Войти
Фотопоследовательность Мейбриджа на скачущей скачущей лошади, впервые опубликованной в 1878 году. Высокоскоростная фотография - это наука о съемке очень быстрых явлений. В 1948 году Общество инженеров кино и телевидения (SMPTE) определило высокоскоростную как любой набор фотографий, снятую камеру со скоростью 69 кадров в секунду или больше и состоящей как минимум из трех последовательных кадров.. Высокоскоростная фотография может рассматриваться как противоположность покадровой фотографии.
В обычном использовании высокоскоростная фотография может означать одно или оба из следующих значений. Во-первых, сама фотография может быть сделана таким образом, чтобы казалось, что движение останавливается, увеличивающееся для уменьшения размытие при движении. Во-вторых, можно сделать серию фотографий с высокой дискретизации или кадров. Для первого требуется датчик с хорошей чувствительностью либо очень хорошая система, либо очень быстрый стробоскоп. Второй требует некоторых средств последовательного переноса кадров, либо с помощью механического устройства, либо путем быстрого переноса данных с помощью электронных датчиков.
Другими соображениями для высокоскоростных фотографов являются длина записи, взаимность разбивка и пространственное разрешение.
Ядерный взрыв, сфотографированный рапатронной камерой менее чем через 1 миллисекунду после взрыва. Огненный шар имеет диаметр около 20 метров. Шипы на дне огненного шара создают из-за так называемого эффекта трюка с веревкой.Первым практическим применением высокоскоростной фотографии было исследование Эдварда Мейбриджа 1878 г. Фактически все ноги были оторваны от земли во время галопа. Первая фотография сверхзвуковой летящей пули была сделана австрийским физиком Петером Салхером в Риеке в 1886 году. Этот метод позже был использован Эрнстом Махом в своих исследованиях сверхзвукового движения. Немецкие ученые-оружейники применили эту технику в 1916 году, а Японский институт аэронавигационных исследований изготовил камеру, способную записывать 60 000 кадров в секунду в 1931 году.
Bell Telephone Laboratories была одним из первых заказчиков камеры, разработанной Eastman Kodak в начале 1930-х гг. Белл использовал систему, которая воспроизводила 16-миллиметровую пленку со скоростью 1000 кадров / с и допустимую нагрузку на 100 футов (30 м), чтобы изучить дребезг. Когда Kodak отказался от разработки более высокоскоростной версии, Bell Labs разработала ее самостоятельно, назвав Fastax. Fastax был предоставлен 5000 кадров в секунду. В конце концов Белл продал камеру Western Electric, которая, в свою очередь, продала ее Wollensak Optical Company. Wollensak также улучшил конструкцию до 10 000 кадров / с. Redlake Laboratories представила еще одну камеру с вращающейся призмой на 16 мм, Hycam, в начале 1960-х годов. Photo-Sonics разработала несколько моделей камеры с вращающейся призмой, способную снимать 35- и 70-миллиметровую пленку в 1960-х годах. Компания Visible Solutions представила 16-мм камеру Photec IV в 1980-х годах.
В 1940 году Сирси Д. Миллер подал на камеру с вращимся зеркалом, теоретически способную передачу один миллион кадров в секунду. Первое практическое применение этой идеи было во время Манхэттенского проекта, когда Берлин Брикснер, фототехник проекта, построил первую известную полнофункциональную камеру с вращающимся зеркалом. Эта камера использовалась для фотографирования первых прототипов первой ядерной бомбы и решила ключевой технический вопрос о форме и скорости взрыва, который был создан активным спора между инженерами по взрывчатым веществам и теоретиками физики.
Компания DB Milliken в 1957 году разработала 16-миллиметровую камеру прерывистого действия с регистрацией выводов для скорости 400 кадров / с. Митчелл, Redlake Laboratories и Photo-Sonics в конечном итоге последовали за ней. 1960-е годы с множеством 16-, 35- и 70-мм фотоаппаратов прерывистого действия.
