秒,如果有一台以每秒600000帧的速度运转的摄像机,它能拍下什么样的画面?

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正如其他答案中提到的那样,我们已经发明出了每秒帧数远远超过60万帧的相机了。

60万帧频其实说不上有多快,每两帧之间光线已经走了半公里。所以用这台相机其实也拍不到什么。

为了拍下每一帧的画面,你需要一个非常开阔的视野。如果你把相机架设在一颗低轨道卫星上,然后正对着一座灯塔拍摄,点亮灯塔后你或许可以拍到几十张光线投射在空中的画面,前提是当天的云雾足以反射灯塔的光线。之后,光线将会进入太空或返回地面。

如果你把镜头对着星星拍摄的话,是拍不到任何有趣的照片的:因为星星总是亮着的,你只能拍到无数张一模一样的照片。如果发生了什么天文事件的话,或许能拍到星星周围的星云上有光线在闪烁。

但基本上,60万帧频也并不如你想的那么优秀。一公里并不是一个基本单位,因此光速的小倍数帧频其实拍不到什么的东西。

事实上,在一种高帧频相机拍摄的画面中,光线在每两帧之间走的距离可以以厘米为单位计算。但实际上也并不完全是那样:网络上播出的录像实际上是分别拍摄的多个单独镜头的组合。每一个单独镜头的时间都很短,但是相机无法进行连续多次拍摄。由于每次重复拍摄的条件是一样的,通过短时间精确定时曝光,我们得到的画面相当于兆帧频相机的拍摄效果,如果兆帧频相机真的存在的话。重复拍摄只不过是更方便而已;这种方法是拍不到一次性事件的。

但帧频上万的相机是确实存在的,它们的帧频甚至可能达到上百万。参见高速摄影机,这类相机有多种用途,但其中不包括拍摄移动光线。


科科雪碧

这个问题乍看很简单,仔细想想其实很难。

估计大部分人已经看过一些回答了,而且心里也有了自己的答案,但接下来我举个例子,可以颠覆你们的认识。



你将摄像机放在光源的对面,条件允许的情况下,比如说够远,没有障碍物这相机能看得到之类的。大部分人认为,摄像机会拍摄到一道光束由远及近来到摄像机。



下面讲摄像机看到事物的原理。看到物体由远及近运动,都是因为物体表面反射了光才看到的。那摄像机想拍到光运动,又是什么东西从光身上反射出来,而且那反射出来的东西的速度还能比光速快!



理论上光速是光子运动速度的极限,在相对论里边,两个互相运动的光子是无法叠加速度的。

解释一下,比如两列动车相对行驶,都是300公里每小时,那你坐在其中一列动车上,用测速仪测对面行驶过来的动车速度,测得的速度是600公里每小时,这就是速度叠加。但光速是光子速度的极限,已经无法叠加(相对论里边有描述,我也只是懂个概念,想深入研究,欢迎交流)。



既然相对照面运动的光子也无法叠加速度,那与光子运动方向相同的,从光子身上反射出来的光子,更加不可能比光速还快。

上边先解释到这。

这样吧,暂且不说光速能不能叠加,说在一个漆黑的空旷的大型建筑内,没有其它光源,只有一盏灯,当灯打开时,在光子还没有从灯射到高速摄像机前,摄像机是感光仪器,光都没有到摄像机镜头,那你拍得是什么?其实就是漆黑一片。



这下有颠覆感了吧。我们普通的成像仪器大多是感光仪器。光没有射到仪器里,是不可能有像的,当光一但射到仪器,仪器就感光成像。所以高速摄像机拍到的动画是光源由黑变弱光团,然后逐渐到光源最亮的程度,和一般的高速摄像机拍出来的过程差不多,只是这台60万帧的会吧这个过程拍得更长。而且网上也有比60万帧更高帧速的摄像机,60万帧不算什么。




收购好时光

麻省理工大学科研人员研发了一台可以拍下光的轨迹的相机,没有听错,真的可以拍摄光的传播过程,这种相机叫做飞秒相机,帧数达到了恐怖的每秒1000000000000(一万亿)帧!


原理是是利用光线类似回声的反射效应进行成像。相机会发出飞秒(10-15秒,千万亿分之一秒)级的超短脉冲激光,发射到障碍物附近的物体上(比如一个房间的房门),反射到障碍物后的物体(如屋内),再反射回原物体后被相机捕捉。系统通过连续发射这样的激光,计算来回时间距离,通过计算后实现3D成像。成像速度达到骇人听闻的每秒1万亿帧! 如图拍摄效果,能够看到光穿过可乐瓶的全过程!
所以题主你的600000帧和这个相比就是小巫见大巫了


厚颜无耻的徒徒

拍摄的机器并没有进行实际的运动,也就是它的速度为0m/s,我把你的拍摄速度再提高100倍,变成1/60000000s,时间间隔如此小,那么光在这么短的时间内的位移就不是300000km了啊,只是0.5m而已。现在有2种情况。

一,相机性能极佳,所有的微弱光信号它都能捕捉并记录下来。那么拍到的所有东西几乎都是静止不动,而只有光环境在缓慢变化,比如你拍摄打开一盏灯,距离灯150米,那么当灯点亮瞬间,你的相机会在此后的第30帧画面出现光亮(以每秒30帧播放的话),而前面29帧画面是没有这束光的。并且看上去一些拍到的东西都是与事件真实发生时间延迟了一段时间。其实这就等同于假设光速为0.5m/s的情况下,世界的样子,几乎是一切静止,没有变化。

二,相机是通过曝光来获得感光的,那么在那么短的时间内,曝光会严重不足,拍出来应该是黑漆漆一片,而且即使有光线,也几乎拍不出什么东西,混沌与黑暗。


EA13215118

很高兴回答这个问题。

众人周知,光速是大自然速度的极限,而600000帧的速度是光速的两倍,也就是说它能观察到光的运动。

我们平时看到的景象都是那些打在物体上的光由光速反射至我们的眼睛最后在大脑皮层形成图像,但如果用600000帧的相机拍摄的话,拍到的景象可能就是在原来拍到的景象上,一个一个的光子慢慢的覆盖掉之前的场景形成新的场景,也就是我们正常看到的物体运动。


用这样的相机可能能进一步的证明光子说,研究出光子的运动规律。在天文上可以研究黑洞是如何吸收光的,恒星的光是如何让产生的等等,几乎可以说和光有关的各领域都能有质的飞跃。

希望我的回答能帮到你,感谢阅读!


