotografen haben alle nötigen Hinweise gegeben:

  • Magnetventile (12V, 5W, stromlos geschlossen) für ca. 25€ das Stück
  • Je zwei Anschlüsse für Schläuche (Schlauchtülle G1/8 Zoll, am besten 4mm und 6mm) für ca. 2,50€ das Stück
  • Einen flexiblen, transparenten Schlauch, der auf eine der Tüllen passt. Am besten im Baumarkt mit den Tüllen vorbeischauen und 2-4 Meter für unter 1€/m mitnehmen
  • Mariottsche Flaschen. Oder einfach die stabilen 1l Colaflaschen mit einem Einmalhandschuh abdecken, diesen mit einem Gummi befestigen und einen Strohalm durchstecken. Mariotte-my-ass!
  • Ein altes Holzregal oder ein paar Latten.
  • Draht. Viel Draht.
  • Einen Computer oder Mikrocontroller. Ein Arduino ist meiner Meinung nach das Mittel der Wahl, ein RasperryPi oder ähnliches tut es auch. Am besten ein Starter Kit (ca. 90€) das auch diese wichtigen Teile enthält:
  • Ein Breadboard, MOSFETs, Optokoppler, Dioden und Widerstände
  • Ein Lötkolben ist keine schlechte Idee (ca. 15€)
  • Mindestens 2 baugleiche Blitze (ab 70€)
  • Einen Funktransciever für die Blitze (2 Stück ab 30€)
  • Ggf. einen Blitzschuh aus einer kaputten Kamera
  • Eine billige Kabelfernbedienung für deine Kamera (ab 20€)
  • Eine Kamera
  • Ein Objektiv, mit dem man halbwegs nah Fokussieren kann

Okay, ganz so billig wie erhofft kommt man dann nicht weg, aber dafür kann man z.B. die Blitze oder den Arduino auch anderweitig verwenden. Vielleicht ist ja auch schon einiges vorhanden?

Das Aufbauen

Jetzt wirds spannend! Ran an den Akkuschrauber! Man schraube die Ventile an ein altes Holzregal, oder zimmere  aus ein paar alten Latten einen einfachen Rahmen. Hauptsache die Ventile hängen ca. einen halben Meter über einem Gefäß wie einem Wasserglas oder einer Auflaufform. Jetzt noch die Ventile mit den Flaschen verbinden (ein Bohrer hilft dabei) und Wasser einfüllen. Und zuletzt wird die Schaltung angeschlossen. Einen Entwurf ist unter diesem Absatz zu finden, das Programm dazu kannst gerne per Kommentar bei mir erfragt werden. Und wie man das ganze auf den Arduino bekommt, steht im schlauen Buch, das im Starter-Kit mitgeliefert wird. Ebenso, was die einzelnen Elemente auf der Schaltung genau machen.

Aber wie spielt das ganze zusammen? Was habe ich da eigentlich vor? Was soll genau passieren?

Die Theorie

Ich wollte Wassertropfen fotografieren, die aus meinen Magnetventielen kontrolliert herabfallen und auf einer Wasseroberfäche darunter aufschlagen. Soweit, so simpel. Aber was fotografiere ich da eigentlich genau? Youtube ist wie immer eine gute Quelle für halbgares Wissen.

Auch einer der eingangs genannten Fotografen hat eine Highspeed-Kamera auf ein paar Wassertropfen gerichtet. In den Aufnahmen lässt sich erkennen, dass hier offenbar ein Wassertropfen verwendet wird um einen „Krater“ zu reißen, ein anderer „bombt“ diesen Krater aus und sorgt dafür, dass eine hohe Wassersäule entsteht. Und darauf wird ein zweiter oder gar ein dritter Tropfen plaziert. All das passiert in wenigen tausendstel Sekunden. Und diese Abläufe passieren so schnell, dass  die Aufnahme in etwa einer zehntausendstel Sekunde passieren muss. Ich brauche also dringend Hilfe, um so präzise und kontrolliert Tropfen zu produzieren und zu fotografieren. Und hier kommt der Arduino ins Spiel.

Steuerung

Dieser rasendschnelle Superheld ist frei programmierbar. Er rechnet Ausreichend schnell und bietet einfache Möglichkeiten um Signale („ein“, „aus“) über einen Draht zu schicken. Wirft man dazu noch 6-7 elektronische Bauteile auf ein kleine Übungsplatine, erhält man einen programmierbaren Controller für beliebige Geräte – wie zum Beispiel Ventile, Blitze und Kameras. Lässt man nun noch Wasser oben in die Ventile laufen und programmiert den Controller so, dass die Ventile wenige Millisekunden lang geöffnet werden, erhält man perfekt gesteuerte Wassertropfen.

Aufnahme

Nun kann ich die Kamera auslösen. Aber wie kann ich sie so schnell auslösen, wie es in diesem Fall nötig ist? Moderne, erschwingliche Kameras schaffen derzeit Auslösezeiten von minimal einer achtausendstel Sekunde (1/8000s). Das ist aber immer noch zu lange. Einige Quellen reden von Zeiten um 1/20.000s für derlei Aufnahmen. Der Trick ist aber nicht die Kamera das Bild machen zu lassen, sondern die Blitze.

