دوربین های پر سرعت(های اسپید)

دوربین‌های پرسرعت یک نوع دوربین ویدیویی خاص هستند که برای ثبت رویدادها با جزئیات کوتاه و زودگذر که توسط دوربین‌هایی با نرخ فریم استاندارد قابل ثبت نیستند، ساخته شده‌اند. این نوع دوربین‌ها می‌توانند توالی‌هایی بیش از ۱۰۰۰ فریم در ثانیه ثبت کنند و زمانی که فیلم با نرخ فریم پایین‌تری پخش می‌شود، جزئیات رویداد بیشتر آشکار می‌شود. اینها به ویژه در کاربردهای علمی مفید هستند.

نمایش تمام سازندگان دوربین های پرسرعت

به عنوان مثال، مرغ مگس خوار بال های خود را تا 80 بار در ثانیه تکان می دهد، آنقدر سریع که نمی تواند با چشم انسان بال ها را تشخیص دهد. با این حال یک دوربین با سرعت بالا سرعت بال مرغ مگس خوار را به سرعت قابل مشاهده کاهش می دهد. 

عملکرد دوربین با سرعت بالا

دوربین‌های پرسرعت مانند سایر انواع دوربین‌های فیلمبرداری عمل می‌کنند و نور را از طیف مرئی روی یک حسگر تصویر متمرکز می‌کنند که تصویر را به یک رسانه الکترونیکی و قابل ضبط تبدیل می‌کند. امروزه دوربین‌های پرسرعت تقریباً به‌دلیل مزایای ثبت تصویر نسبت به فیلم، از سنسورهای تصویر CCD یا CMOS استفاده می‌کنند.

عملکرد در یک دستگاه تصویربرداری با سرعت بالا از نرخ فریم یا تعداد عکس‌های تکی ثبت شده در بازه زمانی یک ثانیه (fps) ناشی می‌شود. دوربین‌های ویدیویی معمولی معمولاً بین 24 تا 40 فریم در ثانیه ضبط می‌کنند، با این حال حتی دوربین‌های با سرعت پایین 1000 فریم در ثانیه ضبط می‌کنند. سریع ترین دوربین با سرعت بالا بیش از یک میلیارد فریم در ثانیه ضبط می کند. در واقع، انتخاب فریم در ثانیه مناسب با توجه به برنامه ضروری است. ضبط فریم های بیشتر از حد لازم منجر به ایجاد یک فایل دست و پا گیر می شود که تجزیه و تحلیل و ذخیره آن دشوار است، به ویژه هنگامی که روی تجهیزات طراحی شده برای دوربین های سرعت استاندارد پخش می شود. ضبط فریم های کمتر از حد مورد نیاز، حرکت گذرا را که دوربین های با سرعت بالا به صراحت برای آن طراحی شده اند، آشکار نمی کند.

تولید فیلم دوربین با سرعت بالا

سرعت شاتر / نوردهی 

نوردهی و سرعت شاتر مناسب برای عکاسی با سرعت بالا ضروری است. برای نوردهی، ضبط صحنه ها در تاریکی کامل همراه با واحدهای فلاش که از مدت زمان فلاش بسیار کوتاه استفاده می کنند، ترجیح داده می شود. ضبط در تاریکی همیشه امکان پذیر نیست، بنابراین دوربین های پر سرعت به طور منظم با سرعت های شاتر استثنایی تولید می شوند. اگر شاتر به اندازه کافی نور حسگر را ادغام نکند، ممکن است یک جسم با سرعت بالا در تصویر تار شود. این از چندین جفت خط (در حسگرهای رنگی و فیلتر شده) است که لبه یکسانی از سوژه را ثبت می کنند. برای جلوگیری از این امر، سرعت شاتر 10 برابر سرعت سوژه توصیه می شود.

برای متوقف کردن حرکت اجسام گرفته شده، یا نوردهی بسیار کوتاهی لازم است، یا دوربین باید شی را ردیابی کند که پس‌زمینه را محو می‌کند.  

فرمولی برای محاسبه حداکثر زمان نوردهی مجاز (T) وجود دارد.

T = L/500 x V

جایی که L بزرگترین بعد سوژه است و V سرعت سوژه در ثانیه است.

حساسیت 

کیفیت ضبط دوربین با سرعت بالا نیز به حساسیت آن بستگی دارد. به طور کلی، یک منبع نور رشته ای 600 واتی در فاصله چهار فوتی سوژه، نور کافی را با سرعت 1000 فریم در ثانیه ارائه می کند. برای رویدادهای پرسرعت با تقاضای بیشتر، ممکن است به افزایش حساسیت به نور نیاز باشد. همچنین می‌توان دیافراگم دوربین را افزایش داد که عمق میدان (یا محدوده فوکوس) را کاهش می‌دهد، اما به جلوگیری از تار شدن سوژه به دلیل حساسیت ناکافی کمک می‌کند. به خاطر داشته باشید که دوربین های تک رنگ از نظر حساسیت نسبت به دوربین های رنگی انعطاف پذیرتر هستند.

آنالایزر حرکت

دوربین‌های سرعت بالا اغلب در مواردی استفاده می‌شوند که پیش‌بینی رویداد با سرعت بالا دشوار است. دوربین پرسرعت با استفاده از یک ماشه الکترونیکی به طور مداوم در حال ضبط و جایگزینی قدیمی ترین تصاویر با تصاویر جدیدتر است. هنگامی که این رویداد رخ می دهد، یک حسگر بینایی ماشین ضبط را متوقف می کند و تصویر حرکت مورد نظر را در اختیار اپراتور قرار می دهد.

نکته انتخاب: پایین‌ترین سطح وضوح قابل قبول برای یک برنامه جداگانه باید در نظر گرفته شود زیرا نرخ فریم دوربین‌های پرسرعت منجر به اندازه فایل‌های شدید می‌شود و وضوح بیش از حد فقط منجر به یک فایل حتی بزرگ‌تر می‌شود. 

لنز

صرف نظر از روش ثبت تصویر دوربین، لنز مهم ترین جزء در مورد ضبط تصویر با کیفیت بالا باقی می ماند. لنزها برای اصلاح انحرافات نوری که در هنگام ضبط ویدیو رخ می دهند، ساخته شده اند و طیف گسترده ای از لنزهای دوربین برای سناریوهای مختلف ضبط وجود دارد. لنزها در چندین کاربرد استاندارد و سبک های نصب وجود دارند.

لنزهای نصب CS/C/S

• لنزهای C-mount دارای فاصله فلنجی 17.5 میلی متری هستند و برای دوربین های C-mount مورد نیاز هستند. در مقایسه، لنزهای CS-mount دارای فاصله 12.5 میلی متری از پشت فلنج هستند. لنزهای CS-mount به دلیل فاصله کانونی عقب کمتری که دارند، نمی توانند با دوربین های C-mount استفاده شوند. C-mount دارای قطر 1 اینچ و رزوه نصب 32 نخ در هر اینچ است.

• دوربین های CS-mount می توانند از لنزهای C-mount و CS-mount استفاده کنند. با این حال، لنزهای C-mount به آداپتور 5 میلی متری یا تنظیمات دوربین CS-mount نیاز دارند. لنزهای CS-mount به دلیل فاصله کانونی کمتری که دارند، فقط با دوربین های CS-mount قابل استفاده هستند. CS-mount دارای قطر 1 اینچ و رزوه نصب 32 نخ در هر اینچ است.

• S-mount یک پیکربندی نصب کوچکتر است که در دستگاه هایی مانند دوربین های رایانه شخصی و دوربین های نصب شده روی برد استفاده می شود. پایه های S از رزوه های M12 x 0.5 استفاده می کنند.

• یک لنز F-mount از یک پایه سرنیزه ای استفاده می کند که توسط نیکون استاندارد شده است.
   

ابعاد لنز مانت F

پخش ویدئو با سرعت بالا

به استثنای ویدیوهای پرسرعت که برای مقاصد سرگرمی در نظر گرفته شده است. بیشتر ویدیوهای گرفته شده از طریق دوربین های پرسرعت با برنامه های خاصی روی رابط رایانه تجزیه و تحلیل می شوند. کدک‌های درجه مصرف‌کننده باید فشرده‌سازی فایل را ارائه دهند و رایانه‌هایی که از کدک MPEG4 مایکروسافت پشتیبانی می‌کنند در مقایسه با برنامه‌های با کیفیت حرفه‌ای که برای مصارف صنعتی و علمی طراحی شده‌اند عملکرد قابل‌توجهی خواهند داشت.

مشخصات دوربین با سرعت بالا

نصب دوربین

موقعیت یابی دوربین با استفاده از انواع پایه ها انجام می شود. بازوهای قابل گسترش و قابل تنظیم معمول هستند، بنابراین دوربین ها می توانند تغییر مکان دهند. براکت ها برای سودمندترین طرح ها در نظر گرفته شده است. پایه‌هایی مانند تک پایه‌ها و سه‌پایه‌ها، پایه‌ای پایدار ارائه می‌کنند و در عین حال دوربین را در دسترس اپراتورها قرار می‌دهند. در نهایت، بسیاری از دوربین ها با گزینه عملکرد دستی یا نصب شده روی شانه عرضه می شوند.

دوربین‌های صنعتی و علمی گاهی اوقات در داخل یک محفظه قرار می‌گیرند تا از دستگاه در برابر محیط‌های متخاصم محافظت کنند. دوربین های صنعتی معمولاً با براکت ها یا یک نوع پایه جداگانه نصب می شوند که حرکات دستگاه را محدود می کند. با توجه به هزینه تکنولوژی دوربین با سرعت بالا، دوربین و اجزای مرتبط معمولاً به خوبی محافظت می شوند. آنها همچنین ممکن است مقاومت در برابر ارتعاش مکانیکی، که در تنظیمات تولید رایج است، ایجاد کنند. دوربین های علمی از هر پایه ای استفاده می کنند که به بهترین وجه برای تحقیق مناسب است، که ممکن است به معنای قرارگیری غیر معمول باشد. این پایه‌ها ممکن است به‌طور موقت اعمال شوند، ممکن است بسیار کوچک باشند، یا ممکن است دوربین اصلاً نصب نشود. دوربین های علمی به بالاترین درجه انعطاف پذیری در بین گزینه های نصب نیاز دارند.

دوربین‌های سرگرمی معمولاً به دلیل کیفیت تصویر زیبایی‌شناختی ارزش‌گذاری می‌شوند و دوربین‌های سرعت بالا معمولاً معیارهای نمایش هنری را برآورده نمی‌کنند. به این ترتیب، ویدئوهای ضبط شده توسط دوربین های سرعت بالا که برای پخش در نظر گرفته شده اند، باید دوباره فرمت شوند. دوربین های پرسرعت برای مقاصد سرگرمی بیشتر در برنامه های آموزشی و ورزشی رایج هستند. 

بازوی دوربین؛ سه پایه; براکت استیل ضد زنگ

ویژگی های دوربین

این مشخصات اغلب در دوربین های فیلمبرداری اختیاری هستند، اما بسته به استفاده، کیفیت فیلم را افزایش می دهند.

برنامه های کاربردی دوربین های پر سرعت

در مورد کاربردهای صنعتی، دوربین‌های سرعت بالا در تست ایمنی خودرو برای بررسی تصادفات استفاده می‌شوند. کاربردهای نظامی شامل آزمایشات بالستیک و تونل باد است. شرکت‌های تولیدی از دوربین‌های پرسرعت در بسته‌بندی فلای اسپلایس، خطوط مونتاژ و تولید، عیب‌یابی ماشین‌ها و آنالیز اسپری خط استفاده می‌کنند.

استقرار علمی شامل صنعت پزشکی است که از تصویربرداری با سرعت بالا برای تجزیه و تحلیل قطرات آب، تزریق مواد شیمیایی، بیومکانیک، دینامیک سیالات و استقرار استقرار استفاده می کند. سایر تحقیقاتی که توسط دوربین‌های با سرعت بالا تسهیل می‌شود، طیف‌سنجی، عملکرد سلول‌های زنده و توسعه مافوق صوت است.

شکستن دیوار صوتی هواپیمای جنگنده; دوربین با سرعت بالا روی خط مونتاژ متمرکز شده است. با سرعت 2500 فریم در ثانیه عطسه کنید

منبع

globalspec