科学小玩家夏子铭

依题之拍摄速度测算,这相当于每帧(幅)画面所拍光己走500米,在理论状态下,每帧拍摄的时间过程光经历了(形象暂称其领头光子)走了500米。参照像机底片暴光一说,在暴光时被拍摄物有如此大的位移,能拍到什么!?。就如暴光速度调的过慢快门的像机拍运动者一样,在离拍摄者一定距离上让快门暴光了,因快门过慢使该暴光时间内运动者可能有了几厘米的位移,而拍摄结果画面肯定会是全虚的无法让人看清(距离远可减少模糊不清,但将无法看清照片画面的细节)。现实是不可能有近距离拍摄500米场景的清晰设备,且又能在有限感光范围(时间及尺寸)内拍摄如此大场景的微光细节,可想而知此时领头光子在每帧时间己闪走了500米,它能拍出(领头)光子什么情况?!。依现有认知有如下设想:己知光速每秒30万公里,但要使拍摄设备之每帧耗时的时间内,它的光子(走)的位移能有足够的小,以至于小到能确保拍摄会有相当的清晰度(自己然位移越小当然拍摄结果会越清晰),这时的拍摄速度会是有多高呢?!,假设设备能保证位移2毫米之拍摄结果算可观(清晰),依光速走2毫米时间测算,理论上则需1.5仟亿帧才能拍摄哈。个人认知有误可驳可批但勿喷!


wangan1

对观察者或者摄像机来说光只有两种状态:没有被看到(拍摄到)或者被看到(拍摄到)。

不要觉得很好笑,这两种状态决定了人类永远都捕捉不到光的运动状态。

首先说一下没有被看到的状态。假设一个光子从我们的眼前(镜头前)飞过,让我们展开想象(也只能想象)——想象它飞的慢到我们能理解的状态,它飞过——但是我们如何知道它飞过呢?就从眼前、以我们能理解的状态,我们无从得知它飞过。因为没有可以传递它状态信息的介质,它已经小到只是一个光子了,以至于它不能再发出任何可以告诉你它的状态的东西,它就这样无影无踪的飞过,你得不到任何它的信息更不要说拍摄它的影像。

再来说一下被看到(拍摄到),只有光子飞向我们(或者摄像头)他才有可能被我们看到(或者拍摄到),还是把它理解的足够慢,它出发了目的地是我们的眼睛(摄像机)。但是无论是它行进到10%行程还是50%行程亦或者是99%的行程,我们都无从得知它到了哪里了,因为没有比它更快的能告诉我们它的状态的东西了,只有它完成了100%的行程进去我们的眼睛(镜头)之后我们才意会:它到了,它被捕捉了。

所以不要徒劳无功的试图捕捉到光的飞行状态了,这根本不可能。


海岸线刘

是不是经常看到这样的照片和视频,这是用单张同步曝光或高速连续曝光得到的,单张同步曝光很难捕捉时机,以往是在连续的胶片带或单页胶片上以非常高的速率拍摄一系列曝光,现在是利用电子成像,高速连拍。增加了捕捉瞬间事件的机会,无论事件何时发生都可以捕捉到。这种办法同时也记录下事件的前后发展过程。这种影像可以逐个检查,用适当的设备将影像放映出来,就如同慢动作电影一样。


用于科学研究的话可以观测到更细微的变化过程。


欧阳讲故事

直接上图


这是由爱丁堡大学开发的每秒200亿帧的超高速摄像机,捕捉到的一束光脉冲在空中飞行并反射的过程。

这款摄像机的感光部件由单光子光敏像素阵列构成,可以精确地记录光子运动。是目前世界上最快的摄像机。

相比这下,一般家庭用摄像机,DV 最多能达到100帧每秒,而我们的手机一般30帧/s,普通高速摄像机一般可以达到每秒1000~10000帧的速度记录,有些军方专用的高速摄像机甚至可达到1百万~1千万帧每秒。



砖业科普稻壳张

二:此问题人类射电望远镜和光学望远镜,时光机器韦伯望远镜解决和观测扑捉的影像、声波、光波更多局限在区域宇宙范围!即便是河外星系更浩瀚无垠的宇宙无能为力!那么对光速的研究或假设仅仅限制于宇宙表面,模拟演示也是假设。答案更多是不确定。

三:此问题结论画面模糊,像素不成像!无数个点不能具象和写实!没有具体的影像!只有抽象画面!以下两图是我七月手机拍照月亮!

四:我比较认同天文学家卡尔萨根《伊甸园的飞龙》!他把宇宙138亿年的历史压缩到一年,回望宇宙和地球的演变历程:每秒相当于438年,一小时相当于158万年,一天相当于3780万年,如一个人活到八十岁,宇宙才过去了0.18秒!

五:所谓光速每秒29万公里还成立吗?显然此问题假设也不成立。我喜欢用手机拍照月亮和太阳并不渴望通过望远镜来观测,为什么?因为模糊数学是成立的!宇宙万象越清晰越虚幻,越模糊越真实!


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