Kỹ thuật chụp hình với tốc độ nhanh

Có rất nhiều sự kiện xảy ra chỉ trong nháy mắt, nhanh đến nỗi mắt thường không ghi nhận được, thí dụ như lúc viên đạn xuyên qua trái táo hay lúc viên đá rơi xuống hồ nước.

Chụp hình với tốc độ nhanh được phát triển để ghi lại những hình ảnh đó. Kỹ thuật này được áp dụng trong nhiều ngành khác nhau như quân sự, khoa học, kỹ nghệ và thể thao.

Ông Harold Edgerton được xem là cha đẻ của kỹ thuật chụp hình nhanh. Vào cuối thập niên 1920 ông dùng đèn chớp (stroboscope) để nghiên cứu về các động cơ đồng bộ cho luận án cao học của ông tại đại học MIT. Đèn chớp là một loại đèn liên tiếp phát ra những tia sáng ngắn.

Ông Edgerton có sáng kiến là kết hợp đèn chớp với máy ảnh để chụp được những hình ảnh chỉ xảy ra trong khoảng khắc. Từ đó phát sinh ra ngành chụp hình nhanh.

Tính chất căn bản của chụp hình 

Trước khi nói đến chụp hình nhanh cần nói qua những tính chất căn bản của chụp hình.

-Ống kính: Để hội tụ ánh sáng đến từ những vật ở ngoài vào thành một hình ảnh chiếu vào bộ phận cảm biến.

-Màn trập (shutter): Bộ phận này như một cánh cửa mở và đóng nhanh hay chậm để cho ánh sáng vào nhiều hay ít. Số đo tốc độ của màn trập là mấy phần của một giây. Thí dụ 1/2 giây hay 1/250 giây. Tốc độ màn trập cho phép người chụp ghi nhận được sự di động của vật thể muốn chụp. Thí dụ muốn chụp cho rõ nét một lực sĩ đang chạy thì phải để tốc độ màn trập nhỏ như 1/1000.

Để có thể nắm bắt được những khoảnh khắc rất ngắn khi một hành động đang xảy ra thì tốc độ màn trập phải thật nhanh, càng nhanh càng tốt, nhanh tới 1/20,000 giây hay hơn nữa.

-Khẩu độ (aperture): Đây là bộ phận như là một lỗ hở để cho ánh sáng vào. Có thể điều chỉnh to hay nhỏ để cho ánh sáng vào nhiều hay ít. Đơn vị để đo khẩu độ là f-stop. Số f-stop càng to thì khẩu độ mở càng nhỏ. Thí dụ f/2 thì khẩu độ mở lớn hơn f/8. Khẩu độ lớn thì chiều sâu của ảnh hẹp tức là chỉ một phần ảnh là rõ nét còn phần khác thì mờ. Ngược lại nếu khẩu độ nhỏ thì chiều sâu lớn và phần lớn ảnh đều rõ nét.

-Bộ cảm biến (sensor)/phim: Hồi xưa thì ảnh hiện vào phim, bây giờ thay vì phim, máy ảnh kỹ thuật số (digital camera) có một khung lưới các phần tử đi-ốt quang (photodiode). Phần tử này rất nhỏ nên thường gọi là một chấm (dot). Khi ánh sáng chiếu vào thì các phần tử này sinh ra một dòng điện. Cường độ dòng điện tùy theo ánh sáng nhận được. Một chấm như vậy tương đương với một điểm ảnh (pixel). Danh từ 2-megapixel có nghĩa là có 2 triệu điểm ảnh. Thường thì càng nhiều điểm ảnh thì ảnh càng rõ.

-Độ nhạy của phim: Đơn vị đo độ nhạy của máy ảnh đối với ánh sáng là ISO. Độ nhạy bình thường là ISO 100. Số càng cao thì càng nhạy, có nghĩa là có thể chụp khi có ít ánh sáng. Nhưng độ nhạy cao thì có thể những hạt lấm tấm trong hình.

Kỹ thuật chụp hình nhanh 

Có hai cách chụp hình nhanh, một cách trong phòng tối và một cách trong khung cảnh tự nhiên.

-Chụp trong phòng tối: Những máy chụp hình thường không thể có tốc độ màn trập nhanh đủ để chụp nhanh. Một cách để vượt qua trở ngại này là chụp trong phòng tối. Trong phòng tối màn trập có thể mở với tốc độ chậm, vì không có ánh sáng nên bộ cảm biến không thu nhận gì hết. Chỉ khi nào đèn nháy lóe lên thì bộ cảm biến mới ghi nhận hình ảnh ngay lúc đó. Như vậy thời gian đèn nháy cháy sáng cũng được coi như là thời gian của màn trập. Đèn nháy có thể sáng trong vòng 1/1000 giây hay cũng có thể rất ngắn, chỉ 1/30000 giây. Trong khi đó tốc độ màn trập có thể chậm khoảng 1/250 giây.

