Cámara de alta velocidad
Una cámara de alta velocidad es un dispositivo capaz de capturar imágenes en movimiento con exposiciones de menos de 1 / 1,000 segundos o velocidades de cuadro superiores a 250 fps . [1] Se utiliza para grabar objetos que se mueven rápidamente como imágenes fotográficas en un medio de almacenamiento. Después de la grabación, las imágenes almacenadas en el soporte se pueden reproducir a cámara lenta . Las primeras cámaras de alta velocidad usaban película para grabar los eventos de alta velocidad, pero fueron reemplazadas por dispositivos completamente electrónicos que usaban un dispositivo de carga acoplada (CCD) o un sensor de píxeles activos CMOS , grabando, por lo general, más de 1,000 fps en DRAM, que se reproducirá lentamente para estudiar el movimiento para el estudio científico de fenómenos transitorios. [2]
Una película de imagen en movimiento normal se reproduce a 24 fotogramas por segundo , mientras que la televisión usa 25 fotogramas / s ( PAL ) o 29,97 fotogramas / s ( NTSC ). Las cámaras de película de alta velocidad pueden filmar hasta un cuarto de millón de fps pasando la película sobre un prisma o espejo giratorio en lugar de usar un obturador , lo que reduce la necesidad de detener e iniciar la película detrás de un obturador que rompería la película. a tales velocidades. Con esta técnica, un segundo de acción puede extenderse a más de diez minutos de tiempo de reproducción (cámara superlenta). Las cámaras de video de alta velocidad se utilizan ampliamente para la investigación científica, [4] [5] prueba y evaluación militar, [6] e industria. [7] Ejemplos de aplicaciones industriales son filmar una línea de fabricación para ajustar mejor la máquina, o en la industria automotriz filmar una prueba de choque para investigar el efecto en los pasajeros ficticios de choque y el automóvil . Hoy en día, la cámara digital de alta velocidad ha reemplazado a la cámara de película utilizada para las pruebas de impacto de vehículos. [8]
Las series de televisión como MythBusters y Time Warp suelen utilizar cámaras de alta velocidad para mostrar sus pruebas en cámara lenta. Guardar las imágenes grabadas a alta velocidad puede llevar mucho tiempo porque, a partir de 2017 [actualizar], las cámaras de consumo tienen resoluciones de hasta cuatro megapíxeles con velocidades de fotogramas de más de 1000 por segundo que grabarán a una velocidad de 11 gigabytes por segundo. Tecnológicamente, estas cámaras son muy avanzadas, sin embargo, guardar imágenes requiere el uso de interfaces estándar de video-computadora más lentas. [9]Si bien la grabación es muy rápida, el almacenamiento de imágenes es considerablemente más lento. Para reducir el espacio de almacenamiento requerido y el tiempo requerido para que las personas examinen una grabación, solo se pueden seleccionar para filmar las partes de una acción que sean de interés o relevancia. Al registrar un proceso cíclico para el análisis de averías industriales, solo se filma la parte relevante de cada ciclo.
Un problema de las cámaras de alta velocidad es la exposición necesaria para la película; Se necesita una luz muy brillante para poder filmar a 40.000 fps , lo que a veces lleva a que el objeto de examen se destruya debido al calor de la iluminación. A veces se utiliza filmación monocromática (blanco y negro) para reducir la intensidad de luz requerida. Es posible obtener imágenes a mayor velocidad utilizando sistemas de imágenes de dispositivos electrónicos de carga acoplada (CCD), que pueden alcanzar velocidades de más de 25 millones de fps . Sin embargo, estas cámaras todavía usan espejos giratorios, como sus contrapartes de películas más antiguas. Las cámaras de estado sólido pueden alcanzar velocidades de hasta 10 millones de fps . [10] [11] Todo el desarrollo de las cámaras de alta velocidad se centra ahora en las videocámaras digitales, que tienen muchos beneficios operativos y económicos en comparación con las cámaras de película.
En 2010, los investigadores construyeron una cámara que exponía cada fotograma durante dos billonésimas de segundo ( picosegundos ), para una velocidad de fotogramas efectiva de medio billón de fps ( femto-fotografía ). [12] [13] Las cámaras modernas de alta velocidad funcionan convirtiendo la luz incidente ( fotones ) en una corriente de electrones que luego se desvían hacia un fotoanodo , de vuelta a fotones, que luego pueden grabarse en una película o en un CCD.