Гарольду Эдгертону обычно приписывают новаторское применение стробоскопа для остановки быстрого движения. В конце концов он помог найти EGG, в котором использовались некоторые методы Эдгертона, чтобы уловить физику взрывов, необходимые для детонации ядерного оружия. Одним из таких устройств была EGG Microflash 549, которая представляет собой вспышку с воздушным зазором. Также см. Фотографию взрыва, сделанную камеру Rapatronic.
Фотография выстрела Smith Wesson, сделанная с вспышкой с воздушным зазором. Фотография была сделана в комнате, с открытой затвором камеры и срабатыванием вспышки из-за звука выстрела с помощью микрофона. Развивая идею стробоскопа, исследователи начали использовать лазеры, чтобы остановить скоростное движение. Последние достижения включают использование генерации высоких гармоник для захвата изображений технологии динамики до масштаба аттосекунды (10 с).
5 миллисекундный захват кофе, выдуваемого из соломки. 
Капля улавливается стробоскопом после отскока вверх. 
Вытяжной вентилятор на этой фотографии вращался на полной скорости, когда фотография была принята. возможность высокоскоростной камеры захвата видео со скоростью, превышающей 250 кадров в секунду. Существует много типов типов ускоренных пленочных камер, в основном все они могут быть сгруппированы в пяти различных категориях:
Камеры прерывистого движения способны к сотням кадров в секунду, вращение Призменные камеры могут передавать от тысяч до миллионов кадров в секунду, камеры с вращающимся зеркалом - миллионы кадров в секунду, растровые камеры - миллионы кадров в секунду, растровые камеры - миллионы кадров в секунду, а камеры с разбивкой изображения - миллиарды кадров в секунду.
По мере совершенствования и механического транспорта стала высокоскоростная пленочная камера доступной для научных исследований. В итоге Kodak переместила свою пленку с ацетатной основы на Estar (название Kodak для Mylar -эквивалентного пластика), что повысило прочность и позволило быстрее растягивать пленку. Estar также был более стабильным, чем ацетат, что позволяет проводить более точные измерения, и не был так подвержен возгоранию.
Каждый тип доступны с разными размерами загрузки. Их можно обрезать и положить в магазин для облегчения загрузки. Магазин длиной 1200 футов (370 м), как правило, самым популярным из первых среди камер 35 и 70 мм. Магазин длиной 400 футов (120 м) типичен для 16-мм фотоаппаратов, хотя магазины длиной 1000 футов (300 м). Обычно в камерах с поворотной призмой используется пленка длиной 100 футов (30 м). Изображения на 35-миллиметровой высокочувствительной пленке обычно имеют более прямоугольную форму с длинной между отверстиями звездочек, а не параллельны краям, как при стандартной фотографии. Изображения 16 мм и 70 мм обычно больше квадратные, чем прямоугольные. Доступен список форматов и размеров ANSI.
В использовании используются импульсные временные метки по краю пленки (внутри или снаружи перфорации пленки), создаваемые искрами или позже Светодиоды. Это позволяет точно измерить светочувствительность пленки и, в случае появления полос или смазанных изображений, в случае появления скорости объекта. Эти импульсы обычно повторяются с частотой 10, 100, 1000 Гц в зависимости от настройки скорости камеры.
Так же, как и в стандартном кинокамере, камера прерывистого режима останавливает пленку в затворе пленки во время съемки. Это требует некоторых модификаций механизма достижения этого прерывистого движения на высоких скоростях. Во всех случаях до и после формируется петля для создания устранения провисания. Вытягивающие зажимы, которые входят в пленку через перфорацию, натягивают ее на место, а затем втягиваются из перфораций и выходят из отверстий для пленки, умножаются, чтобы захватить пленку через несколько перфораций в пленке, самое большее напряжение, которое испытывает каждую отдельную перфорацию. подвергается. Регистрирующие штифты, которые фиксируют пленку через перфорацию в положении, пока она обнажается, после втягивания зажимных лапок также множатся и часто изготавливаются из экзотических материалов. В некоторых случаях используется вакуумное всасывание, чтобы пленка, особенно 35-мм и 70-мм пленка, оставалась плоской, чтобы изображения были в фокусе по всему кадру.
