Высокоскоростная камера
Высокоскоростная камера — это устройство, способное снимать движущиеся изображения с выдержкой менее 1/1000 секунды или частотой кадров более 250 кадров в секунду . [1] Он используется для записи быстро движущихся объектов в виде фотографических изображений на носитель информации. После записи изображения, хранящиеся на носителе, можно воспроизвести в замедленном режиме . Ранние высокоскоростные камеры использовали пленку для записи высокоскоростных событий, но были заменены полностью электронными устройствами, использующими либо устройство с зарядовой связью (CCD), либо датчик с активными пикселями CMOS , записывающий, как правило, более 1000 кадров в секунду в DRAM., для медленного воспроизведения, чтобы изучить движение для научного изучения переходных явлений. [2]
Обычный кинофильм воспроизводится со скоростью 24 кадра в секунду , в то время как телевидение использует 25 кадров/с ( PAL ) или 29,97 кадров/с ( NTSC ). Высокоскоростные пленочные камеры могут снимать со скоростью до четверти миллиона кадров в секунду , пропуская пленку через вращающуюся призму или зеркало вместо использования затвора , что снижает потребность в остановке и запуске пленки за затвором, который может разорвать пленку. на таких скоростях. С помощью этой техники одну секунду действия можно растянуть до десяти минут воспроизведения (сверхзамедленное движение). Высокоскоростные видеокамеры широко используются для научных исследований [4] [5]. военные испытания и оценка [6] и промышленность. [7] Примерами промышленного применения являются видеосъемка производственной линии для лучшей настройки машины или съемка в автомобильной промышленности краш-теста для изучения влияния манекена на пассажиров и автомобиль . Сегодня цифровая высокоскоростная камера заменила пленочную камеру, используемую для испытаний транспортных средств на удар. [8]
В телесериалах, таких как « Разрушители мифов » и «Искажение времени» , часто используются высокоскоростные камеры, чтобы показать свои тесты в замедленном темпе. Сохранение записанных высокоскоростных изображений может занять много времени, поскольку по состоянию на 2017 [Обновить]год потребительские камеры имеют разрешение до четырех мегапикселей с частотой кадров более 1000 в секунду, что позволяет записывать со скоростью 11 гигабайт в секунду. Технологически эти камеры очень продвинуты, но сохранение изображений требует использования более медленных стандартных видео-компьютерных интерфейсов. [9]Хотя запись выполняется очень быстро, сохранение изображений происходит значительно медленнее. Чтобы уменьшить требуемое пространство для хранения и время, необходимое людям для просмотра записи, для съемки можно выбирать только те части действия, которые представляют интерес или имеют отношение к делу. При записи циклического процесса для анализа промышленных аварий снимается только соответствующая часть каждого цикла.
Проблема для высокоскоростных камер - необходимая экспозиция для пленки; для съемки со скоростью 40 000 кадров в секунду необходим очень яркий свет , что иногда приводит к разрушению объекта исследования из-за высокой температуры освещения. Монохроматическая (черно-белая) съемка иногда используется для уменьшения необходимой интенсивности света. Еще более высокая скорость визуализации возможна при использовании специализированных систем визуализации с электронными устройствами с зарядовой связью (ПЗС), которые могут достигать скорости более 25 миллионов кадров в секунду . Однако в этих камерах по-прежнему используются вращающиеся зеркала, как и в их старых пленочных аналогах. Твердотельные камеры могут достигать скорости до 10 миллионов кадров в секунду . [10] [11]Все разработки высокоскоростных камер в настоящее время сосредоточены на цифровых видеокамерах, которые имеют много эксплуатационных и стоимостных преимуществ по сравнению с пленочными камерами.
В 2010 году исследователи построили камеру, экспонирующую каждый кадр в течение двух триллионных долей секунды ( пикосекунды ) с эффективной частотой кадров в полтриллиона кадров в секунду ( фемтофотография ). [12] [13] Современные высокоскоростные камеры работают путем преобразования падающего света ( фотонов ) в поток электронов , которые затем отклоняются на фотоанод , обратно в фотоны, которые затем могут быть записаны либо на пленку, либо на ПЗС.