Wie ist das gemeint? Man dunkelt den Raum ab, stellt die Kamera auf eine niedrige Empfindlichkeit ein (z.B. ISO 100) und nimmt ein verhältnismäßig „langes“ Bild auf, zum Beispiel eine 1/5 Sekunde. Der Tropfen fällt, es platscht und spritzt und nun feuern die Blitze. So bleibt das Blitzlicht das einzige Licht, das eingefangen wird. Die Szene wird perfekt eingefroren. Das ist alles!

Eine Voraussetzung dafür ist, dass die Blitze gleichzeitig feuern um Doppelbelichtungen zu vermeiden. Bei baugleichen Modellen und halbwegs brauchbaren Funktransmittern, sollte das aber kein Problem sein. Meine Empfehlung ist oben in der Einkaufsliste verlinkt.

Die Praxis

Die Schaltung für den Controller und die Programmierung kann man sich von mir kopieren. Für den Aufbau gibt es einen Bauplan. Aber leider Ist das ganze dann doch nicht so einfach, wie erhofft. Sobald der Wassertropfen die Sicherheit der Schlauchtülle verlässt, bricht das Chaos los.  Zig Parameter beeinflussen das Verhalten des Wassers ab dem Moment, an dem es mit der Luft in Kontakt kommt. Der Tropfen nimmt mit rasender Geschwindigkeit an Fahrt auf. Die Luft zerrt am Tropfen und, je nach dem wie die Ursprungsflüssigkeit beschaffen ist, kann es ihn in der Luft zerreissen. Vielleicht folgt der Tropfen einem anderen, also fliegen vielleicht Reste eines anderen zerfetzten Tropfens durch die Gegend, die die Flugbahn beeinflussen können.

Dann kommt die Wasseroberfläche. Ist sie wirklich ruhig? Oder ist das da vorne eine kleine Welle? Haben andere Tröpfchen das Wasser bereits aufgewühlt?

Der Einschlag! Ein Krater bildet sich, Tröpfchen spritzen unkontrolliert in alle Richtungen davon und bringen das Wasser durcheinander. Dann ein kurzer Moment der Ruhe, während sich  unter der Oberfläche Spannung aufbaut.

Genau jetzt schlägt  der nächste Tropfen ein, führt seine seine Kraft dem bereits unter Spannung stehenden Krater hinzu, der im nächsten Moment beginnt auf ganzer Höhe zusammenzufallen. Das Wasser vom Grund des Kraters steigt auf, wird vom verdrängten Volumen durch eine immer dünner werdende Öffnung gezwungen, um wie eine  Fontäne durch die mit Überresten längst vergangener Tropfen durchsetzte Luft zu schießen. Und dann kommt der Einschlag.

Tropfen Nummer drei trifft frontal auf die heranrasende Wassersäule und zerplatzt zu einer Scheibe, die sich wie ein Fallschirm aus scheinbar festem Wasser über der hervorstechenden Nadel aus Wasser zieht. Aber sie überlebt überlebt oft nicht lange und das eher dicke Wasser lässt einzelne Tropfen wie Kometen davonfliegen, die einen Schweif aus Wasser hinter sich herziehen.

Und dann kommt der Blitz. Im Idealfall.

Die Realität

Leider Kommt es oft vor, dass man das Resultat nicht genau beeinflussen kann. Tropfen machen Wellen. Wellen verfälschen das Ergebnis. Und Wellen brauchen eine halbe Ewigkeit, um sich auszuschwingen. Außerdem ist der Wasserdruck wichtig, daher wurden eingangs die Mariottschen Flaschen als Hilfsmittel erwähnt. Und dann ist da noch die Viskosität der Tropfenflüssigkeit.

Mit Mitteln wie Guarkernmehl lässt sich das Wasser gut andicken. Milch sorgt für weniger durchsichtige Tropfen, die sich dafür besser mit Blitzen anleuchten und einfärben lassen. Und Lebensmittelfarbe bringt mehr Leben in das Bild. Aber all das beeinflusst, wie schnell sich die Tropfen am Ventil bilden, wie schwer das Wasser ist, und wie schnell es demnach fällt. Vor allem aber das Verhalten beim Aufschlag lässt sich durch Zusätze stark beeinflussen, aber auch, wie der Tropfen im Sturz zusammenhält.

Wie man sieht: Es gibt unzählige Stellschrauben und Abhängigkeiten. An dieser Stelle kann ich leider keine absoluten Tipps geben. Probier einfach etwas herum. Übe. Bastle. Lasse etwas Tropfen, programmiere deinen Controller so, dass wenige hundert Millisekunden später der Blitz ausgelöst wird und sieh, was passiert. Drehe mal hier, mal dort und lasse deinen Tropfen über dem Wasser schweben. Verschiebe den Blitzzeitpunkt Millisekunde für Millisekunde nach hinter analysiere, wie sich das der Tropfen verhält. Lasse ihn einschlagen und bring einen zweiten Tropfen ins Spiel. Schau zu und lerne. Und hab‘ Spaß dabei.

