高速摄影技术

高速摄影技术什么是高速摄影？人眼的时间分辨能力只有1/24s。而电影摄影与放映的频率选为24幅／s，正是利用这一特点，以不连续的放映使人获得连续的感受。但对于许多高速运动的物体或瞬变现象，受到人眼时间分辨率的限制，我们无法看清过程。而高速摄影，能把高速运动现象的发生、发展和运动规律等清晰地展现在人们的面前，是一种有效的记录方式和研究方法。高速摄影的定义高速摄影在信息论中的定义为：对于一个人眼无法跟随的高速流逝过程，高速摄影提供了一种耦合的时空信息系列，其中空间信息用图像来表达，时间信息用拍摄频率来表达。2004年，在美国召开的第26届“国际高速摄影和光子学会议”上，把高速摄影的定义修改为：速度大于128幅／s，可连续获得3幅以上的摄影。但是现在，构成高速摄影的含意远远超过这些普通摄影的范畴，最短的曝光极限也必须不断的修正。十年前，这个极限为几亿分之一秒；现在为几兆分之一秒或更少，每秒钟可连续拍摄6亿幅画面。下面让我们欣赏一些令人震撼的摄影作品多彩的牛奶炮弹飞出炮膛苹果被子弹击穿的瞬间自由飞翔3个水球以上这些令人瞠目的精彩瞬间，用普通的摄影手段是无法记录的，他们都是“高速摄影”的杰作。历史顾名思义，“高速摄影”，就是拍摄速度很快，曝光时间很短的一种摄影方法。但是，不同的历史时期，“高速摄影”的概念也是在不断变化的。在摄影技术诞生的初期，由于感光材料的灵敏度很低，拍摄一张照片往往需要曝光数十分钟乃至几个小时，那个时候，凡以秒计的摄影都可算得上“高速”了。摄影先驱——亨利·塔尔博特（HenryTalbot）第一次高速摄影是由英国化学家、语言学家及摄影先驱亨利·塔尔博特完成的。1851年，塔尔博特将《伦敦时报》的一小块版面贴在一个轮子上，让轮子在一个暗室里快速旋转。当轮子旋转时，塔尔博特利用来自莱顿电瓶（这是一种聚集电荷的容器，就是现在的电容器的前身）的闪光（速度为1／2000秒），拍摄了几平方厘米的原版面。最终结果是获得了清晰的图像，它好像是从一种静止的实体上拍下来的，但实际上却是运动中的实体。闪光摄影之父——哈罗德·埃杰顿埃杰顿的关键之处是意识到了闪光灯与相机一旦结合起来，将会发挥出巨大的潜力。他的实验与亨利·塔尔博特有类似之处：一部同步发电机的旋转着的转子，只能见到一片模模糊糊的影像。这次实验的目的，是为了了解这类电机在经受强烈的震动后如何仍然会保持同步。埃杰顿根据实验的部分内容，用汞弧整流器加强发电机转子的励磁。突然间，埃杰顿发现在汞弧整流器发出的明亮的闪光照耀下，旋转着的转子似乎一直都是静止不动的。埃杰顿的顿悟如果能够控制闪光，使之与旋转着的机器同步，就有可能创造出史无前例的奇迹，使运动“凝结”，藉以研究在运动中的高速发电机。在1931年出版的《电气工程》杂志上，埃杰顿正式宣布了他的这一发现埃杰顿想到，如能控制用以照明被摄者的光线，则比控制快门来得方便，利用这种方法，他甚至能够用普通的相机来凝结非常快速的运动。很快，埃杰顿和几位志同道合者，利用充有水银蒸汽和其他气体的闪光灯，实现了能够产生时间非常短促的闪光灯——短到只有百万分之一秒，亮度超过阳光。埃杰顿的成果1940年，他应MGM电影制片公司的紧急请求，证明了用来拍电影的摄影速度至少要快到什么程度，使得由该公司制作的一部名为《眨眼之间》的影片夺得了一项奥斯卡金像奖。第二次世界大战期间，他曾指导美军飞行大队怎样使用闪光弹进行夜间空中侦察摄影。这项技术后来在1944年的盟军“D日”(6月6日)突袭战中发挥了极大的作用。