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高速摄像机

高速摄像机(high speed camera)是一种能够以曝光率小于1/1000秒或超过每秒250帧捕获运动图像的设备。它用于在存储介质上记录快速移动的物体作为照片图像。 录制后,存储在媒体上的图像可以慢慢播放。 早期的高速摄像机使用胶片记录高速事件,但完全使用电荷耦合器件(CCD)或CMOS取代有源像素传感器的电子设备,通常每秒记录1000多帧DRAM上 ,慢慢回放研究瞬态现象的科学研究动作。

产品介绍

摄像机种类繁多,其工作基本原理相同:当我们拍摄物体时,反射在物体上的光被相机镜头收集,聚焦在相机器件的光表面(如相机管的目标表面),然后通过相机器件将光转换为电能,即获得视频信号。光电信号非常弱,需要通过预放电路放大,然后通过各种电路进行处理和调整。最终获得的标准信号可以发送到录像机和其他记录媒体上,或通过传输系统传输或发送到监控器上。

一般家用摄像机,DV 最多每秒100帧,手机30帧/秒s,高速摄像一般每秒10000~速度记录1万帧,一些军用高速摄像机甚至可以达到100万~每秒1000万帧,但是这导致每个像素不太高,甚至不超过家用数码相机的像素水平,试想下 假设一张图至少500张kb乘以1000万是多少?.而且还是一秒钟.因此,一个惊人的存储器也是必不可少的。

当水滴轻轻落入池塘时,它产生了一系列几乎看不见的壮观过程。小水滴首先在水面上跳跃,然后四面散射,直到被池水完全吸收消失。

肉眼看起来只是水面的振动,但通过高速摄像头看,整个过程看起来像篮球反弹的超慢动作。高速影像专家马特克尼 (Matt Kearney)这将影响你的世界,他在编辑这段水滴视频时说。克尼拍摄的这部电影被称为聚集滴落,是为了探索电视集的频道Time Warp该节目利用高速图像拍摄了一系列自然活动。

过去,科学家们在实验室里拍摄滴水的照片,但他们使用低分辨率的相机快照,而不是高清摄像头。

应用

高速摄像机多年来被使用在研究上,有些非常实用,例如车祸模拟测试的纪录。一直到当下,才有这类研究工具被娱乐界所运用。高速摄像机有较为便携的款式,可以用来拍摄商业电视和影片,捕捉“CSI影集中子弹的冲击画面,谣言终结者节目中的大爆炸,迪士尼新作Earth动物飞行特技。

在电视上,视频以每秒30帧的速度播放,适合人眼观看。大多数电视节目和家庭电影都以同样的速度录制。然而,高速摄像头可以以每秒325000帧的速度录制 (一秒可以播放三个小时)。当相机运行如此快时,需要大功率照明设备,所有摄影师都必须使用烤箱手套来操作聚焦镜头。

克尼过去从事高速摄像机的租赁和销售 (用于拍摄慢动作镜头) 和制造商 (以检查生产线问题)。他表示百万像素的高色彩和感光度高速摄像机,早在很早已经出现在市场上。但在那之后,这种相机被用来拍摄黑白图像。体育节目制作公司如CBS以纪录职业高尔夫球员挥杆为例,率先在电视网上使用高速像机的公司Swing Vision,获得艾美奖。

高速摄像机还在进化。Time Warp在拍摄过程中,增加了一个小型的电池摄像头来捕捉跳伞中的图像。克尼还希望使用紫外线、红外线和延迟摄影技术来扭曲时间。

当被问及是否有一些现象太快,无法记录时,摄影团队的人都笑了。他们都想拍摄玻璃破裂时的裂缝是如何蔓延的,但电影制片人之一杰夫·利伯曼说,玻璃每秒破裂6万英寸,比高速摄像机以最高帧率拍摄的图片要快。

高速摄像机系统的工作原理

高速相机可以在很短的时间内快速、多次地完成高速目标的采样。当以常规速度放映时,记录目标的变化过程清晰而缓慢地呈现在我们面前。高速相机技术具有实时目标捕获、图像快速记录、即时回放、图像直观清晰等突出优点。

高速运动目标由自然光或人工辅助照明产生反射光,或通过高速成像系统的成像镜发光。物镜成像后,落在光电成像器件的图像表面上。由驱动电路控制的光电器件将快速响应图像表面上的目标图像,即根据图像表面上目标图像光能的分布,在每个采样点产生响应大小的电荷包,即像素点,完成图像的光电转换。各种带图像信息的电荷包迅速转移到读出寄存器。读取信号经信号处理后传输到计算机,计算机读取、显示和判断图像,并输出结果。因此,一套完整的高速成像系统由光学成像、光电成像、信号传输、控制、图像存储和处理组成。

高速摄像机在流体力学中的应用

高速摄像机广泛应用于工业中,高速摄像机可以拍摄肉眼看不清的图像和运动过程。高速摄像机的参与是流体力学中湍流、流速、流场、气泡、沸腾、两相流等运动规律的观察和分析不可或缺的。例如,用高速相机拍摄的石头进入水中一刻的细节。通过高速摄像机图像,研究人员可以了解水下石头的力,并通过流体动力学分析为什么石头可以在水面上漂浮多次。

转移:高速摄像机_百度百科

标签: 胶机传感器

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