SloMo
Funktionsschema von Hochgeschwindigkeitskameras
Innenleben
Stalex Film-Hochgeschwindigkeitskamera: 3 000 Bilder/sek
Dekaden alt: Hochgeschwindigkeitskameras kommen aus der
Filmtechnik. Hier rechts eine crash-feste 16 mm
Rotationsprismen-Kamera aus den 1960ern.
Die Weinberger Stalex projekiert auf kontinuierlich transportierten 16 mm
Film (standardmäßige 110 m Tageslichtspulen) 3 000
Bilder/sek. Das Prisma führt das Bild dem bewegten Film nach, so
dass es während der Belichtungszeit zum Standbild mutiert.
Innenleben einer Rotationsprismenkamera
Die Eckdaten der Red Lake HYCAM: 10 000 Bilder/sek auf
16 mm Film, 48 000 Bilder/sek im 1/4-Format.
Um eine Größenvorstellung zu liefern - die Kamera (ohne Objektiv)
nimmt etwa den Raum eines größeren Aktenkoffers ein und wiegt
etliche Kilogramm.
Rotationsprismen-Hochgeschwindigkeitskamera HYCAM
1) Objektiv
2) Feldblende (Bildbegrenzung)
3) rotierender Segmentverschluss
4) 1. Feldlinse
5) 1. Prisma
6) 8-seitiges Ausgleichsprisma
7) 2. Feldlinse
8) 2. Prisma
9) Zwischenobjektiv
10) Umkehrprisma
11) Bild (Film als Mattscheibe)
12) Prisma
13) Okular (Sucher)
14) Synchronisierter Antrieb
Film: 16 mm; Glas: Objektiv, Linsen und Prismen; Rotierende Teile: Segmentverschluss, Kompensationsprisma, Filmtransport; Mechanik: Linsenfassungen, Laufrollen
Funktion (analog)
Die exakte Rotation des Segmentverschlusses und des
Kompensationsprismas sowie der Filmtransport sind synchronisiert.
Somit definiert der Verschluss die Belichtungszeit jedes Bildes,
während das Kompensationsprisma das Bild dem kontinuierlich
abgespulten Film nachführt, um Bewegungsunschärfe/Defokussierung zu
vermeiden. Da dieses Nachführen nicht ganz perfekt ist was Zeit und
speziell Ort angeht, können die Sequenzen manchmal ein gewisses
Zittern von Bild zu Bild zeigen.
Der Film wird als Mattscheibe für das Okular benützt, dadurch wird
man gefühlsmäßig an eine Spiegelreflexkamera erinnert, da es zu
keinen Parallaxenfehlern kommt.
Innenleben einer digitalen Hochgeschwindigkeitskamera
Die Explosionszeichnung einer crashfesten digitalen
Hochgeschwindigkeitskamera Weinberger SpeedCam Visario g3 aus dem Jahr 2007 zum Vergleich.
Technische Daten: 1 000 Bilder/sek bei 1536 x 1024 Pixel, mit
Auflösungsreduktion 100 000 Bilder/sek.
Die Kamera (ohne Objektiv, aber mit den beiden optionalen
Akkuwannen) erreicht etwa die Abmessungen eines größeren Backsteins
und wiegt einige Kilogramm.
Crashfeste digitale Hochgeschwindigkeitskamera SpeedCam Visario
g3, Explosionszeichnung
1) PC Wanne
2) Kühlblech Stromversorgung
3) Akkuflansch
4) Akkufach
5) Akkuklappe
6) Adapterplatte
7) Front
8) Objektivadapter
9) Rückwand
10) Seitenwand
11) Lüfterkäfig
12) Rechnerkühlblech
13) Videokühlblech
14) Linkkühlblech
15) A/D-Wandler Kühlblech
16) DRAM Kühlblech 1
17) DRAM Kühlblech 2
18) Controllerkühlblech
19) Gehäusedeckel
20) Fiberoptik Abdeckung
21) Haltewinkel
22) Akkustecker
23) Stromversorgung
24) Linux-Rechner
25) Lüftersteuerung
26) Speicherbaugruppe
27) Kamerasteuerung
28) A/D-Wandler Baugruppe
29) Sensorbaugruppe
30) Linkbaugruppe
31) Schnittstellenbaugruppe
32) Steckverbinderbaugruppe
33) Signalverteilerbaugruppe
34) Stromversorgungsstecker
35) Videobaugruppe
36) Verschluss Ladebaugruppe
37) Verschluss Strombaugruppe
38) Versteifung Ladebaugruppe
X) Sensorkühlblech
Funktion (digital)
Konzepte für Hochgeschwindigkeitskameras
Die Kühlbleche dienen zugleich der Versteifung der
Leiterplatten. Die Lüfter sind nur bei intensiver Wärmebelastung
nötig, z.B. bei starker Einstrahlung von außen.
Mit optionaler Festplatte und Videoausgang wird die Kamera zu
einem vollwertigen Camcorder. Der integrierte Linux PC eröffnet
weitere Möglichkeiten. Die Steuerung erfolgt über Gigabit Ethernet
und dezidierte Steuersignale. Diese Funktionalität ist typisch für
digitale Hochgeschwindigkeitskameras aus dem oberen
Leistungssegment.
Inzwischen ergänzen schnelle interne und eventuell austauschbare
Massenspeicher (z.B. SSD) die Schnittstellen für das Überspielen
der Bilddaten.
Legende zum Bild rechts: RAM = Bildspeicher; µC =
Mikrocontroller oder Prozessor; A/D = Analog zu Digital Wandlung
(oft schon im Sensor integriert)
Die grüne Karte soll eine PC-Einsteckkarte darstellen, die rote
Leitung die Anschlussmöglichkeit (Bilddaten und
Steuersignale).
Die Standardanbindung kann z.B. (Gigabit) Ethernet oder FireWire
sein.