他还曾为美国原子能委员会发明地一种拍摄核爆炸的方法，拍摄距离可以近到十英里。目前一些普通的35毫米照相机已具有最高速度可达1／4000秒的焦平面快门，发光时间在1／10000秒到1／25000秒之间的小型电子闪光也比比皆是。所以，现在所说的高速摄影起点就是数千分之一秒，在科技摄影领域，曝光时间在几亿分之一秒甚至几兆分之一秒的已不显见，已经诞生了每秒钟可连续拍摄6亿幅画面的高速摄影机。高速摄影的应用高速摄影把动作放慢，可以显示肉眼看不见的瞬间动作。1、科研领域高速摄影在科研领域应用非常广泛，常被用作记录分析物体的运动变化，甚至生物器官、微生物、分子的运动。利用高速摄影记录汽车碰撞瞬间各部位的变化以及人体模型的受力状况，可生产出安全系数更高的汽车。人们先把碰撞的过程拍摄成电影，然后以很慢的速度放映，以便观察在碰撞期间车身如何变形，从而发现薄弱的部位。工业上也缺少不了这种摄影技术，事实上，由于有了这种技术，人们才能够使一些生产过程得到改善，因为在这些生产过程中，速度是至关重要的。比如，在向玻璃瓶中灌饮料时，如果灌装速度过快，就可能导致容器破碎，但如果过程过于缓慢，那么成本就会提高。所以，为了看得更清楚一点，获得更科学的设计方案，必须拍一些照片，以显示出生产线上的薄弱环节。这是一套用于分析焊接质量的高速摄影系统，利用摄影记录，可以改进生产工艺。用针刺破装满水的气球的情景，可以说明验证很多力学、材料学方面的科学理论。可以研究不同的人面对突如其来的变化的不同心理、生理反映2、体育竞技近半个多世纪，人类竞技体育的运动水平有了长足的进步，一些以前曾被认为是人类能力的极限相继被打破。在竞技能力的提升方面，高速摄影也功不可没。1.网球运动员的击球动作2.跳水运动员跃下跳板人们用高速摄影技术，分析优秀运动员的技术特色，查找自己与优秀运动员的差距和不足，有针对性地改进训练方法，使竞技水平迅速提高。跳绳的小姑娘除了体育竞技的目的，高速摄影照片本身，也是非常美妙的艺术作品3、军事领域高速摄影能记录肉眼难以分辨的瞬间变化，在军事领域自然也有非常广泛的用途。1.可以检验（己方）、侦查（敌方）武器性能2.可以分析爆炸效果3.研究不同弹速的破坏效果子弹速度越快，切割平面越平滑子弹对不同材质物体的杀伤效果也能通过高速摄影研究出来。4、纯艺术摄影除了以上列举的明确用途之外，高速摄影也是获取令人惊异的艺术效果的一种摄影方法这不是盛开的虞美人，而是彩色液体溅起的浪花被高速摄影“凝固”的咖啡葡萄入水的瞬间牛奶的浪花不是水晶，胜似水晶。水珠溅起的瞬间，是那么的晶莹剔透。电影中的高速摄影把动作放慢，从而造成特有的艺术魅力。在一些片影里，表现英雄之死，当战士中弹后从高处跌落下来时或倒下时，常常采用高速摄影，造成极慢的动作，形成独特的艺术效果。又如现代的电视广告片，宣传洗发香波，都有几个女人的长发轻轻柔柔地飘过画面的镜头，这些都是经过高速摄影处理的。电影中的高速摄影经常用在模型摄影，把模型的动作防慢，增强真实性。电影中的高速摄影超高速摄影在科教片里具有独特的表现功能，可以显示肉眼看不见的瞬间动作：如子弹飞出膛时的运动状态；足球被射门时的动作过程；还有我们在电视里经常看到一滴乳液落进乳汁里产生的优美的涟漪。电影中的那些楼房爆破效果，都是采用高速摄影拍摄的，它不仅揭示出人眼难以看到的自然界的现象，还能创造出一种运动的美的形式，或某种寓意和象征。《新特警判官》特效花絮（慢镜制作）桔子水晶音乐的酒店先行预告片宝马M5高速摄影精彩瞬间高速摄影机下的奇观令人窒息的瞬间视频欣赏