Câmeras de alta velocidade

Câmeras de alta velocidade

O olho humano não é uma máquina perfeita, na verdade longe disso.  A grande prova disso é o cinema e a televisão onde imagens estáticas são exibidas e nós interpretamos como sendo um movimento contínuo, um filme.

O que acontece é que o olho humano é incapaz de perceber acontecimentos com menos de 1/24 de segundo (0,042s). Isso se deve ao tempo gasto para as informações chegarem ao cérebro e ele as processar e interpretar.

As câmeras tradicionais funcionam tirando fotos sucessivas, em geral 30 fotos por segundo, cada foto é chama de frame e a taxa de quadros por segundo é escrita como f/s. Estas imagens quando exibidas a taxa superior a 24 f/s são suficientes para “enganar” o olho humano e nos faz pensar que estamos vendo um movimento continuo e não imagens estáticas.

Já as câmeras de alta velocidade superam essa taxa de 24 quadros por segundo em muito, podendo chegar a milhares ou até milhões de fotos em apenas 1 segundo.  Mas qual é a função de tantos quadros em um período pequeno de tempo?

Para filmar movimentos com velocidades altas que acontecem muito rapidamente esse número exorbitante de frames é necessário, caso contrário nada será visto no vídeo. Vamos imaginar um movimento de duas esferas em rota de colisão, o intervalo de tempo entre 2 quadros consecutivos deve ser pequeno o bastante para que possamos ver o momento exato em que elas se chocam.

Em contrapartida, para movimentos que duram mais do que alguns segundos, ou que a velocidade do objeto não é muito grande, a taxa de f/s pode ser a usual de cerca de 30 quadros em um segundo.

Neste trabalho, farei experimentos diversos filmando com diferentes velocidades de captura para que na análise dos dados apontar a diferença entre elas e apontar também para cada experimento quais são as vantagens e desvantagens de cada uma das velocidades escolhidas.

A câmera que usarei tem uma função onde é possível modificar a velocidade de captura entre 30, 60 e 300 f/s. Sendo que as duas primeiras apresentam uma qualidade na imagem superior à qualidade das imagens feitas a 300 f/s.

Essas câmeras ainda são desconhecidas do grande público e existem pouco modelos voltados para o uso informal, normalmente elas são usadas em industrias, para filmar linhas de produção rápidas, em testes de colisão de carros e afins.

A popularização veio com o auxilio de um programa de TV. No canal à cabo Discovery Channel existe uma série com o título "TIME WARP" (túnel do tempo) que foi traduzido como " A SUPERCÂMERA". Na série, dois cientistas usam essas câmeras que capturam até 50.000 quadros em um segundo para mostrar como as coisas acontecem numa escala de tempo muito menor do que a que estamos acostumados a ver. 

Quando gravamos um vídeo a uma certa taxa de f/s e apresentamos ele a uma taxa menor, o movimento é mais lento, assim funciona a câmera lenta. Com taxas enormes de f/s podemos reproduzir o vídeo a baixas velocidades (sempre maior que 24 quadros por segundo para que o nosso cérebro não perceba que são imagens estáticas) e assim vemos tudo numa escala de tempo muito menor.

Vejamos um exemplo: