Firma High Speed Vision GmbH für Hochgeschwindigkeitsaufnahmen bei der SG Karlsruhe 1721 e. V.

Die Firma High Speed Vision GmbH war zu Filmaufnahmen bei der SG Karlsruhe 1721 e.V. zu Gast. Filmaufnahmen ist völlig untertrieben, denn es ging um Hochgeschwindigkeitsaufnahmen mit bis zu 1 Million Bilder pro Sekunde. Das kann man sich gar nicht vorstellen. Wenn man aber die erstellten Videoaufnahmen sieht, hat man eine ungefähre Vorstellung vom technischen Aufwand.           

Hier einige Bilder vom Setup der Aufnahmen auf dem 50 m Stand. Dabei ist deutlich erkennbar, mit welchen umfangreichen Vorarbeiten ein Video im Highspeed-Format erstellt wird. © High Speed Vision GmbH 

Slugshot 300K fps-© High Speed Vision GmbH

Die Aufnahmen wurden mit folgendem Equipment erstellt:
 
nac High Speed Kamera „nac MEMRECAM ACS-1 M60“, das leistungsstärkste Modell in Bezug auf die Bildrate. Die Kamera ermöglicht Aufnahmen mit bis zu 60.000 Bildern pro Sekunde bei voller
Auflösung (1.280 x 800 Pixel) und bis zu 1.000.000 Bildern pro Sekunde bei reduzierter Auflösung.
 
3 Hochleistungs-LED Beleuchtungen „4438“: Jede Lampe erreicht eine Leistung von 100.000 Lumen (lm). Zum Vergleich: Eine handelsübliche LED-Lampe erreicht etwa 800 lm Laptop und Touchpad.                                                                                              Zur Steuerung der Kamera Stative und Fotowand für einen geeigneten Hintergrund.
Diese Aufnahmen sind beeindruckend und man kann eine ungefähre Vorstellung von dem erhalten, was sich da physikalisch abspielt. Beeindruckend sind auch die Kosten für das verwendete Equipment, denn diese belaufen sich auf ca. 140.000 €. Also nichts für einen Hobbyfilmer ;-)

Birdshot 300K fps-© High Speed Vision GmbH

Bei Highspeed-Aufnahmen gibt es einiges zu beachten: Je höher die Bildrate, desto kürzer sind die Verschlusszeiten der Kamera. Das heißt, der Kamerasensor hat zwischen den einzelnen Bildern weniger Zeit, Licht aufzunehmen. Dadurch wird das Bild insgesamt dunkler. Deshalb werden
Hochleistungs-LED-Lampen eingesetzt, um diesen Lichtverlust auszugleichen. Die LED-Leuchten müssen so ausgerichtet werden, dass keine Reflexionen und Schatten im Bild sind. Um Bewegungsunschärfe zu vermeiden, muss man die Verschlusszeiten so kurz wie möglich halten. Die Blendenzahl des Objektivs ist auch wichtig. Je größer die Blendenzahl, desto kleiner die Blendenöffnung und desto mehr Tiefenschärfe ist möglich. Das führt aber auch zu einem dunkleren Bild. Die Herausforderung ist also, Blendenzahl und Verschlusszeiten so auszutarieren, dass das Bild ausreichend hell bleibt und gleichzeitig Bewegungsunschärfe vermieden wird. Außerdem muss eine ausreichende Tiefenschärfe erreicht werden. Die beschränkte Speicherkapazität von
High-Speed-Kameras bei hohen Bildraten und Auflösungen stellt eine Herausforderung bei der Aufnahme kurzer, aber detaillierter Ereignisse dar. Um das hinzubekommen, muss die Kamera präzise getriggert werden. Das heißt, dass das gewünschte Ereignis sicher im Speicher landet. Der  interne Ringspeicher der Kamera spielt dabei eine entscheidende Rolle.
Im Aufnahmemodus wird der Ringspeicher kontinuierlich mit neuen Bildern gefüllt. Die ältesten Bilder werden dabei im Speicher überschrieben. Sobald die Kamera ein Trigger-Signal empfängt, zum Beispiel durch einen Handtrigger, speichert sie die Bilder im Ringspeicher ab dem Zeitpunkt  des Triggers dauerhaft. So lassen sich Ereignisse auch dann erfassen, wenn man nicht weiß, wann genau sie ausgelöst werden.

cal .308_ 300k fps-© High Speed Vision GmbH

In der Steuersoftware kann man einstellen, dass auch Aufnahmen vor dem Trigger-Signal gespeichert werden. Nehmen wir mal an, die Aufnahmezeit beträgt 4 Sekunden und der Trigger-Zeitpunkt liegt in der Mitte des Speichers. Dann speichert die Kamera 2 Sekunden vor und 2 Sekunden nach dem Trigger-Signal. So wird das gesamte Ereignis aufgenommen, auch wenn
man nicht genau weiß, wann der Auslöser gedrückt wurde.
Für uns Schützen sind die nachfolgenden Anwendungsgebiete, bei der Highspeed-Kameras verwendet werden, von großem Interesse:
- Im Bereich Sprengstoffe und Pyrotechnik helfen diese Kameras dabei, explosive Ereignisse wie Feuerwerke und kontrollierte Sprengungen genau zu analysieren.
- In der Ballistik ermöglichen Hochgeschwindigkeitskameras, die Flugbahnen von Geschossen exakt zu verfolgen. So kann man ballistische Phänomene besser verstehen. Das ist wichtig für die Waffenentwicklung und um ballistische Systeme sicherer und effizienter zu machen.

Die High Speed Vision GmbH wurde 2006 gegründet und bringt jede Menge Erfahrung in der Entwicklung, im Service und im Marketing von professionellen High-Speed-Kameras und zugehöriger Software mit. Deren Ausrichtung am Markt machte sie innerhalb weniger Jahre zu einem der führenden Systemhäuser für High-Speed-Videotechnik. Kunden profitieren nicht nur von deren langjähriger Expertise, sondern auch von der ausführlichen Beratung vor dem Kauf und von der Installation und Schulung in der Praxis.

Bericht: Uwe Kummerer

Pressereferent Schützengesellschaft Karlsruhe 1721 e. V.

27.06.2024

357 vs Wasserdose bei 30.000 fps © High Speed Vision GmbH

Slug Shot vs. Wassermelone bei 30.000 fps-© High Speed Vision GmbH

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