Často kladené otázky

Jak funguje digitální vysokorychlostní kamera?

Digitální vysokorychlostní kamera je zařízení, které zaznamenává digitální snímky ve velmi rychlém sledu (až miliony snímků za sekundu) a následně umožní jejich přehrání ve zpomaleném režimu. Slouží vlastně jako časová lupa různých dějů s extrémně jemným rozlišením v čase.
Po zahájení nahrávání jsou jednotlivé snímky ukládány do vnitřní paměti. V okamžiku, kdy je tato paměť zaplněna jsou snímky ukládány opět od jejího počátku tak, že nový snímek přepíše ten, který je již v paměti uložen. Tento způsob záznamu lze přirovnat k nekonečné smyčce. V okamžiku, kdy je záznam zastaven, jsou v paměti kamery uloženy snímky vždy z posledního cyklu.


Jaké jsou klíčové parametry vysokorychlostních kamer?

K základním parametrům vysokorychlostních kamer patří snímací frekvence, rozlišení snímače (čipu) a jeho typ (monochromatický nebo barevný), snímková kapacita resp. délka záznamu a minimální expoziční doba.
Důležité jsou pak i citlivost snímače a jeho bitová hloubka (dynamický rozsah), možnost synchronizace více kamer v síti, typy rozhraní, formáty záznamu, rozměry a hmotnost kamery aj.


Jak správně posoudit maximální snímkovou frekvenci?

Snímková frekvence je uváděna ve snímcích/sekundu (v angličtině "frames per second" se zkratkou fps) a udává do kolika fází lze během jedné sekundy snímaný děj rozložit. Každá vysokorychlostní kamera má - s ohledem na svoji konstrukci, kvalitu použitých komponent a procesních algoritmů - svoji maximální dosažitelnou rychost, se kterou přenáší a ukládá data. Čím jsou "balíčky" dat menší, tím větší počet jich kamera zvládne přesunout a naopak. Proto jejich maximální dosažitelná snímková frekvence roste se snižováním rozlišení snímku.

V praxi se většinou setkáváme se dvojí interpretací:

  • maximální snímková frekvence při plném (maximálním) rozlišení snímače, např. 2 000sn/sec@1 280 x1 024 znamená snímací frekvenci 2 000 snímků/sec při rozlišení snímače 1 280 x 1 024 obrazových bodů (pixelů)
  • stejná kamera ale může dosahovat maximální snímací frekvenci 100 000 snímků/sec, pokud snížíme rozlišení např. na 1 280 x 16 pixelů.

Pro objektivní posouzení by se proto měly porovnávat snímkové frekvence vždy pro stejné hodnoty rozlišení snímku.


Jaká je vhodná hodnota citlivosti snímače / kamery?

Obecně platí, že čím vyšší citlivost snímač kamery má, tím vyšších snímacích frekvencí nebo kratších expozic můžete dosáhnout se stejnou úrovní osvětlení.
Platí to i jinak - pro stejnou snímkovou frekvenci a expoziční dobu můžete použít zdroj světla s nižším výkonem.
Citlivost snímače je velmi důležitá ve všech případech, kdy jediným možným zdrojem osvětlení je běžné denní světlo.

Někteří výrobci - ve snaze prezentovat vysoké hodnoty citlivosti - udávají její hodnoty změřené s použitím dodatečného zesílení signálu pomocí různých doplňkových funkcí (např. elektronickým zvyšováním zisku snímače - gain), slučováním pixelů (binning) apod. Spolu s takovým zvýšením hodnoty citlivosti se totiž zvyšuje i úroveň nežádoucího šumu a kvalita výsledného snímku tím znatelně klesá.
Je proto důležité znát vždy podmínky, za kterých byly publikované hodnoty naměřené. K tomu účelu by vždy měla být jednoznačně udána konkrétní norma, podle které bylo měření citlivosti prováděno.


V čem spočívá výhoda krátkého expozičního času?

Byť se může zdát, že vše vyřeší dostatečně vysoká snímací frekvence, není tomu tak pokaždé.
I když je snímková frekvence dostatečně vysoká z hlediska optimálního rozlišení jednotlivých fází snímaného děje, nastávají v praxi případy, kdy i v rámci jediného snímku je proces natolik rychlý, že způsobí rozmazaný/neostrý obraz.
Tomu lze zabránit vhodným snížením expoziční doby (např. na 1/10 doby trvání snímku). Je to naprosto stejné, jako v případě klasické fotografie. Nesmíme ale zapomínat na to, že s každým zkrácením expozice vzrůstají nároky na intenzitu osvětlení.

