高速摄像机
高速摄像机
高速摄像机就是能够以很高的频率记录一个动态的图像，
因为一个动态的图像是需要数个静止的连贯的图片按一
定时间速度播放出来的，高速摄像机一般可以每秒
1000~10000帧的速度记录，但这导致了每张像素不会太
高，甚至不会超过一个家用数码照像机的像素水平。

它也要有一个惊人的储存器。

摄像机
摄像机video camera
摄像机种类繁多，其工作的基本原理都是一样的：把光学图象信号转变为电信号，以便于存储或者传输。

当我们拍摄一个物体时，此物体上反射的光被摄像机镜头收集，使其聚焦在摄像器件的受光面（例如摄像管的靶面）上，再通过摄像器件把光转变为电能，即得到了“视频信号”。

光电信号很微弱，需通过预放电路进行放大，再经过各种电路进行处理和调整，最后得到的标准信号可以送到录像机等记录媒介上记录下来，或通过传播系统传播或送到监视器上显示出来。

一般家庭用摄像机，DV 最多能达到100帧每秒，手机30帧/s，而高速摄像机一般可以每秒1000~10000帧的速度记录，有些军方专用的高速摄像机甚至可达到1百万~1千万帧每秒，但这导致了每张像素不会太高，甚至不会超过一个家用数码照像机的像素水平，试想下假设一张图片最少是500kb那乘以1千万是多少.而且这还是一秒的.所以一个惊人的储存器也是必不可少的。

当水滴轻轻地落入池塘时，它产生一系列几乎
无形的壮观过程的。

小水滴首先在水面上跳跃
奔腾，接著水珠四方散射而支离，直到完全被
池水吸收而消失。

以肉眼看起来，这看起来不过就是水面的
震动，但是透过高速摄像机观看，整个过程看
起来就如篮球反弹的超级慢动作。

高速影像专
家马特‧克尼 (Matt Kearney)在剪辑这段水
滴的视频时表示，“这将会冲击你的世界。

”克尼拍摄的这段影片称为“聚集滴落”，是为了探索频道的电视影集“Time Warp”所做，而此节目运用高速影像拍摄了一系列自然界活动。

过去的科学家都有在实验室里拍摄水珠滴落的画面，不过使用的都是低分辨率的照相机快照，而非高清晰度摄像。

因此当约翰・布什 (John
Bush)，麻省理工学院的应用数学教授，在上个月参观在波士顿贝克海湾的“Time Warp”高清照相机展示会时，他感到无比惊讶。

布什教授在接受采访时表示：“我从来没看过任何像这样的影像”。

他进一步表示高速摄像机“能将肉眼无法看到的高速世界赋予新生命。

”
高速摄像机多年来被使用在研究上，有些非常实用，例如车祸模拟测试的纪录。

一直到最近，才有这类研究工具被娱乐界所运用。

高速摄像机现在有较为便携的款式，可以用来拍摄商业电视和影片，捕捉“CSI”影集中子弹的冲击画面、“流言终结者”节目中的大爆炸，以及迪士尼新作“Earth”中的动物飞行特技。

在电视上，视频是以每秒30帧的速度播放，适合于人眼观看。

多数电视节目和家庭电影都是以相同的速度录制。

不过高速摄像机能够以每秒325,000帧的速度录影 (一秒可以作为三小时播放)。

当照相机运作如此快速时，大功率的照明设备是必需的，而且所有摄影成员都还必须使用烤箱手套来操作聚焦透镜。

克尼过去从事出租和贩售高速摄像机给制片公司 (以拍摄慢动作镜头使用) 和制造商 (以检查生产线问题)。

他表示百万像素的高色彩和感光度高速摄像机，早在六年前就已经出现在市场上。

不过在那之后，这种相机都被用来拍摄黑白影像。

运动节目制作公司如CBS是率先将高速像机使用在电视网的公司，其中以纪录职业高尔夫选手挥杆的节目“Swing Vision”，则是拿下艾美奖。

高速摄像机还不断在演化中。

在“Time Warp”摄制中，加入了一款小型的、以电池供电的摄像机进入拍摄，以用来捕捉跳伞中的影像。

克尼还想要运用紫外线、红外线，和延时摄影技术来将扭曲时间。

当被问到是否有某些现象速度过快以至于不能记录，摄影小组的人都噗哧笑出来。

他们都很想要拍摄玻璃破裂时的裂缝是如何蔓延开来，不过影集制作人之一杰夫·利伯曼表示，玻璃是每秒破裂60,000英寸，比起高速摄像机以最高帧率可拍到的画面还快
CMOS摄像机
CMOS传感器的感光度一般在6到15Lux的范围内，CMOS传感器有固定比CCD传感器高10倍的噪音，固定的图案噪音始终停留在屏幕上好像那就是一个图案，因为CMOS传感器在10Lux以下基本没用，因此大量应用的所有摄像机都是用了CCD传感器，CMOS传感器一般用于非常低端的家庭安全方面。