Камера с поворотной призмой позволяла повысить частоту кадров без чрезмерной нагрузки на пленку или механизм транспортировки. Пленка непрерывно движется мимо вращающейся призмы, которая синхронизирована с главной звездочкой пленки, так что скорость пленки и скорость призмы всегда движутся с одинаковой скоростью. Призма создает между линзой объектива и пленкой, так что вращение призмы «закрашивает» кадр на пленке для каждой грани призмы. Призмы обычно кубические или четырехсторонние для полнокадровой экспозиции. В верхней или нижней части кадра показано изображение в верхней или нижней части кадра. Затвор может улучшить результаты за счет более плотного стробирования экспозиции вокруг точки, где грани призмы почти параллельны.
Камеры с поворотным зеркалом можно разделить на две подкатегории; чистые вращающиеся зеркальные камеры и вращающийся барабан или камеру Dynafax.
В камерах с чистым вращающимся зеркалом пленка удерживается неподвижно по дуге с центром вокруг вращающегося зеркала. Основная конструкция камеры с вращающимся зеркалом состоит из четырех частей; линза основного объектива, полевая линза, линзы компенсации и вращающееся зеркало для последовательности изображений объективации кадров. Изображение исследуемого объекта формируется в пространстве вращающегося зеркала с плоскими гранями (обычно используется конструкция с восемью и более гранями). Полевая линза оптически сопрягает зрачок линзы основного объектива в области ряда компенсационных линз, а конечные компенсационные линзы оптически сопрягают зеркало с поверхностью фотодетектора. Для каждого кадра, используется одна компенсационная линза, используется серия плоских зеркал. Таким образом, эти камеры обычно записывают не более ста кадров, но было записано до 2000 кадров. Это означает, что они записывают очень короткое время - обычно менее миллисекунды. Поэтому для них требуется специализированное оборудование для измерения времени и освещения. Камеры с вращающимся зеркалом воспроизводить до 25 миллионов кадров в секунду типичной скоростью в миллионы кадров в секунду.
. Вращающаяся барабанная камера работает, удерживая полосу пленки в виде петли на внутренней дорожке вращающегося барабана. Затем этот барабан раскручивается до скорости, используемую желаемую скорость кадрирования. Изображение по-прежнему передается на внутреннее вращающееся зеркало с центром в дуге барабана. Зеркало многогранное, обычно имеет от шести до восьми граней. Требуется только одна вторичная линза, поскольку экспонирование всегда происходит в одной и той же точке. По мере прохождения пленки через эту точку формируется серия кадров. Дискретные рамки формируются, когда каждая последующая грань зеркала проходит через оптическую ось. Вращающиеся барабанные камеры могут иметь скорость от десятков тысяч до миллионов кадров в секунду, но максимальная скорость периферийная линейная скорость барабана практически составляет около 500 м / с, увеличение частоты кадров требует уменьшения высоты кадра и / или увеличения количества кадров, экспонируемых вращающимся зеркалом.
В обоих типах камер с вращающимся зеркалом двойная экспозиция может произойти, если система не управляется должным образом. В камере с чисто вращающимся зеркалом это происходит, если зеркало делает второй проход через оптику, пока свет все еще попадает в камеру. Это происходит во вращающейся барабанной камере, если барабан делает более одного оборота, когда в камере попадает один свет. Многие камеры используют сверхвысокоскоростные затворы, например, в которых используется взрывчатка, чтобы разбить стеклянный блок и сделать его непрозрачным. В качестве альтернативы можно использовать высокоскоростные вспышки с контролируемой продолжительностью. В современных системах визуализации ccd датчики могут быть закрыты в течение микросекунд, что устраняет необходимость во внешних шторках.
В последнее время технология поворотных зеркальных камер была применена для создания электронных изображений, где вместо массивных одиночных камер CCD или CMOS расположен вокруг вращающегося зеркала. Эта адаптация обеспечивает все электронной визуализации в сочетании со скоростью и разрешением вращающегося зеркала. Возможна скорость до 25 миллионов кадров в секунду с типичной скоростью в миллионы кадров в секунду.
