Jak namalovat vajíčka jinak, než kdokoli před tím? Už třetí rok v řadě Ing. Jiří Zemánek, doktorand z Katedry řídicí techniky FEL ČVUT, ukázal, že jsou pořád ještě způsoby zdobení kraslic, které zatím nikoho nenapadly. Loni využil stroboskopického efektu a kresby na kraslicích roztančil v iluzi připomínající film (více v našem předchozím článku).
Letos na stroboskopický efekt navázal, ale naprosto změnil způsob „malování“ na vajíčka. Zatímco v minulých dvou videích využil kreslícího robota Eggbot, tentokrát je barva na vajíčkách principiálně odlišná.
Pomíjivá kresba laserem
Fotochromatická barvaFotochromatická barva mění svou barvu při vystavení např. UV světlu. Je-li zdroj světla odstraněn, barevná změna po určitou dobu přetrvává, a poté se barva navrátí do svého původního stavu. (zdroj: FyzWeb) Barva se využívá například v zatmavovacích skled brýlí nebo jako prvek pro ochranu bankovek. |
“Na počátku byla součástka, a pak až nápad ji využít,“ vzpomíná Jiří Zemánek, který nám dal svolení k použítí jeho nového videa (originál na YouTube). Laserový modul z barevné laserové tiskárny mu v šuplíku ležel už nějakou dobu. Když se pak dostal i k fotochromatické barvě (viz box), napadlo jej spojit tyto prvky dohromady.
Se svým studentem Filipem Richterem ozkoušeli různé způsoby, jak laserový modul, který umí vytvořit pouze jednorozměrnou barevnou „čárku“, využít pro zdobení kraslic.
„Byla to spíš řada různých dílčích problémů, které jsme museli vyřešit,“ říká Zemánek. „Například zjistit, jak zapojit jednotku z tiskárny, i když jsme k tomu neměli žádné originální schéma. Bylo potřeba vymyslet, jak rychle spínat laserovou diodu, protože levné moduly, které běžně koupíte, na to nejsou stavěné.“
Celé zařízení včetně laserového modulu a rotujícího stojánku na vajíčka
Na elektrotechniky čekaly i ryze „neelektronické“ problémy, jako třeba správné rozmíchání fotochromatického pigmentu, který na vejce nanášeli stříkací pistolí, aby byl na vejci rozprostřen rovnoměrně.
Tolik práce...
„Docela rychle jsme se dostali do bodu, kdy nám to začalo fungovat. Pak ale ještě trvalo vyladit všechno, aby to fungovalo spolehlivě,“ všímá si Zemánek, který má s tvorbou podobných „populárně-vědeckých hi-tech hraček“ celkem bohaté zkušenosti. Před dvěma roky třeba osvítil spolu s našimi čtenáři Prahu z mazací tramvaje, v roce 2010 zase naučil jehličkové tiskárny hrát koledy.
Ne vše bylo nutné vymýšlet od začátku. Alespoň k přípravě vzorů vykreslovaných na vajíčka mohli nadšenci využít algoritmy z loňska. Pohyb, který na vajíčkách vidíte, je částečně výsledkem vykreslování nových informací (nově osvětlených pixelů), z větší části pak jde o využití strobokopického efektu.
Kreslení pohyblivých obrázků na vajíčka pomocí laseru a fotochromatického pigmentu
„Největší problém jsme měli s laserovou diodou, protože musela být celkem výkonná – pokud by laser stál na místě, tak by stačil výkon jako je v běžném ukazovátku,“ vysvětlil nám Zemánek. „Protože je laser rozmítaný, tak se musí výkon zvýšit, aby byl výkon dodaný na větší plochu dostatečný.“
Tajemství stroboskopických animací
Protože vajíčko se rychle otáčí (rychlostí jednou až třikrát za sekundu, podle potřeby dané kresby), kamera nestíhá zachytit tento pohyb plynule, ale zachytává pouze 25 snímků za sekundu. Toho lze využít k tomu, aby obrazce na vajíčku, které jsou vykreslené v přesně spočítaném rozmezí, divákovi „splynuly“ do plynulé animace.
Princip stroboskopického efektu: rotující kulička osvětlená stroboskopem je viditelná vždy jen při záblesku. Vypadá tak, jakoby vlastně „blikala na místě“.
Laserové vykreslování pak přidalo celému efektu nový rozměr, protože nyní mohl Zemánek nejen vytvářet animace pomocí stroboskopického efektu, ale dokonce tyto animace upravovat „za běhu“, protože mohl pomocí laserového modulu blednoucí obrazec buď obkreslit (zdůraznit), nebo překreslit (pozměnit).
„V jednotce je šestihranné zrcátko, které se otáčí konstantní rychlosti 160 krát za sekundu, to znamená, že laser skenuje s frekvencí asi 1 kHz, tedy tisíckrát za sekundu,“ popisuje Zemánek. „Každý sken je rozdělen na přibližně 700 pixelů, takže mikroprocesor musí laseru posílat signál ještě 700x rychleji.“
Kotouč z přístroje Phenakistoscope, předchůdce kinematografu
Při sledování videa není úplně jednoduché uvěřit, že nejde o počítačový trik nebo nějaké filmové střihy. Zároveň je ale dobré řici, že stroboskopický efekt v této podobě funguje pouze díky kameře. Na vlastní oči byste tyto animace neviděli, ledaže by někdo vajíčka osvětloval světlem rychle blikajícím o stejné frekvenci, jakou má kamera.
Chvíli se zdálo, že se video do Velikonoc nepodaří vyrobit: „První modul, který jsme na to měli, se nám při experimentech podařilo zničit. Už nezbýval čas objednat z Číny nový,“ popisuje Zemánek vznik videa. „Vymontovali jsme tady diodu ze staré blu-ray mechaniky. Ta fungovala krásně, bohužel ale začala vypovídat službu přesně ve chvíli, kdy jsme začali natáčet video. Jediné, co nás napadlo, bylo koupit novou blu-ray mechaniku, rozmontovat ji a vzít z ní laserovou diodu.“ Rozpočet na speciální efekty se tak významně navýšil. Je na divácích, aby posoudili, jestli se oběť blu-ray mechaniky vyplatila.
Krásné Velikonoce!
Podívejte se také na první video Eggstatic z roku 2016:
