雪花拍摄的最高分辨率照片

冬季暴风雨的初冷足以将大多数人送入室内，但纳森·迈尔沃尔德（Nathan Myhrvold）却不足。天气越冷，他拍摄雪花的显微照片的机会就越大。现在，将近两年的制作过程中，Myhrvold开发出了他所谓的“世界上最高分辨率的雪花相机”。最近，他发布了一系列使用他的作品拍摄的图像，这是一个在微观水平上捕获雪花的原型，以前从未见过。

Myhrvold拥有普林斯顿大学理论数学和物理学博士学位，并在Microsoft担任首席技术官长达14年之久，他依靠自己的科学家背景来制造相机。他还充分利用了自己的摄影师经历，尤其是作为现代食品创新实验室的创始人，该实验室以食品的高分辨率照片而著称，该食品创新实验室以五卷同名摄影册的形式出版，着重于烹饪艺术和科学。 Myhrvold在15年前遇到了加州理工学院教授Kenneth Libbrecht，当时恰好正在研究雪花的物理学，因此他首先想到了拍摄雪花的想法。

“在我的脑海里，我以为我真的很想拍雪花的照片，”迈尔沃尔德说。 “大约两年前，我以为是个好时机，决定组建一个最先进的雪花摄影系统……但这比我想象的要难得多。”

拍摄雪花并不是什么新鲜事。在1880年代后期，一位名叫威尔逊·本特利（Wilson Bentley）的佛蒙特州农民开始在自己的农场上微观射击雪花。如今，他已被认为是史密森学会档案馆一部分工作的开拓者。他的摄影作品被认为是“没有两个雪花一样”这一常识的灵感。

一个多世纪以后，雪花摄影领域一直在飞速发展，这在Myhrvold用自己的相机拍摄的高分辨率图像中很明显。

简而言之，Myhrvold开发的系统由一台显微镜和一台照相机组成，但是许多部分协同工作以完成捕获雪花图像的艰巨任务，而这不仅是微小的（大多数雪花直径不到半英寸），但融化很快。实际上，雪花的崩解趋势是Myhrvold在该项目中必须克服的最大挑战之一。他的解决方案是：为他的50磅重的摄像头系统配备热电冷却系统，碳纤维框架和LED灯，它们散发出的热量少于标准灯。他的科学怪人式装置的每一个零件（放在桌子上时都离地面约五英尺高）都是用不太可能引起主题熔化或升华的材料制成的。

他说：“光会融化雪花，所以我在日本成立了一家生产LED灯的公司。” “我的相机闪光灯比典型的相机闪光灯快了百万分之一秒，并且快了一千倍。”

显然，某些语言环境比其他语言环境更适合雪花摄影。例如，迈尔沃尔德所居住的西北太平洋地区的雪花不够冷，融化或升华（当冰变成天然气时）的速度太快，而在东海岸，由于潮湿，它们太湿了在空中，这可能导致雪花粘在一起。因此，他冒险并在完美的条件下向更高的纬度冒险-蒂明斯，加拿大东北安大略省的一个小镇。

他说：“摄氏15度到摄氏20度之间的某个地方是雪花拍摄的最佳地点。”

Myhrvold还必须弄清楚如何物理捕捉雪花。 （这并不像希望完美的雪花恰巧落入您的手套之内那样简单。）他很快就知道，将它们夹在玻璃显微镜载玻片上是行不通的。玻璃是已知的绝缘体。但是，人造蓝宝石载玻片由与高端手表相同的晶体材料制成，其导热系数比玻璃低，使其成为收集标本的理想材料。

为了在蓝宝石幻灯片上获得雪花，他首先必须抓住一个。他将一块漆成黑色并夹在拖把手柄末端的泡沫板完成了这一工作。一旦有足够多的雪花落在板上，Myhrvold会对样品进行快速的目视检查，然后确定最适合其用途的样品。然后，他用细小的貂毛笔将其转移到蓝宝石载玻片上，类似于水彩画家在绘制最细微的细节时所使用的方法。

他说：“每千个雪花中只有一个足以拍摄。” “通常，它们会在一起，因此您不会花费太多时间，而必须选择可以快速转移的最佳选择。您真的想立即将它们放在显微镜上。”

安全地放在幻灯片上后，他将显微镜聚焦在照片上，一次将曝光量更改为一微米。 （作为参考，人发的宽度约为70微米。）平均而言，Myhrvold为每个雪花拍照的次数超过100倍，或者是雪花开始融化之前拍摄的次数。使用专业的计算机软件，Myhrvold将单个样本的多张照片组合在一起以创建最终照片。

他说：“这些照片通常是使用计算机软件将100张照片放在一起的结果。” “您必须拍摄许多照片才能获得足够高的分辨率，因为将许多照片放在一起可以使您拥有足够的景深，才能非常清晰地看到整个雪花。”

加州理工学院的物理学教授肯尼斯·利布布雷希特（Kenneth G. Libbrecht）广泛研究了冰的物理学和模式形成，他的工作正是启发了迈尔沃尔德（Myhrvold）追求该项目的原因，他对建造高品质的挑战并不陌生res雪花相机。他也创造了一种类似的设备，用于自己的研究目的。他说，除了他本人以外，只有Myhrvold和一位名叫Don Komarechka的加拿大摄影师才能完成这种微距摄影的壮举。

“人们有时会问我[我的相机]的工作原理或外观如何，这很难回答，因为它是像车库般的项目而建造的，”利布莱希特说。 “没有蓝图；您随身携带将其放在一起。”

利布布雷希特（Libbrecht）踏入这片未知的领域，说他不确定这些高分辨率照片在研究雪花时将意味着什么。他说：“我不知道会有什么发现。” “查看图片时，您会看到自己不知道的东西。拍摄很多雪花比获取一张高分辨率的雪花更重要，但这也很重要。很难预测您会发现什么。”

Myhrvold补充说，要使他的项目发展到现在，需要大量的“反复试验”。即使到现在，他仍在修补各种元素以添加到他的雪花摄影系统中。

“ [我正在立即对其进行修改并添加新功能，”他说。 “目前，我们的问题是，既然冬天开始了，加拿大就被封锁了，所以我要利用这段时间来升级。”

Myhrvold提到的一种可能的升级是有一天将其系统连接到3D打印机上，但是存在一个小问题：“目前没有打印机可以以真正的雪花分辨率进行打印，”他说。 “但是，如果您将其增加到餐盘的大小，绝对可以。”