Коммерческая доступность типов систем с вращающимся зеркалом началась в 1950-х годах производства Beckman Whitley and Cordin Company. Компания Beckman Whitley продавала как вращающиеся зеркальные камеры, так и вращающиеся барабанные камеры, и ввела термин «Dynafax». В середине 1960-х годов компания Cordin купила Beckman Whitley и с тех пор является единственным поставщиком вращающихся зеркальных камер. Филиал компании Cordin, компания Millisecond Cinematography, представила системы коммерческой барабанных камер на рынке кинематографии.
Большинство конструкций камер разделения изображения, включающие тысячи волоконно-оптических соединенных, соединенных вместе, соединенных линию, которая записывается с помощью средств полосовой камеры. т. Д.). Разрешение ограничено количеством волокон, и обычно можно использовать всего несколько тысяч волокон.
Растровые камеры, которые в литературе часто называют камерами рассечения изображения, основаны на принципе, согласно которому для получения различимого изображения необходимо записать только небольшую часть изображения. Этот принцип чаще всего используется при лентикулярной печати, когда множество изображений помещается на один и тот же материал, а массив цилиндрических линз (или щелей) позволяет просматривать только одну часть изображения за раз.
Большинство растровых камер работают с черной сеткой с вытравленными на ней очень тонкими линиями, с сотнями или тысячами прозрачных линий между гораздо более толстыми непрозрачными областями. Если ширина каждой щели составляет 1/10 ширины каждой непрозрачной области, то при перемещении растра можно записать 10 изображений на расстоянии между двумя щелями. Этот принцип обеспечивает чрезвычайно высокое временное разрешение, жертвуя некоторым пространственным разрешением (большинство камер имеют только около 60 000 пикселей, разрешение около 250x250 пикселей) со скоростью записи до 1,5 миллиарда кадров в секунду. Растровые технологии были применены к фотоаппаратам, сделанным из преобразователей изображений, для гораздо более высоких скоростей. Растровое изображение часто перемещается через систему вращающегося зеркала, но сам растр также можно перемещать по листу пленки. Эти камеры может быть очень трудно синхронизировать, поскольку они часто имеют ограниченное время записи (менее 200 кадров), а кадры легко перезаписываются.
Растр может быть выполнен с помощью линзовидных листов, сетки непрозрачных щелей, массивов конической (Selfoc) волоконной оптики и т. Д.
Полосовая фотография (близко относящийся к полосовой фотографии ) использует полосовую камеру для объединения серии по существу одномерных изображений в двухмерное изображение. Термины «полосовая фотография» и «полосовая фотография» часто меняются местами, хотя некоторые авторы проводят различие.
Удалив призму из камеры с поворотной призмой и используя очень узкую щель вместо затвора, она можно делать изображения, экспозиция которых представляет собой одно измерение пространственной информации, непрерывно записываемой во времени. Таким образом, записи полос представляют собой графическую запись пространства-времени. Полученное изображение позволяет очень точно измерять скорости. Также возможно делать записи полос с помощью технологии вращающегося зеркала на гораздо более высоких скоростях. Для этого также могут использоваться цифровые линейные датчики, а также некоторые двумерные датчики с щелевой маской.
Для проявления взрывчатых веществ изображение линии образца проецировалось на дугу пленки через вращающееся зеркало. Продвижение пламени проявлялось в виде наклонного изображения на пленке, по которому измерялась скорость детонации.
Фотография с компенсацией движения (также известная как баллистическая синхронная фотография или фотография с размытием, когдаиспользуется для изображения высокоскоростных снарядов) это форма полосатой фотографии. Когда движение противоположно движению объекта с инвертирующим (положительным) объективом и синхронизировано надлежащим образом. Объекты, оставшиеся неподвижными, предоставленными в виде полос. Это техника, используемая для фотографий финиша. Ни в коем случае нельзя сделать неподвижную фотографию, которая дублирует результаты фотографии финишной черты, сделанной этим методом. Стоп-кадр - это фотография времени, фотография с полосами / мазками - это фотография времени. При использовании для изображения высокоскоростных изображений использование очень короткое время экспозиции, использование более высокое разрешение изображения. Использование высокоскоростных снарядов означает, что одно неподвижное изображение создается на одном рулоне кинопленки. По такой изображению может быть определена информация, как рыскание или тангаж. Из-за его измерения скорости во времени также будут показаны боковыми искажениями изображения.
