Pourquoi le moulin à vent gauche a-t-il trop de pales?


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Ok, regardez cette photo:

3 moulins à vent à l'horizon

Ce sont les 3 moulins à vent de Marshfield Massachusetts. Il a été abattu depuis Provincetown, MA, à environ 35 miles de là. (Je n'étais pas sorti pour leur tirer dessus, je tirais sur les baleines noires ... Je sais, la vie est dure ...

La prise de vue est un recadrage plein de pixels. Boîtier Canon 40D, l'objectif 24-105 mm F4, tourné à 1 / 640sec à f4.0 en utilisant la priorité d'ouverture. ISO 100.

Que se passe-t-il avec le moulin à vent le plus à gauche? Si la lame vers 20h est doublée. Comment est-ce arrivé?

Réponses:


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Malgré ce à quoi il pourrait ressembler, il ne s'agit pas d' un effet d'obturateur à plan focal. Un effet d'obturation dans le plan focal provoque une distorsion car différentes parties du cadre sont exposées à des moments différents. Pour une lame en rotation qui se déplace d'une fraction de rotation pendant toute l'exposition, la lame semble incurvée et son épaisseur est incorrecte. Cependant, ce n'est pas ce que nous constatons. En aucun cas, cet effet ne provoquera deux images distinctes d'un objet se déplaçant en douceur comme cette lame.

Je vois deux autres artefacts sur cette image:

  1. Diffraction d'horizon. Les sujets sont à 35 miles très bas à l'horizon. L'air près du sol (ou de l'eau dans ce cas) a différents gradients de température et des poches chaudes et froides. L'air chaud et froid a une légère différence dans son indice de réfraction. En conséquence, les couches et les poches d'air chaud et froid courbent la lumière. C'est un léger effet, mais plus de 35 miles peuvent certainement provoquer ce type d'artefacts et bien plus encore. C'est le même effet qui provoque des mirages sur des distances beaucoup plus courtes dans les déserts où le sol est plus chaud que l'air. Il serait très surprenant que la température de l'air et la température de l'air soient bien adaptées ce jour-là, en particulier sur une si longue distance.

    Puisqu'il y a des poches d'air chaud et froid (relativement), un objet éloigné peut apparaître plusieurs fois ou pas du tout en une seule fois. Il n'est pas du tout étonnant de croire que la double image de la lame pourrait être causée par cela.

  2. Artefacts de compression. Il y a beaucoup de choses autour des moulins à vent qui ressemblent à des artefacts de compression JPEG. Cette image est en pleine résolution, il n'est donc pas surprenant que ces artefacts soient visibles même avec un réglage de «qualité hiqh» dans l'appareil photo. Je ne pense pas que ces artefacts soient si forts qu'ils provoquent l'image de la double lame, mais ils n'aident certainement pas. Je ne comprends vraiment pas pourquoi les gens tirent dans autre chose que brut s'ils veulent voir des pixels après. Cela n'a aucun sens. En outre, vous souhaitez que le plus d'informations possible soient envoyées au post-traitement, ce qui ne signifie certainement PAS l'ajout d'artefacts de compression et le squasage de l'image à seulement 8 bits par couleur par pixel. Cependant, c'est une autre discussion.

Ajoutée:

Pour ceux qui pensent encore que cela pourrait être un artefact d'obturateur de plan focal, voici quelques calculs. La photo a été prise à une vitesse d'obturation de 1/640 seconde, ce qui signifie que chaque pixel a été exposé pendant environ 1,6 ms.

Je ne sais pas quelle est la vitesse de synchronisation X de cet appareil photo (la vitesse d'obturation maximale à laquelle tout l'obturateur est ouvert en même temps), mais soyons généreux et disons que c'est 1/100 de seconde. C'est assez lent par rapport aux normes d'aujourd'hui. Même si c'est le cas, cela signifie que le temps de traversée de l'obturateur sur toute l'image n'est pas supérieur à 10 ms. En d'autres termes, le centre du temps d'exposition varie de 10 ms à travers l'image. Cela sera vrai quelle que soit la vitesse d'obturation.

Cependant, ce décalage de 10 ms est réparti sur l'image. Par exemple, le centre n'est éloigné que de 5 ms de chaque bord. J'ai regardé l'image ci-dessus, et la lame du moulin à vent en question ne fait que 12 pixels de large au maximum. Une image en pleine résolution sur cet appareil photo est d'environ 3900 pixels en face, donc le décalage temporel sur la largeur de l'artefact est de 10 ms (12/3900) = 215 ns. C'est minuscule par rapport au temps d'exposition, mais l'ajout des deux revient à moins de 1,6 ms.

Supposons maintenant que le moulin à vent tourne à 1 Hz. Ce serait sacrément rapide pour une si grande machine. 1,6 ms ne serait que de 0,6 degré de rotation. En considérant un rayon de 12 pixels, cela signifierait un mouvement de 0,12 pixels à l'extrémité de la lame, ce qui représente la taille maximale que tout artefact d'obturateur de plan focal peut être dans ce cas. Ce n'est tout simplement pas ce qui se passe.


intéressant. L'image a été prise en RAW et je le vois aussi dans l'image RAW. La compression s'est probablement produite lorsque j'ai exporté pour télécharger ici. Mais oui, je vois deux lames, pas une lame courbe!
Paul Cezanne

@Olin Ceci est une excellente analyse.
JYelton

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Je suppose (en tant que scientifique en imagerie, en télédétection) que ce que vous pourriez voir est un artefact de l'effet Fresnel. La lumière est une onde électromagnétique, et l'eau de mer est un conducteur (eau salée). Il y a des interférences entre la lumière atteignant l'objectif, une partie de celle-ci se réfléchissant sur l'eau (ou non).

La texture de la surface joue également un rôle et l'état de la mer aura un impact sur les coefficients de l'effet Fresnel.

Parfois, les effets de Fresnel sont de très courte durée et notre œil les compense. Cependant, sur une photo fixe, ce ne sera pas le cas. De plus, le chemin entre l'éolienne et la lentille est différent pour chaque éolienne, avec des textures de surface variant constamment, avec des propriétés réfléchissantes et polarisantes constamment variables.

Un exemple pratique de l'effet Fresnel est que lorsque vous voyagez au bord d'une station de radio FM, le signal "piquetera" où il disparaîtra rapidement. Un autre exemple est un mirage, où le mirage est plus persistant que la palissade de la station de radio.

Maintenant, je peux me tromper, et je le suis souvent, mais mon opinion est que ce n'est pas un artefact induit par l'obturateur. La suggestion de @Olin Lathrop de l'influence atmosphérique n'est pas incompatible avec l'effet Fresnel et peut y contribuer. Gardez à l'esprit que la réflexion, la réfraction et les diélectriques peuvent tous jouer un rôle avec l'effet Fresnel.

En conclusion, je dirais que l'explication la plus probable de l'aube apparemment supplémentaire sur la turbine gauche est qu'il s'agit d'un artefact créé par l'effet Fresnel, et que la distance, l'angle faible au-dessus d'un milieu conducteur (eau salée) et la scène changeante temporelle (dont la caméra a capturé un court instant) sont tous des facteurs contributifs.


Pour être juste, les diélectriques sont moins un facteur à la lumière qu'avec RF. Le coude est d'environ 5 GHz.
mongo

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En voyant la mauvaise qualité de l'image, cela peut simplement être un artefact que l'esprit lit comme une lame.


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