Darum geht es doch eigentlich, oder?

Der Workshop

Und ich glaube genau das hatten Markus und ich auch beim Workshop Ende März im LightGiants-Studio in Karlsruhe. Mit dabei waren die Lightgiants Thomas, Tobias sowie als aktive Teilnehmer Chrissy und Andreas. Während die Gäste sich über die beiden Tropstationen hermachten, habe ich mich mal wieder mit meiner Nikon F5 in die Ecken gequetscht und versucht ein wenig Stimmung einzufangen. Teilweise mit einem Ilford HP5+ der von ISO 400 auf 3200 gepusht wurde.

Das Drumherum war wie immer: Der beste Teil des Abends…

Während Andreas sich mit Tobias und Markus um feine gespiegelte Tropfen bemühte, hat Chrissy meine Station nach einer ausführlichen Einführung übernommen. Es war spannend zu beobachten, wie konzentriert und begeistert – fast verbissen – probiert und fotografiert wurde.

Workshops. Vielleicht sollte ich das öfter machen…?

9 Gedanken zu „Ganz schön ruhig hier…“

  1. Ja, war wirklich ein interessanter Abend auch wenn ich mit meinen Cams zwar nicht viel an den Stationen einfangen konnte waren die Erkenntnisse und die Ergebnisse der Anderen doch wirklich toll.

    Und zu deinem letzten Satz!
    Sehr gerne bist du mit Ideen zu Workshops immer willkommen im Studio. Wenn du also ein Thema mal nicht alleine ausarbeiten magst sondern an einem so kreativen gemeinsamen Abend, einfach melden!

  2. Ja Meister Lennart, mehr Workshops!
    Ich kann zwar den Schaltkreis noch immer nicht erklären aber ich weiß jetzt, wie ich an tolle Tropfenbilder komme und dafür herzlichen Dank! Gelungener und sehr gut geschriebener Beitrag, gefällt mir super. Ich schau mich mal noch um bei dir ;-)

    Liebe Grüße

  3. Super Artikel. Du solltest auf jeden Fall mehr Workshops machen. Bist ja mit diesem Projekt in der Profiliga angekommen. Mir würde die Geduld für so einen komplexen Aufbau fehlen.

  4. Hallo Lennart,

    Impressive Bilder habt Ihr da gestalltet. Bin begeistert.
    Mache weiter mit den Workshops.
    Bin letztens auf ein Raspberry Pi2 gestossen. Da man sehr viel damit anfangen kann wollte ich auch Tropfen fotografieren, da ich selber auch „Amateurfotograf“ bin. Sicher auch in der abstrakten Richtung. Siehe auch „www.geimer.nl“
    Bin über David Hunt auf Euere Site gestossen und die hat mich ebenfalls be-eindruckt.
    Da man als „Künstler“ auch oft klaut (Kleon, Austin – Steal Like an Artist), das aber in diem Falle nicht will, sondern nachahmen, hätte ich gerne dein Script/Code für die Bedienung.
    Wenn alles klappt möchte ich hier im Fotoklub) auch mal solch ein Workshop geben und werde meine Ergebnisse zeigen.
    Vierl Spaß weiter in der Fotografie.
    Schönen Gruß aus Holland,
    Ulrich

    1. Hi Ulrich,

      am besten wendest du dich diesbezüglich mal an Markus (https://www.flickr.com/photos/markusmay/). Ich habe mit einem Arduino gearbeitet, Markus hingegen mit einem RPi. Die Bedienung ist ähnlich, die Software und das Konzept grundverschieden.

      Falls du keinen Kontakt zustande bekommen solltest, frage ich gerne mal für dich an. Falls du mal in Karlsruhe vorbei kommen solltest: Ich hätte meine Ventile und das Gestell abzugeben… ;)

      Vielen Dank für das Feedback und viele Grüße aus Karlsruhe,
      Lennart

  5. Hallo Lennart,

    Bis vor ein Paar jahrensehr oft in der Südlichen Pfalz gewesen.
    Bad-Berzabern u. Umgebung.
    Momentan nicht mehr. Glaube, so wie ich in den Foren sehe, gibt es da eine Gruppe „weniger technisch Unterlegte“. Diese könnten besser von Deinem Angebot Nutzen haben. Stellage, Ventile ist für mich kein Problem. Eben wie die Schaltungen.
    Software mässig/Programmierung, auch nicht so, aber in diesem Falle habe ich da ein Paar Sachen, die doch problematisch sind. Markus hat geantwortet. Muss mich da noch in “ vertiefen“.
    Jedenfalls Danke bis jetzt.

    Gruß, Ulrich

  6. Tolles Projekt kann leider den Code nicht finden. Ich bin Lehrer und würde dies gerne mit Schülern betreiben. Vielleicht kannst du mir die Augen öffnen oder einfach schicken

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.