Комбинируя эту технику с дифрагированным волновым фронтом света, как острием ножа, можно делать фотографии фазовых возмущений в однородной среде. Например, можно снимать ударные волны от пульса и других высокоскоростных объектов. См., Например, теневую фотографию и шлирен-.
. В декабре 2011 года исследовательская группа Массачусетского технологического технологического сообщества сообщила о комбинированном применении лазерной (стробоскопической) и линейной камеры для захвата изображений повторяющихся изображений. событие, которое можно повторно собрать для создания видео с триллионами кадров в секунду. Такая скорость получения изображения, которая позволяет захватывать изображения движущихся фотонов, возможна за счет использования полосовой камеры для быстрого сбора каждого поля обзора в узких одиночных полосовых изображениях. Освещая сцену лазером, излучающим световые импульсы каждые 13 наносекунд, синхронизированным с полосовой камерой с повторной выборкой и позиционированием, исследователи проводят сбор одномерных данных, которые могут быть скомпилированы с помощью вычислений в двухмерное видео. Хотя этот подход ограничен разрешением по времени для повторяющихся событий, возможны стационарные приложения, такие как медицинский ультразвук или промышленный анализ материалов.
Воспроизведение мультимедиа Разрыв заполненного водой воздушного шара, снятый на 480 кадрах / с Высокоскоростные фотографии можно просматривать индивидуально, чтобы следить за ходом занятия, или их можно быстро отображать в виде движущейся пленки с замедленным движением.
Ранние видеокамеры с использованием трубок (таких как Vidicon ) страдали от сильного «двоения» из-за того, что скрытое изображение на цели оставалось даже после предмет переехал. Кроме того, когда система сканировала цель, сканирование относительно объекта приводило к появлению артефактов, искажающего изображение. Мишень в трубках камеры типа Vidicon может быть изготовлена из различных фотопроводящих химикатов, таких как сульфид сурьмы (Sb 2S 3), оксид свинца (II) (Pb O ) и других с различными свойствами изображения «липкости». Фарнсворт Image Dissector не страдал от «прилипания изображения» типа Vidicons, и поэтому для захвата коротких последовательностей кадров с очень высокой скоростью можно использовать соответствующие специальные преобразователи изображений.
Механический затвор, изобретенный и др. На Чайна Лейк в 1979 году (США 4171529 ) помог заморозить действие и устранить ореолы. Это был механический затвор, подобный тому, который используется в высокоскоростных пленочных фотоаппаратах - диск с удаленным клином. Открытие было синхронизировано с кадров, размер отверстий был пропорционален времени интегрирования или выдержки. Сделав отверстие очень маленьким, движение можно было остановить.
Несмотря на улучшение качества изображения, эти системы все еще были ограничены 60 кадрами / с.
Другие системы на основе трубки преобразователя изображения появились в 1950-х годах, которые включают модифицированный усилитель изображения GenI с дополнительными дефлекторными пластинами, которые позволяют преобразовывать фотонное изображение в фотоэлектронный луч. Изображение, находящееся в этом фотоэлектронном состоянии, может включаться и выключаться всего за несколько наносекунд и отклоняться в различных областях больших люминофорных экранов диаметром 70 и 90 мм для создания последовательностей до 20+ кадров. В начале 1970-х годов эти камеры достигли скорости до 600 миллионов кадров / с при времени экспозиции 1 нс и более 20 кадров на событие. Они были аналоговыми устройствами, цифровыми устройствами скорости передачи данных и скоростью передачи пикселей не было. Разрешение изображения было довольно ограниченным из-за естественного отталкивания электронов и зернистости люминофорного экрана, а также из-за небольшого размера каждого отдельного изображения. Типичное разрешение 10 77 lp / мм 82. Кроме того, изображения изначально были монохромными, так как информация о длине волны теряется в процессе преобразования фотон-электрон-фотон. Также крутой компромисс между довольно и низкими изображениями. Все изображения должны попадать на выходной люминесцентный экран. Следовательно, занимает последовательность из четырех изображений будет означать, что каждое изображение одной четверть экрана; последовательность из девяти изображений имеет каждое изображение, занимающее одну девятую, и т. д. Изображения проецировались и удерживались на экране люминофора трубки в течение нескольких миллисекунд, достаточно долго, чтобы оптоволоконно соединить с пленкой для захвата изображения. Камеры этой конструкции были произведены Hadland Photonics Limited и NAC. Было сложно изменить время экспозиции без изменения частоты кадров с более ранними проектами, но в более поздних моделях добавлены дополнительные пластины с «затвором», позволяющими время экспозиции и скорость кадрирования независимо. Ограничивающим фактором этих систем является время, в течение которого изображение может быть перемещено в верхней странице.