Trigger - co to je a k čemu slouží?

Pod pojmem "trigger" je obecně označován signál / impulz, který je do kamery přiveden za účelem řízení průběhu záznamu.

Trigger můžeme aplikovat mechanicky (zkratovací tlačítko, ...), z řídicího počítače (prostřednictvím softwaru pro ovládání kamery) nebo z externích čidel (fotobuňka, mechanický spínač, akustické čidlo, ...).
Některé kamery mají i funkci "obrazového triggeru", který se aktivuje změnou/pohybem v celém obrazovém poli nebo v jeho předem zvolené části. 


Co znamená "pre-trigger" a "post-trigger"?

Oba termíny označují jakou část záznamu bude kamera ukládat do paměti (zda to bude část záznamu před příchodem triggeru nebo až po jeho příchodu).

Záznam probíhá v režimu opakovaného přepisování vnitřní paměti kamery (nekonečná smyčka). V nastavení kamery lze zvolit, jak bude záznam ukončen bezprostředně po přivedení triggeru. V jednom krajním případě bude záznam okamžitě ukončen a v paměti zůstanou zachovány snímky uložené již před příchodem triggeru (záznam děje, který do příchodu triggeru již proběhl). Ve druhém krajním případě bude po příchodu triggeru zaznamenán ještě celý jeden kompletní cyklus (záznam děje, který po přivedení triggeru teprve nastane). V praxi lze volit i nastavení kdekoli mezi oběma krajními případy.

"pre-trigger" a "post-trigger" mají svůj význam s ohledem na to jaký je děj, který nahráváme. V případě nahodilého jevu (porucha, blesk, ...) je záznam ukončen okamžitě oproti tomu v případě, že jev můžeme ovlivnit/iniciovat (výstřel, ...) volíme druhou alternativu.


Co vše bývá součástí systému pro vysokorychlostní snímání?

Kromě kamery jsou to zejména dostatečný osvětlovací systém, objektiv (y), stativ, řídicí notebook nebo PC.
Pro náročnější aplikace to mohou být časovací obvody, moduly pro synchronizovanou akvizici (záznam) dalších veličin (zrychlení, tlak, zvuk, teplota apod.).
Pokud zamýšlíte synchronizovaný provoz více kamer v síti, pak potřebujete i síťové prvky (LAN či WiFi), jako HUB aj.

Základní software pro záznam, jeho zpracování, uložení a přehrávání bývá většinou součástí dodávané kamery.

Pro pokročilejší vyhodnocení se specifickými nároky pak slouží speciální analytické programy.


Jaký typ objektivu zvolit?

Většina kamer je navržena pro vyměnitelné objektivy.
Nejběžnějším standardem je mechanické rozhraní se závitem typu C/CS. Vysokorychlostní kamery s vyšším a vysokým rozlišením pak nabízí i rozhraní s bajonetem typu "F-mount" (standard Nikon).
Pro výběr optimálního objektivu platí stejná pravidla jako pro klasické kamery a fotoaparáty. S ohledem na potenciálně vysoké snímací frekvence je zapotřebí klást zvýšený důraz na vhodnou světelnost připojené optické soustavy.


Mohu k vysokorychlostní kameře připojit mikroskop nebo dalekohled?

Ano, jde vždy jen o to, zvolit vhodný mechanický nebo opticko-mechanický připojovací adapér.


Potřebuji vždy připojený počítač?

Pro některé značky kamer ano, některé kamery dokáží pracovat autonomně a samostatně (např. některé z kamer IDT - nová řada Os nebo kamery řady Air vybavené rozhraním Wi-Fi, které mohou být řízeny i z tabletů  iPad nebo z mobilních telefonů iPhone). 


Vadí kamerám otřesy a rázy?

Záleží na značce kamery. Ty, od předních renomovaných výrobců, mají rázovou odolnost minimálně 100G a často i více a ve všech směrech.


Mohu umístit kameru na dron?

Určitě (pokud se nebojíte, že Vám ulétne). Například některé kamery IDT jsou dostatečně lehké a malé s nezávislým napájením a mohou být navíc dálkově řízeny přes rozhraní Wi-Fi a to i z tabletů iPad či mobilních telefonů iPhone.

Takové kamery bývají označovány jako "UAV ready" ((UAV - Unmanned Aerial Vehicle).

Stejně tak můžete tyto kamery umístit kamkoli na vozidlo, letadlo, řídítka kola, přilbu apod. a pořizovat unikátní záběry - ať pro účely tréninkových studií, reklamy nebo jako zdroj atraktivního adrenalinu.