有2个例外，CMOS传感器可以做得非常大并有和CCD传感器同样的感光度，CMOS 传感器非常快速，比CCD传感器要快10到100倍，因此非常适用于特殊应用如high ens DSC camera ( Cannon D-30 )或者高帧摄像机。

CMOS传感器可以将所有逻辑和控制环都放在同一个硅芯片块上，可以使摄像机变得简单并易于携带，因此CMOS摄像机可以做得非常小。

CMOS摄像机尽管耗能同样或者高于CCD摄像机，但是CMOS传感器使用很少的圆环如CDS, TG和DSP环，所以同样尺寸的总能量消耗比CCD摄像机减少了1/2到1/4。

只有一个例外，敏通C系列摄像机只使用12伏特/65毫安电源，几乎和CMOS摄像机一样，但是具有好得多的影像质量，C系列摄像机使用0.35um3.3伏特数字讯号处理器，因此消耗非常少的能量（54C0,54C1,54C2,54C1,54C5,54C6）。

所有其它公司生产的CCD 摄像机的消耗12伏特/150到300毫安，因此比CMOS的5到12伏特和35到70毫安高出了2到4倍。

有趣的是，尽管CCD表示“电荷耦合器件”而CMOS表示“互补金属氧化物半导体”，但是不论CCD或者CMOS对于图像感应都没有用，真正感应的传感器称做“图像半导体”，CCD 和CMOS传感器（暂且如此称呼）实际使用的都是同一种传感器“图像半导体”，图像半导体是一个P N结合半导体，能够转换光线的光子爆炸结合处成为成比例数量的电子。

电子的数量被计算信号的电压，光线进入图像半导体得越多，电子产生的也越多，从传感器输出的电压也越高。

CCD称为“电荷耦合器件” ，CCD实际上只是一个把从图像半导体中出来的电子有组织地储存起来的方法。

CMOS称为“互补金属氧化物半导体”，CMOS实际上只是将晶体管放在硅块上的技术，没有更多的含义。

传感器被称为CMOS传感器只是为了区别于CCD传感器，与传感器处理影像的真正方法无关。

CMOS传感器不需要复杂的处理过程，直接将图像半导体产生的电子转变成电压信号，因此就非常快。

这个优点使得CMOS传感器对于高帧摄像机非常有用，高帧速度能达到400到2000帧/秒。

这个优点对于眺望高速移动的物体非常有用，然而由于没有高速的数字讯号处理器，所以市场上只有很少的高速摄像机并一般价格都非常高，每个单位00到300,000。

敏通生产的75帧CCD摄像机已经比PAL TV标准的25帧/秒快了3倍，并且达到了CCD设备的物理极限。

CCD在工作时，上百万个像素感光后会生成上百万个电荷，所有的电荷全部经过一个“放大器”进行电压转变，形成电子信号，因此，这个“放大器”就成为了一个制约图像处理速度的“瓶颈”，所有电荷由单一通道输出，就像千军万马从一座桥上通过，当数据量大的时候就发生信号“拥堵”，而HDV格式却恰恰需要在短时间内处理大量数据，因此，在民用级产品中使用单CCD无法满足高速读取高清数据的需要。

而CMOS则不同，每个像素点都有一个单独的放大器转换输出，因此CMOS
没有CCD的“瓶颈”问题，能够在短时间内处理大量数据，输出高清影像，因此也能都满足高清HDV的需求。

另外，CMOS工作所需要的电压比CCD低很多，功耗大约只有CCD的1/3。

因此,电池尺寸可以做得更小，使得摄像机的体积也就做得更小。

而且，每个CMOS都有单独的数据处理能力，这也大大减少的集成电路的体积，这也让高清数码摄像机得以实现小型化。