Помимо обрамляющих труб эти трубы также могут быть сконфигурированы с одним или двумя наборами дефлекторных пластин на одной оси. Эти фотоэлектроны можно было перемещать по люминофорному экрану с невероятной скоростью, ограничиваемой только электроникой развертки, для создания электронных полосовых камер. Без движущихся частей можно было достичь скорости развертки до 10 пикосекунд на мм, что дает техническое временное разрешение в несколько пикосекунд. Еще в 1973–74 годах появились коммерческие стрик-камеры с временным разрешением 3 пикосекунды, обусловленные необходимой оценкой сверхкоротких лазерных импульсов, которые разработаны в то время. Электронные полосовые камеры все еще используются сегодня с временным разрешением до субпикосекунд и являются единственным способом использования коротких оптических событий в пикосекундной шкале времени.
Введение CCD произвело революцию в высокоскоростной фотографии в 1980-х годах. Конфигурация матрицы датчика исключала артефакты сканирования. Точный контроль времени интегрирования заменил использование механического затвора. Однако архитектура CCD ограничивала скорость считывания изображений с сенсора. Большинство этих систем по-прежнему работали со скоростью NTSC (приблизительно 60 кадров / с), но некоторые, особенно те, которые были созданы группой Kodak Spin Physics, работали быстрее и записывались на специально сконструированные кассеты с видеокассетами. Группа Kodak MASD разработала первую высокоскоростную прочую цветную камеру HyG (которая пришла на смену 16-миллиметровым пленочным фотоаппаратам). Многие новые инновации и методы записи были введены в RO, дальнейшие улучшения были внесены в HG2000, камеру, которая может работать со скоростью 1000 кадров / с с датчиком 512 x 384 пикселей в 2 секунды. Группа Kodak MASD также представила сверхвысокоскоростную камеру CCD под названием HS4540, которая была ограничена и изготовлена Photron в 1991 году и позволяла записывать 4500 кадров / с при разрешении 256 x 256. HS4540 широко использовался производителями автомобильные подушки безопасности, для производства серийных испытаний. что требовало высокой скорости записи для развертывания 30 мс. Roper Industries приобрела это подразделение у Kodak в ноябре 1999 года и было объединено с Redlake (которое также было куплено Roper Industries). С тех пор Redlake был приобретен компанией IDT, которая сегодня является лидером на рынке высокоскоростных камер и продолжает обслуживать рынок автомобильных краш-тестов.
В начале 1990-х годов были разработаны очень светосильные камеры на основе микроканальных пластин (MCP) усилителей изображения. Усилитель MCP - это аналогичная технология, используемая для приложений ночного видения. Они основаны на аналогичном фотон-электрон-фотонном преобразователе, но содержат микроканальную пластину. Этой пластине подается высоковольтный заряд, так что электроны, идущие от входного фотокатода в отверстия, тем каскадный эффект, тем самым усиливая сигнал изображения. Эти электроны падают на выходной люминофор, создавая излучение фотонов, составляющее результирующее изображение. Устройство можно включить и выключить в пикосекундной шкале времени. Выход MCP подключается к CCD, обычно с помощью плавленого оптоволоконного конуса, происходит электронная камера с очень высокой чувствительностью и способностью к очень короткому времени экспозиции, хотя также камера, которая по своей сути является монохромной из-за того, что информация о длине волны теряется при преобразовании фотон-электрон-фотон. Новаторская работа в этой области была проделана Полом Хёссом в компании PCO Imaging в Германии.
