كاميرا عالية السرعة

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

الكاميرا عالية السرعة هي جهاز قادر على التقاط صور متحركة بتعريضات أقل من1/1000⁠ ثانية أو معدلات إطارات تزيد عن 250 إطارًا في الثانية . [1] يتم استخدامه لتسجيل الأشياء سريعة الحركة كصور فوتوغرافية على وسيط تخزين. بعد التسجيل، يمكن تشغيل الصور المخزنة على الوسيط بحركة بطيئة . استخدمت الكاميرات عالية السرعة المبكرة الفيلم الفوتوغرافي لتسجيل الأحداث عالية السرعة، ولكن تم استبدالها بأجهزة إلكترونية بالكامل باستخدام مستشعر صور (مثل جهاز اقتران الشحنة (CCD) أو مستشعر بكسل نشط MOS (APS))، والذي يسجل عادةً أكثر من 1000 إطار في الثانية على DRAM ، ليتم تشغيله ببطء لدراسة الحركة للدراسة العلمية للظواهر العابرة. [2]

ملخص

يمكن تصنيف الكاميرا عالية السرعة على النحو التالي:

  1. كاميرا أفلام عالية السرعة تسجل على الفيلم،
  2. كاميرا فيديو عالية السرعة تسجل في الذاكرة الإلكترونية،
  3. كاميرا تأطير عالية السرعة تسجل الصور على مستويات صور متعددة أو مواقع متعددة على نفس مستوى الصورة [3] (عادةً ما تكون أفلامًا أو شبكة من كاميرات CCD)،
  4. كاميرا تصوير عالية السرعة تسجل سلسلة من الصور بحجم الخط على فيلم أو ذاكرة إلكترونية.

يتم تشغيل فيلم سينمائي عادي بمعدل 24 إطارًا في الثانية ، بينما يستخدم التلفزيون 25 إطارًا في الثانية ( PAL ) أو 29.97 إطارًا في الثانية ( NTSC ). يمكن لكاميرات الأفلام عالية السرعة تصوير ما يصل إلى ربع مليون إطار في الثانية عن طريق تشغيل الفيلم فوق منشور دوار أو مرآة بدلاً من استخدام مصراع ، وبالتالي تقليل الحاجة إلى إيقاف الفيلم وبدء تشغيله خلف مصراع من شأنه أن يمزق مخزون الفيلم بهذه السرعات. باستخدام هذه التقنية، يمكن تمديد ثانية واحدة من الحركة إلى أكثر من عشر دقائق من وقت التشغيل (حركة بطيئة للغاية). تُستخدم كاميرات الفيديو عالية السرعة على نطاق واسع في البحث العلمي، [4] [5] الاختبار والتقييم العسكري، [6] والصناعة. [7] ومن أمثلة التطبيقات الصناعية تصوير خط تصنيع لضبط الماكينة بشكل أفضل، أو في صناعة السيارات تصوير اختبار تصادم للتحقيق في التأثير على الركاب الدمى والسيارة . اليوم، حلت الكاميرا الرقمية عالية السرعة محل كاميرا الفيلم المستخدمة لاختبار تأثير المركبات. [8]

مقطع فيديو لحدث باليستي متوسط ​​المدى لخرطوشة طلقة. ناثان بور، مركز أبحاث الهدف.

غالبًا ما تستخدم المسلسلات التلفزيونية مثل MythBusters و Time Warp كاميرات عالية السرعة لعرض اختباراتها بالحركة البطيئة. قد يستغرق حفظ الصور المسجلة عالية السرعة وقتًا طويلاً لأنه اعتبارًا من عام 2017 ، تتمتع كاميرات المستهلك بدقة تصل إلى أربعة ميجا بكسل بمعدلات إطارات تزيد عن 1000 في الثانية والتي ستسجل بمعدل 11 جيجابايت في الثانية. من الناحية التكنولوجية، تعد هذه الكاميرات متقدمة جدًا، ومع ذلك يتطلب حفظ الصور استخدام واجهات كمبيوتر فيديو قياسية أبطأ. [9] في حين أن التسجيل سريع جدًا، فإن حفظ الصور أبطأ بكثير. لتقليل مساحة التخزين المطلوبة والوقت المطلوب للأشخاص لفحص التسجيل، يمكن تحديد أجزاء الإجراء التي تهم أو ذات صلة فقط للتصوير. عند تسجيل عملية دورية لتحليل الأعطال الصناعية، يتم تصوير الجزء ذي الصلة فقط من كل دورة.

تتمثل إحدى مشكلات الكاميرات عالية السرعة في التعرض المطلوب للفيلم؛ حيث يلزم ضوء ساطع للغاية لتكون قادرًا على التصوير بسرعة 40000  إطار في الثانية ، مما يؤدي أحيانًا إلى تدمير موضوع الفحص بسبب حرارة الإضاءة. يُستخدم التصوير أحادي اللون (الأبيض والأسود) أحيانًا لتقليل شدة الضوء المطلوبة. ومن الممكن أيضًا التصوير بسرعة أعلى باستخدام أنظمة التصوير المتخصصة بجهاز اقتران الشحنة الإلكتروني (CCD)، والتي يمكنها تحقيق سرعات تزيد عن 25 مليون إطار في الثانية . ومع ذلك، لا تزال هذه الكاميرات تستخدم المرايا الدوارة، مثل نظيراتها من الأفلام القديمة. يمكن لكاميرات الحالة الصلبة تحقيق سرعات تصل إلى 10 ملايين إطار في الثانية . [10] [11] يركز كل التطوير في الكاميرات عالية السرعة الآن على كاميرات الفيديو الرقمية التي تتمتع بالعديد من الفوائد التشغيلية والتكلفة مقارنة بكاميرات الأفلام.

في عام 2010، قام الباحثون ببناء كاميرا تعرض كل إطار لمدة تريليونين من الثانية ( بيكوثانية )، للحصول على معدل إطارات فعال يبلغ نصف تريليون إطار في الثانية ( تصوير فمتو ). [12] [13] تعمل الكاميرات الحديثة عالية السرعة عن طريق تحويل الضوء الساقط ( الفوتونات ) إلى تيار من الإلكترونات التي تنحرف بعد ذلك على قطب ضوئي ، مرة أخرى إلى فوتونات، والتي يمكن تسجيلها بعد ذلك إما على فيلم أو جهاز اقتران الشحنات.

استخدامات في التلفاز

  • يستخدم برنامج MythBusters كاميرات عالية السرعة بشكل بارز لقياس السرعة أو الارتفاع.
  • تركز فكرة Time Warp حول استخدام الكاميرات عالية السرعة لإبطاء الأشياء التي عادة ما تكون سريعة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة.
  • تُستخدم الكاميرات عالية السرعة بشكل متكرر في الإنتاجات التلفزيونية للعديد من الأحداث الرياضية الكبرى لإعادة عرض اللقطات البطيئة على الفور عندما لا تكون الحركة البطيئة العادية بطيئة بما يكفي، مثل مباريات الكريكيت الدولية . [14]

استخدامات في العلوم

تُستخدم الكاميرات عالية السرعة بشكل متكرر في العلوم من أجل توصيف الأحداث التي تحدث بسرعة أكبر من سرعات الأفلام التقليدية. تستخدم الميكانيكا الحيوية مثل هذه الكاميرات لالتقاط حركات الحيوانات عالية السرعة، مثل القفز بواسطة الضفادع والحشرات، [15] والتغذية بالشفط في الأسماك، وضربات روبيان السرعوف ، والدراسة الديناميكية الهوائية لحركات الحمام الشبيهة بطائرة الهليكوبتر [16] باستخدام تحليل الحركة للتسلسلات الناتجة من كاميرا واحدة أو أكثر لتوصيف الحركة إما في ثنائية الأبعاد أو ثلاثية الأبعاد.

لقد أدى الانتقال من تقنية الأفلام إلى التقنية الرقمية إلى تقليل صعوبة استخدام هذه التقنيات مع السلوكيات غير المتوقعة بشكل كبير، وخاصة من خلال استخدام التسجيل المستمر والتحفيز اللاحق. مع كاميرات الأفلام عالية السرعة، يجب على المحقق بدء الفيلم ثم محاولة إغراء الحيوان لأداء السلوك في الوقت القصير قبل نفاد الفيلم، مما يؤدي إلى العديد من التسلسلات غير المفيدة حيث يتصرف الحيوان متأخرًا جدًا أو لا يتصرف على الإطلاق. في الكاميرات الرقمية الحديثة عالية السرعة، [17] يمكن للكاميرا ببساطة التسجيل بشكل مستمر بينما يحاول المحقق إثارة السلوك، وبعد ذلك سيوقف زر التحفيز التسجيل ويسمح للمحقق بحفظ فترة زمنية معينة قبل وبعد التحفيز (يتم تحديدها من خلال معدل الإطارات وحجم الصورة وسعة الذاكرة أثناء التسجيل المستمر). تسمح معظم البرامج بحفظ مجموعة فرعية من الإطارات المسجلة، مما يقلل من مشكلات حجم الملف عن طريق التخلص من الإطارات غير المفيدة قبل أو بعد التسلسل المطلوب. يمكن أيضًا استخدام هذا التحفيز لمزامنة التسجيل عبر كاميرات متعددة.

تمت دراسة انفجار المعادن القلوية عند ملامستها للماء باستخدام كاميرا عالية السرعة. اقترح تحليل إطار تلو الآخر لسبائك الصوديوم / البوتاسيوم التي تنفجر في الماء، جنبًا إلى جنب مع المحاكاة الديناميكية الجزيئية، أن التوسع الأولي قد يكون نتيجة لانفجار كولومب وليس احتراق غاز الهيدروجين كما كان يُعتقد سابقًا. [18]

ساهمت لقطات الكاميرات الرقمية عالية السرعة بشكل كبير في فهم البرق عندما تم دمجها مع أجهزة قياس المجال الكهربائي وأجهزة الاستشعار التي يمكنها رسم خريطة لانتشار قادة البرق من خلال اكتشاف الموجات الراديوية الناتجة عن هذه العملية. [19]

استخدامات في الصناعة

عند الانتقال من الصيانة التفاعلية إلى الصيانة التنبؤية ، من الأهمية بمكان أن يتم فهم الأعطال حقًا. تتمثل إحدى تقنيات التحليل الأساسية في استخدام كاميرات عالية السرعة من أجل توصيف الأحداث التي تحدث بسرعة كبيرة بحيث لا يمكن رؤيتها، على سبيل المثال أثناء الإنتاج. على غرار الاستخدام في العلوم، مع إمكانية التشغيل المسبق أو اللاحق، يمكن للكاميرا ببساطة التسجيل بشكل مستمر بينما ينتظر الميكانيكي حدوث العطل، وبعد ذلك ستوقف إشارة التشغيل (داخلية أو خارجية) التسجيل وتسمح للمحقق بحفظ فترة زمنية معينة قبل التشغيل (يتم تحديدها من خلال معدل الإطارات وحجم الصورة وسعة الذاكرة أثناء التسجيل المستمر). تسمح بعض البرامج بعرض المشكلات في الوقت الفعلي، من خلال عرض مجموعة فرعية فقط من الإطارات المسجلة، وتقليل حجم الملف وقضايا وقت المشاهدة عن طريق التخلص من الإطارات غير المفيدة قبل أو بعد تسلسل الاهتمام.

تُستخدم كاميرات الفيديو عالية السرعة لتعزيز التقنيات الصناعية الأخرى مثل التصوير بالأشعة السينية. عند استخدامها مع شاشة الفوسفور المناسبة التي تحول الأشعة السينية إلى ضوء مرئي، يمكن استخدام الكاميرات عالية السرعة لالتقاط مقاطع فيديو بالأشعة السينية عالية السرعة للأحداث داخل الأجهزة الميكانيكية والعينات البيولوجية. تقتصر سرعة التصوير بشكل أساسي على معدل اضمحلال شاشة الفوسفور وزيادة الكثافة التي لها علاقة مباشرة بتعريض الكاميرا. تحد مصادر الأشعة السينية النبضية من معدل الإطارات ويجب مزامنتها بشكل صحيح مع التقاط إطارات الكاميرا. [20]

استخدامات في الحرب

في عام 1950، اخترع مورتون سلطانوف، وهو فيزيائي في الجيش الأمريكي في ميدان اختبار أبردين، كاميرا فائقة السرعة تلتقط إطارات في جزء من المليون من الثانية، وكانت سريعة بما يكفي لتسجيل موجة الصدمة لانفجار صغير. [21] تم استخدام الكاميرات الرقمية عالية السرعة لدراسة كيفية انتشار الألغام التي يتم إسقاطها من الجو في المناطق القريبة من الشاطئ، [22] بما في ذلك تطوير أنظمة الأسلحة المختلفة. في عام 2005، حلت الكاميرات الرقمية عالية السرعة بدقة 4 ميجا بكسل، والتي تسجل بمعدل 1500 إطار في الثانية، محل كاميرات الأفلام عالية السرعة 35 مم و70 مم المستخدمة في حوامل التتبع في نطاقات الاختبار التي تلتقط اعتراضات الباليستية. [23]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ مجلة جمعية مهندسي الصور المتحركة: التصوير الفوتوغرافي عالي السرعة، مقدمة ص 5، مارس 1949
  2. ^ "High Frame Rate Electronic Imaging" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 2016-03-04 . تم الاسترجاع في 2010-03-07 .
  3. ^ "دروس الكاميرا عالية السرعة".
  4. ^ البحث العلمي تشين، شيانفينج (2012). "تأثير نسب الميثان إلى الهواء على البنية الدقيقة للهب الانفجاري الغازي وسلوكيات الانتشار". الطاقات . 5 (10): 4132-4146. doi : 10.3390/en5104132 .
  5. ^ البحث العلمي أندرسون، كريستوفر ف. (2010). "إسقاط اللسان الباليستي في الحرباء يحافظ على الأداء العالي في درجات الحرارة المنخفضة" ( PDF) . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 107 (12): 5495-5499. Bibcode :2010PNAS..107.5495A. doi : 10.1073/pnas.0910778107 . PMC 2851764. PMID  20212130. تم الاسترجاع في 2 فبراير 2010 . 
  6. ^ تشو، دكتور بيتر سي. (4 مايو 2006). "تجربة سقوط منجم غير أسطواني" (PDF) . الندوة الدولية السابعة حول التكنولوجيا ومشكلة المناجم، خدمة المتنزهات الوطنية، مونتيري، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية.
  7. ^ "كاميرا فوترون تكرمها جمعية المهندسين الميكانيكيين اليابانية". مجلة الجودة . تم استرجاعها في 23 يناير 2008 .
  8. ^ "استبدال كاميرات الأفلام مقاس 16 مم بكاميرات رقمية عالية الدقة" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 2016-09-11 . تم الاسترجاع في 2010-03-07 .
  9. ^ مراجعة: كاميرات عالية السرعة، 4 يناير 2011
  10. ^ "Hyper Vision HPV-X2".
  11. ^ برانداريس 128: كاميرا رقمية تلتقط 25 مليون إطار في الثانية مع 128 إطارًا شديد الحساسية
  12. ^ Velten, Andreas; Lawson, Everett; Bardagjy, Andrew; Bawendi, Moungi; Raskar, Ramesh (2011-12-13). "فن بطيء بكاميرا تلتقط تريليون إطار في الثانية". ACM SIGGRAPH 2011 Posters . Web.media.mit.edu. p. 1. doi :10.1145/2037715.2037730. ISBN 9781450309714. S2CID  9641010 . تم الاسترجاع في 2012-10-04 .العمل المدعوم بمنح بحثية في عامي 2009 و2010.
  13. ^ Velten, Andreas; Di Wu; Adrian Jarabo; Belen Masia; Christopher Barsi; Chinmaya Joshi; Everett Lawson; Moungi Bawendi; Diego Gutierrez; Ramesh Raskar (يوليو 2013). "Femto-Photography: Capturing and Visualizing the Propagation of Light" (PDF) . معاملات ACM للرسومات . 32 (4). doi :10.1145/2461912.2461928. hdl : 1721.1/82039 . S2CID  14478222. تم الاسترجاع في 21 نوفمبر 2013 .
  14. ^ "كاميرات NAC عالية السرعة هي خيارات شائعة للبث الأوروبي" . تم الاسترجاع في 8 أكتوبر 2010 .
  15. ^ كيسيل، أنطونيا ب. "قياس تفاعل الهبوط للصراصير" (PDF) . جامعة العلوم التطبيقية بريمن . تم الاسترجاع في 15 ديسمبر 2009 .
  16. ^ روس، إيفو جي؛ باسمان، لوري سي؛ بادجر، مارك أيه؛ بيرسون، أليسا إن؛ بيوينر، أندرو أيه (2011-12-13). "تتحرك الحمامة مثل المروحيات وتولد قوة رفع للأسفل وللأعلى أثناء المنعطفات ذات السرعة المنخفضة". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 108 (50): 19990–19995. رمز Bibcode :2011PNAS..10819990R. doi : 10.1073/pnas.1107519108 . ISSN  0027-8424. PMC 3250151. PMID 22123982  . 
  17. ^ Balch, Kris S. (16 September 1990). "محلل الحركة من الجيل الرابع". المؤتمر الدولي التاسع عشر للتصوير الفوتوغرافي والفوتونيات عالية السرعة. المجلد 1358. ص 373-398. doi :10.1117/12.23937. ISBN 9780819404190. {{cite book}}: |journal=تم تجاهله ( مساعدة )
  18. ^ ماسون، فيليب إي.؛ أوليج، فرانك؛ فانيك، فاتسلاف؛ بوترساك، تيلمان؛ باوركر، سيجورد؛ جونجويرث، بافيل (2015-03-01). "انفجار كولومب خلال المراحل المبكرة من تفاعل المعادن القلوية مع الماء". كيمياء الطبيعة . 7 (3): 250-254. رمز Bibcode :2015NatCh...7..250M. doi :10.1038/nchem.2161. ISSN  1755-4330. PMID  25698335.
  19. ^ "التعليم". ZT Research . 2017-05-06 . تم الاسترجاع في 8 سبتمبر 2018 .
  20. ^ "خدمات التصوير عالية السرعة - الأبحاث الموجهة".
  21. ^ "كاميرا فائقة السرعة تصور موجة صدمة" مجلة Popular Mechanics ، أكتوبر 1950، ص 158.
  22. ^ تطوير الأسلحة تشو، دكتور بيتر سي. "تجربة إسقاط لغم غير أسطواني" (PDF) . الندوة الدولية السابعة حول التكنولوجيا ومشكلة الألغام، NPS، مونتيري، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية . تم الاسترجاع في 4 مايو 2006 .. باستخدام كاميرات رقمية عالية السرعة لتسجيل وتشغيل الصور بالحركة البطيئة، يمكن تحسين مسار اللغم الذي يدخل الماء من أجل الدقة من خلال ضبط شكل اللغم وزاوية الدخول إلى الماء. هناك العديد من الأمثلة على استخدام الكاميرات الرقمية عالية السرعة لدراسة باليستيات الأسلحة النارية "تأثيرات إصابة المسدس بسبب سرعة دوران الرصاصة" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 22 ديسمبر 2013 . تم الاسترجاع 18 فبراير 2013 .
  23. ^ Bridges, Andrew (1 August 2005). "INDUSTRY VIEW: Military test ranges make the switch from film to digital photography". مجلة الإلكترونيات العسكرية والفضائية . تم الاسترجاع في 1 أغسطس 2005 .
تحتوي ويكيميديا ​​كومنز على وسائط متعلقة بـ كاميرات عالية السرعة .
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=كاميرا_عالية_السرعة&oldid=1245368470"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate