高速攝影機(High-Speed Camera)是捕捉高速運動影像的重要工具,從爆炸測試、彈道研究到運動動作分析,都少不了它的身影。那麼,高速攝影機的工作原理是什麼?它與一般攝影機有什麼不同?本篇文章將深入解析高速攝影機的核心技術原理,協助您建立完整理解。
一、高速攝影機是什麼?
高速攝影機是一種能以極高幀率(frame rate)拍攝影像的專業設備,一般攝影機多為30~60 fps,而高速攝影機可達1,000~1,000,000 fps,可清晰捕捉人眼無法觀察的瞬間畫面。
二、高速攝影機的工作原理
高速攝影機主要透過以下幾個核心技術運作:
1. 高速快門控制(Electronic Shutter)
使用電子快門控制曝光時間,可縮短至微秒(μs)等級,讓每一幀清晰無模糊。
2. 高感光元件(CMOS Sensor)
搭載高靈敏度CMOS影像感測器,在短曝光時間下仍能擷取足夠光線,有效提升成像品質。
3. 高速資料儲存
影像資料會先快速儲存至內建DRAM記憶體或專用SSD裝置,確保每一幀都被準確保留。
4. 緩衝區記錄技術(Buffering)
攝影機預先持續錄影,當事件觸發(如碰撞、聲音),會保留事件前後的畫面,常用於科學研究與測試。
5. 自動同步與觸發(Trigger System)
可與其他設備同步(如雷射感測器、聲音感應器),觸發錄影開始或停止,確保精確記錄事件瞬間。
三、高速攝影機與一般攝影機的差異
項目
一般攝影機
高速攝影機
幀率
30~60 fps
1,000~1,000,000 fps
快門速度
1/60~1/2000 秒
可短至 1/100,000 秒以上
用途
影視、攝影、監控
工業測試、科學研究、軍事分析
記憶體需求
中低
極高(需高速緩衝記憶體)
價格
NT$5,000~100,000
NT$300,000 起跳
四、高速攝影機常見應用場景
🧪 科學實驗:觀察液滴撞擊、細胞運動等微觀現象
🔧 工業檢測:分析機械零件運轉、製程缺陷
🏃 運動分析:捕捉選手動作細節、優化訓練流程
🎯 軍警訓練:彈道測試、爆炸衝擊模擬
🎬 特效拍攝:電影中的慢動作特效鏡頭拍攝
五、進一步了解|推薦專業品牌與原理教學資源
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六、常見問題(FAQ)
Q1:為什麼高速攝影機畫面會比一般攝影機暗?
A:因為快門時間極短,進光量少,因此常需搭配高亮度光源或使用高感光元件。
Q2:高速攝影機可否用於日常拍攝?
A:不建議,高速攝影機價格高、儲存需求大,較適用於特定技術場景。
Q3:要拍幾萬 fps 一定要很貴的設備嗎?
A:是的,幀率越高,對感測器與記憶體的要求也越高,價格通常也會提升。