Последовательность изображений на этих очень высоких скоростях может быть получена путем мультиплексирования камер MCP-CCD для оптического светоделателя и переключения устройств MCP с помощью электронного управления секвенсором. В этих системах обычно используется от восьми до шестнадцати формирователей изображения MCP-CCD, что позволяет последовательность кадров со скоростью до 100 миллиардов кадров в секунду. Некоторые системы были построены с построчными ПЗС-матрицами, что позволяет использовать два изображения на канал или последовательность из 32 кадров, но не на самых высоких скоростях (из-за минимального времени межстрочного переноса). Эти типы камер производились Hadland Photonics, а затем DRS Hadland до 2010 года. Компания Specialized Imaging в Великобритании также производит эти камеры, обеспечивающие скорость до миллиарда кадров в секунду. Однако минимальное время экспозиции составляет 3 наносекунды, что ограничивает эффективную скорость кадрирования до нескольких сотен миллионов кадров в секунду. В 2003 году компания Stanford Computer Optics представила мультикадровую камеру XXRapidFrame. Он позволяет создавать изображения до 8 изображений со временем срабатывания затвора до 200 пикосекунд с набором кадров несколько миллиардов кадров в секунду.
Другой подход к захвату изображений на очень высоком уровне использования ISIS (ПЗС-чипа для хранения на месте, например, в камерах Shimadzu HPV- 1 и HPV-2. В типичном ПЗС-чипе с построчной передачей каждого пикселя имеет единый регистр. Заряд от отдельного пикселя может быть быстро перенесен в его регистр в микросекундной шкале времени., который занимает больше времени, чем передача в Регистр. Камера Shimadzu использует на микросхеме, в которой каждый пиксель имеет 103 регистра. Затем, затем, заряд от пикселя может быть передан в эти регистры, так что последовательность изображений остается "на кристалле". Частота кадров может достичь миллиарда кадров в секунду с текущими камерами (Kirana и HPV) достигла 10 миллионов кадров в секунду. ами с вращающимся зеркалом: нужен только один фотодетектор, а количество кадров может быть намного больше. С ISIS не требуется сложная схема синхронизации, необходимая для камер с синхронным вращающимся зеркалом. Основная проблема с микросхемами хранения на месте - это двоение кадров и низкое пространственное разрешение, но современные устройства, такие как Kirana от Specialized Imaging, частично решили эту проблему. Основное применение этого типа системы визуализации - это когда событие происходит между 50 мкс и 2 мс, например, приложения с шкалой давления Сплит-Хопкинсона, анализ напряжений, газовая пушка, исследования воздействия на цель и DIC (корреляция цифровых изображений).
Датчики ISIS достигли скорости более 3,5 мегапикселей в секунду, что в сотни раз лучше, чем у современных высокоскоростных камер считывания.
Технология пленочной камеры с вращающимся зеркалом была адаптирована для использования преимуществ формирования изображения ПЗС путем размещения массива ПЗС-камер вокруг вращающегося зеркала вместо пленки. Принципы работы в основном аналогичны принципам работы пленочных фотоаппаратов с вращающимся зеркалом, поскольку изображение передается с объектива на вращающееся зеркало, а затем обратно на каждую ПЗС-камеру, которые по существу работают как однокадровые камеры. Скорость кадрирования определяется скоростью зеркала, а не скоростью считывания микросхемы изображения, как в однокристальных системах ПЗС и КМОП. Это означает, что эти камеры обязательно должны работать в режиме серийной съемки, так как они могут захватывать столько кадров, сколько имеется устройств CCD (обычно 50–100). Они намного более сложные (и, следовательно, дорогие) системы, чем однокристальные высокоскоростные камеры. Однако в этих системах достигается максимальная комбинация скорости и разрешения, поскольку они не имеют компромисса между разрешением и разрешением. Типичная скорость составляет миллионы кадров в секунду, а типичное разрешение - от 2 до 8 мегапикселей на изображение. Эти типы систем были представлены компанией Beckman Whitley, а затем приобретены и произведены компанией Cordin.
