高速攝影機

高速相機是一種能夠捕捉移動圖像的設備，其曝光時間小于1/1000秒，或幀速率大于250幀。它用于將快速移動的物體作為攝影圖像記錄在存儲介質上。記錄后，存儲在介質上的圖像可以慢動作播放。

早期的高速相機使用膠片來記錄高速事件，但被使用電荷耦合器件（CCD）或CMOS有源像素傳感器的電子設備所取代，通常，超過1,000 fps的記錄在DRAM上，并緩慢回放，用于研究瞬時現象的運動。

高速相機可分為：

• 高速膠片相機，記錄在膠片上，
• 高速視頻相機，記錄在電子存儲器上，
• 高速取景相機，在多個圖像平面或同一圖像平面的多個位置記錄圖像（通常是膠片或CCD相機網絡），
• 高速條紋相機，將一系列線條圖像記錄在膠片或電子存儲器中。

一部正常的電影膠片以每秒24幀的速度播放，而電視使用每秒25幀（PAL）或每秒29.97幀（NTSC）。

高速攝影機可以通過讓膠片在旋轉的棱鏡或鏡子上運行而不是使用快門來拍攝250,000幀，減少了在快門后面停止和啟動膠片的需要，這將在該速度下撕裂膠片。使用這種技術，一秒鐘的動作可以拉長到十分鐘以上的播放時間（超慢動作）。

高速攝像機被廣泛用于科學研究、軍事測試和評估以及工業。工業應用的例子是拍攝生產線以更好地調整機器，或拍攝汽車工業中的碰撞試驗以調查對碰撞假人乘客和汽車的影響。

今天，數字高速攝像機已經取代了用于車輛碰撞測試的膠片攝像機。

電視系列節目，如《神秘博士》和《時空穿梭》經常使用高速攝像機以慢動作展示他們的測試。保存錄制的高速圖像可能很耗時，因為截至2017年，分辨率高達400萬像素、每秒幀率超過1000的消費類相機將以每秒11吉比特的速度錄制。從技術上講，這些相機是非常先進的，然而保存圖像需要使用較慢的標準視頻計算機接口。為了減少所需的存儲空間和人們檢查錄像所需的時間，可以只選擇感興趣或相關的動作部分進行記錄。當為工業故障分析而記錄一個循環過程時，只有每個循環的相關部分被拍攝。

高速攝像機的一個問題是需要對膠片進行曝光；為了能夠以40,000 fps的速度拍攝，需要非常明亮的光線，有時照明的熱量會導致檢查對象被破壞。單色（黑白）拍攝有時被用來減少所需的光線強度。然而，這些相機仍然使用旋轉的鏡子，就像它們的老式膠片對應物一樣。固態攝像機的速度可以達到1000萬幀。現在，所有高速攝像機的發展都集中在數字視頻攝像機上，與膠片攝像機相比，它有許多操作和成本上的優勢。

2010年，研究人員建造了一臺每幀曝光時間為2萬億分之一秒（皮秒），有效幀率為5萬億fps（飛秒攝影）的相機。現代高速相機的工作原理是將入射光（光子）轉換為電子流，然后偏轉到光陽極，再回到光子，然后可以記錄在膠片或CCD上。

• 《神秘博士》（Doctor Who）節目突出地使用高速攝像機來測量速度或高度。
• 《時空幻境》的中心內容是使用高速攝像機將通常快得無法用肉眼看到的東西放慢。
• 高速攝像機經常被用于許多重大體育賽事的電視制作中，當普通慢動作不夠慢時，用于慢動作即時重播，如國際板球比賽。

高速攝像機在科學中經常被用來描述對于傳統膠片速度來說太快的事件。生物力學采用這種相機來捕捉高速動物運動，如青蛙和昆蟲的跳躍、魚的吸吮、螳螂蝦的撞擊，以及鴿子的直升機式運動的空氣動力學研究。