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為什么要使用高速攝像系統(tǒng)？

       高速攝影在信息論中是這樣定義的：對于一個人眼無法跟隨的高速流逝過程，高速攝影提供了一種耦合的時空信息系列，其中空間信息用圖像來表達，時間信息用拍攝頻率來表達。２０世紀８０年代中期以前，如果人們想“看清”高速運動目標的圖像，獲得運動的參數(shù)，最有效的技術手段是用高速攝影機來加以記錄。世界國發(fā)展的各種各類高速攝影機解決了當時急需的測試需求，如原子彈、氫彈的爆炸，火箭、導彈等飛行彈丸的測量，各種軍工目標以及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)藥工程、體育等各領域的目標測量，推動了生產(chǎn)力的發(fā)展。隨著技術的進步，軍工研究對測量實時性要求越來越高，高速攝影實時性差的缺點越來越顯現(xiàn)出來。美國海軍在做艦艇發(fā)射火箭的試驗時，急于想立即看到飛行火箭的姿態(tài)照片，高速攝影難以滿足這一要求，因為膠片要沖洗，要判讀，至少要幾個小時。這就是為什么第十三屆高速攝影與光子學國際會議在東京召開的時候，各國科學家共同把發(fā)展“高速攝像”作為學科發(fā)展的新方向之一的原因。

    “高速攝像”與“高速攝影”，一字之差，但硬件和性能上有很多差異，首先是記錄的介質(zhì)不同。高速攝像，由于采用錄像帶、硬盤和其他光磁裝置作為記錄介質(zhì)，提高了實時性，可做到即拍即回放。浙江大學高速攝像研究室在做槍彈發(fā)射試驗時，在槍彈出槍口的同時，屏幕上即顯示槍彈的飛行姿態(tài)（三個像），飛行速度和加速度也同時顯示在畫面的適當位置。高速攝像與高速攝影的異同點：

       高速攝像系統(tǒng)較高速攝影具有以下方面的優(yōu)點：首先使用簡單，能實況顯示，記錄介質(zhì)可反復使用，具有較高的性價比，不需要購買膠片和化學藥水，因而省去了以往使用耗材的定貨、運輸、儲存和處理等工作。

       其次，高速攝像系統(tǒng)無復雜精密的光補償及機械傳動機構，屬于常壓小電流驅(qū)動方式，因而啟動快，記錄完善，測試成功率高。因為膠片攝影機需要膠片張緊的時間（或啟動時間）才能達到設定的速度，當事件不可預測或間斷發(fā)生時，電子攝像具有明顯的優(yōu)勢，例如：電擊，生產(chǎn)線擁堵，渦輪機葉片故障，或電容器受壓破裂。因為有些事件無法預測，事前難以知道何時啟動攝影機，另一方面，電子攝像機可由多種方法自動觸發(fā)，或者系統(tǒng)循環(huán)記錄直到觸發(fā)才停止。

       例如，在罐頭食品的制造中，每1000聽中就有１聽卡住生產(chǎn)線。但何時擁堵完全不能預測，等到已經(jīng)發(fā)生，再啟動攝影機為時已晚。如果高速攝影機保持高速運轉(zhuǎn)等待事件的發(fā)生，代價昂貴并不可行。

       高速攝像系統(tǒng)另一個明顯的優(yōu)點是同步。因攝像機體積小、重量輕便于靈活布站，易實施相機與拍攝對象、相機與相機間的同步。多個攝像機可以從不同的角度記錄事件的發(fā)生過程，攝像機可同時觸發(fā)，或按一定的時序進行觸發(fā)。關鍵是當這些攝像機被同時觸發(fā)時，獲得的數(shù)據(jù)為嚴格的同一瞬間的信息。這里要考慮更完整的數(shù)據(jù)，更高的測量精度和更好的分析方法。如此高精度的同步在膠片高速攝影系統(tǒng)中不可能實現(xiàn)。

       例如，在安全氣囊的打開過程中，工程人員需要從不同的角度觀察實驗。如果同一時刻能從不同角度觀測，這些信息就非常重要。因為事件的發(fā)生是個極短暫的過程，如果攝像機的同步存在誤差，即使很小，就會對氣囊的三維分析造成嚴重影響。

       高速攝像系統(tǒng)最突出的優(yōu)點是能夠立即重放。膠片的價值相對于工程人員的時間來說是微不足道的。如果試驗可立即重放，工程人員就知道是否需要下一個試驗。這可加快在整個過程中發(fā)現(xiàn)問題，并進行改正。采用高速攝像代替高速攝影，大量的試驗間隔時間以及試驗設備的拆裝所需時間都可以省去。