Play media Взрывающаяся дыня, записанная со скоростью 600 кадров в секунду с помощью камеры Casio EX-F1. Введение CMOS Сенсорная технология снова произвела революцию в высокоскоростной фотографии в 1990-х годах и служит классическим примером революционной технологии. Процесс CMOS, основанный на тех же материалах, что и компьютерная память, было дешевле в изготовлении, чем CCD, и его было легче интегрировать с памятью на кристалле и функции обработки. Они также показали большую гибкость при оценке как активных. Это позволяет высокоскоростным КМОП-камерам иметь широкую гибкость в выборе компромисса между скоростью и разрешением. Современные высокоскоростные CMOS-камеры скорость кадрирования в полном разрешении в тысячи кадров в секунду с разрешением в несколько мегапикселей. Но эти же камеры можно легко настроить для захвата изображений со скоростью в миллионы кадров в секунду, хотя и со значительно увеличенным разрешением. Качество изображения и квантовая эффективность устройств CCD все еще незначительно выше, чем у CMOS.
Первый патент на датчик активных пикселей (APS), представленный JPL Эриком Фоссумом, привел к побочной продукции компании Photobit, что в итоге купила Микрон Технология. Однако сначала Photobit интересовался рынком стандартных видео; Первой высокостной КМОП-системой была HSV 1000 от NAC Image Technology, выпущенная в 1990 году. Vision Research Phantom, Photron, NAC, Mikrotron, IDT и другие высокоскоростные камеры используют в своих камерах датчики изображения CMOS (СНГ). Первый датчик CMOS Vision Research Phantom, использованный в Phantom 4, был разработан в Бельгийском Межвузовском центре микроэлектроники (IMEC). Эти системы быстро проникли на рынок высокоскоростных пленочных камер 16 мм, несмотря на разрешение и рекордное время (Phantom 4 разрешение 1024 x 1024 пикселей, или 1 мегапикселя, с продолжительностью работы 4 секунды при загрузке кадров и 1000 кадров / с). IMEC в 2000 году выделила исследовательскую группу, которая доминирующим игроком в разработке потоковых высокостных датчиков изображения. В 2004 году FillFactory была куплена Cypress Semiconductor и продана снова к ON Semiconductor, в то время как ключевые сотрудники продолжали создавать в 2007 и 2006 годах. Photobit в конечном итоге представила 1,3 мегапиксельный сенсор с разрешением 500 кадров / с, настоящее устройство «камера на кристалле» встречается во многих низкоуровневых высокоскоростных системах.
Впервые на рынке высокоскоростного цифрового видео конкурируют несколько производителей камер, включая X-камеры, AOS Technologies, Fastec Imaging, Mega Speed Corp, NAC, Olympus, Photron, Mikrotron, Redlake, Vision Research, Slow Motion Camera Company и IDT, с датчиками, разработанными Photobit, Cypress, CMOSIS и собственными дизайнерами. В дополнение к этим научным и инженерным типам камер, целая индустрия была создана вокруг промышленных систем машинного зрения и требований. Основное применение было для высокостного производства. Система обычно состоит из камеры, устройства захвата кадров, процессора, а также систем связи и записи для документирования или управления производственным процессом.
Высокоскоростная инфракрасная фотография стала возможной инфракрасной фотографией Эмбер Сияние, Индиго Феникс. Эмбер была куплена Raytheon, команда дизайнеров Эмбер покинула компанию и сформировала Indigo, а Indigo теперь принадлежит FLIR Systems. Telops, Xenics, Фокальная плоскость Санта-Барбары, CEDIP и Electrophysics также представили высокоскоростные инфракрасные системы.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Высокоскоростная фотография. |
| Викискладе есть материалы, связанные с Высокоскоростная фотография. |