Vấn đề khó là phải phối trí giữa bật đèn nháy, bấm màn trập và diễn biến của hành động muốn chụp.

-Chụp trong khung cảnh thiên nhiên: Trong trường hợp chụp những hoạt động thể thao hay những hoạt động diễn ra ngoài trời thì không thể dùng phòng tối được và phải dựa vào tốc độ của màn trập. Những máy ảnh tối tân có thể có tốc độ màn trập nhanh tới 1/8000 giây hay nhanh hơn nữa.

Bạn có thể chụp hình nhanh không? 

Nếu bạn có một máy ảnh DSLR (Digital Single Lens Reflex), vài thiết bị ngoại vi và sự kiên nhẫn thì bạn có thể chụp hình nhanh được. Những máy ảnh như là Nikon D7500, Nikon D3500, Canon EOS 5D, và Canon EOS 80D đều là máy DLSR. Bạn cần có một cái kiềng ba chân để đặt máy ảnh lên vì nếu bạn cầm máy ảnh mà chụp nhanh thì dễ bị rung. Bạn còn cần một đèn nháy tốt và một thiết bị bấm màn trập từ xa.

Mạng https://digital-photography-school.com/high-speed-photography-fundamentals/ có chỉ dẫn đầy đủ làm sao để chụp hình nhanh. Vấn đề khó, như đã nói ở trên, là việc phối trí giữa đèn nháy, màn trập và diễn biến muốn chụp. Do đó phải có kiên nhẫn làm đi làm lại cho đến khi chụp đúng giây phút hành động xảy ra.

Những áp dụng của kỹ thuật chụp hình nhanh 

Có rất nhiều áp dụng của kỹ thuật chụp hình nhanh, sau đây là một vài thí dụ.

-Quân sự: Chụp hình nhanh được dùng trong vấn đề phát triển vũ khí. Những hình ảnh từ lúc vũ khí khai hỏa cho tới khi trúng mục tiêu được ghi lại từng tích tắc để nghiên cứu sự hữu hiệu của vũ khí. Chụp hình nhanh được dùng để phát triển đạn, vỏ đạn, hỏa tiễn, và vũ khí nguyên tử.

-Kỹ nghệ: Một trong những áp dụng của kỹ thuật chụp hình nhanh là để dò tìm những yếu điểm của vật chất. Chẳng hạn khi một sản phẩm như điện thoại di động được cho rơi xuống đất. Những hình chụp nhanh sẽ cho biết chỗ rạn nứt bắt đầu từ đâu và lan ra như thế nào. Do đó có thể cải thiện được sản phẩm.

Có thể nói áp dụng quan trọng nhất của chụp hình nhanh đối với người tiêu dùng là thử nghiệm đụng xe. Khi xe bị đụng thì mọi việc xảy ra rất nhanh, chỉ trong vòng 1/100 của một giây nên phải dùng kỹ thuật chụp hình nhanh để ghi lại mọi diễn tiến từ đầu đến cuối. Nhờ kỹ thuật này các nhà sản xuất xe hơi đã cải tiến rất nhiều cho sự an toàn của xe hơi.

-Khoa học: Trong kế hoạch Manhattan (Manhattan Project) kỹ thuật chụp hình nhanh đóng một vai trò quan trọng trong việc thử nghiệm những kiểu mẫu bom nguyên tử. Kỹ thuật chụp hình nhanh hiện thời được dùng để phân tích sự chuyển động nhanh của các vật thể, thí dụ như tia lóe điện hay đường bay của chim ruồi (hummingbird).

-Thể thao: Kỹ thuật chụp hình nhanh được dùng trong các ngành thể thao để nghiên cứu sự chuyển động của các bắp thịt của các lực sĩ tại mỗi thời điểm và như vậy có thể làm cho lực sĩ chuyển động tốt hơn.

Những máy chụp hình nhanh nhất thế giới 

Năm 2011 phòng thí nghiệm Media Lab của đại học MIT công bố là đã phát minh ra một máy chụp ảnh có thể chụp với tốc độ 1 ngàn tỷ (trillion) ảnh trong một giây.

Kỷ lục nhanh nhất trên giữ được cho đến năm 2017 thì bị máy chụp hình FRAME (Frequency Recognition Algorithm for Multiple Exposures) qua mặt, do Đại Học Lund bên Thụy Sĩ phát triển. Máy FRAME có thể chụp tới 5,000 tỷ ảnh trong một giây.

Máy chụp hình nhanh nhất hiện nay có thể chụp tới 10,000 tỷ ảnh trong một giây. Máy này gọi là T-CUP và được Đại Học Québec bên Canada phát triển. (Hà Dương Cự)

—-
Nguồn tài liệu: https://petapixel.com, https://electronics.howstuffworks.com, http://edgerton.mit.edu

Lưu ý: Để mở âm thanh, xin bấm vào nút phía góc phải bên dưới của khung video.