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高速摄影在科学影像作品中具有独特的表现功能，它能揭示普通摄影手段无法记录的精彩瞬间，创造出一种独特的运动美感。水滴坠落、气泡破裂、灯泡炸开、运动中的昆虫等，相信老师和同学们一定看过不少高速摄影作品，同时也对这些作品是如何创作的非常感兴趣，本期专栏就带大家一探究竟，看看如何利用智能手机拍摄高速摄影作品。
什么是高速摄影
世间万物瞬息万变，很多运动和变化发生在转瞬之间，以至于我们单靠肉眼无法捕捉其运动过程的细节，而高速摄影解决了这一问题。高速摄影，俗称“慢动作”摄影，它可以把动作放慢，显示人眼看不见的精彩瞬间。
高速摄影的应用非常广泛，在科研领域，高速摄影常被用于记录、分析物体的运动变化，比如研究人员利用高速摄影探究汽车碰撞瞬间的受力状况；在工业领域，人们利用高速摄影查找高速运转的生产线上的漏洞，以改进生产工艺；在体育竞技方面，高速摄影协助教练和运动员分析动作技术细节，提高竞技水平；在影视和广告作品中，子弹出膛、炸弹爆破、汽车碰撞等极具震撼力的镜头都是采用高速摄影完成的。
高速摄影的实现原理
上期专栏我们谈到了延时摄影和帧速率的概念，了解了人类感官系统的视觉暂留特性，当以一定的帧速率播放一系列静态图片时，我们看到的不是一幅幅的静态图片，而是连贯的动态影像。经测试，使人眼感觉播放画面流畅的帧速率的临界值是24帧每秒（frame per second，fps），也就是说1秒钟至少播放24帧画面，我们才会感觉到视频中的动作是自然、连贯的。事实上，电影的常规播放帧速率正是24fpS，我国电视节目为25 fpS，智能手机等电子设备通常预设为30 fpS。
从实现原理看，我们看到的常速视频，其拍摄帧速率和播放帧速率是一致的，比如拍摄时每秒钟记录30帧画面，播放时每秒钟也播放30帧画面。延时摄影是通过降低前期拍摄的帧速率，后期以常规帧速率播放画面浓缩时间的，比如前期每秒钟拍摄1帧画面，后期以30fps的速度播放，那么，播放时间就比真实拍摄时间压缩了30倍。
有剪辑经验的老师和同学可能会问，后期制作软件都有“变速功能”，有必要用高速摄影吗？前期以常规帧速率拍摄，后期制作时将视频变成慢动作不就可以了么！其实，这两种方法在原理和效果上是有差别的。如果前期以30fps的速度拍摄1秒钟，那么我们得到的只有30帧画面，若想将其放慢2倍播放，需要有60帧画面，由于没有足够的数据填充帧与帧之间的空隙，后期软件必须通过逐帧复制的方式来完成，那么画面动作就会变得抖动而模糊，并且变速倍数越大，问题越明显。但如果前期以较高的帧速率拍摄，比如以240fps的速度拍摄1秒钟，那么我们得到的是240帧画面，即使将其放慢8倍播放，那么1秒钟仍然播放30帧画面，我们看到的动作依旧是流畅清晰的。智能手机的高速摄影功能
使用手机进行高速摄影时，需要在短时间内完成大量数据的采集和存储，这对智能手机的运算和存储能力都是极高的要求，很多手机由于软硬件等因素的限制还不能提供高速摄影功能。但近几年来，越来越多的智能手机厂商开始注重高速摄影功能的开发，比如iPhone 5s能以720P的分辨率拍出120fps的素材，iPhone 6s则能以1080P（120fps）或720P（240fps）的分辨率拍摄慢动作视频，华为mate8、三星Galaxy s5等手机也都具备高速摄影功能。想要确认自己的智能手机是否能够具备高速摄影功能，可以在“设置”菜单或“相机”app中查看是否有“慢动作视频”选项，并且可以查看手机可支持的高速摄影帧速率和分辨率。
智能手机的高速摄影方法
以iPhone 6s为例。首先，打开“设置”中的“照片与相机”选项，点击“录制慢动作视频”，根据拍摄需求选择拍摄模式，如果你希望获得画面更清晰，也就是分辨率更高的视频，可以选择“1080P，120fps’’，如果你希望将拍摄对象的运动速度尽可能地放慢，则选择“720P，240fps”。然后，打开手机自带“相机”app，横屏时自下向上滑动屏幕至“慢动作”模式，点击红色快门按钮即可开始拍摄，再次点击快门即可停止拍摄。手机会自动完成视频的运算，在“照片”app中即可找到完成的慢动作视频。另外，你还可以即时对拍摄完成的慢动作视频进行编辑。点击“编辑”按钮，可以看到屏幕下方的编辑条，左右拖动编辑条上的编辑点，你可以规定视频从常速到慢动作相互转换的时间点，按“完成”即可保存编辑后的视频。高速摄影的注意事项
首先，要有足够的光照量。光照是影响高速摄影成像质量的主要外界因素。拍摄帧速率越高，需要的光照量就越大。举个例子，如果拍摄240fps的高速镜头，我们的光照量需要的是常规拍摄的10倍或更多。因此，在进行高速摄影时，如果室外阳光充足，且具备室外拍摄条件，那么在室外完成拍摄是很不错的选择，如果必须在室内拍摄，那么你需要准备足够的照明设备作为强有力的光源。
其次，要杜绝灯光闪烁。如果你打算在室内进行高速摄影需要注意，并不是所有的光源都符合高速摄影的拍摄要求。许多住宅、教室都使用日光灯作为照明光源，而普通的日光灯存在频闪问题，这种闪烁的频率超过了人眼的感知能力，因此我们感受不到，但是对于高速摄影却会造成严重干扰，拍摄的画面会始终出现明暗交错的灯光闪烁。应该如何避免这种情况发生呢？在室内拍摄时，不要使用日光灯或节能灯提供照明，尽量使用直流电供电的灯具作为拍摄光源，如LED灯或其他专用的摄影灯具等。当然，室外拍摄不存在闪烁问题。
另外，要保证内存足够大。高速摄影所需的储存空间要比正常拍摄大得多，比如拍摄10倍速的高速镜头其数据占用量就比同规格常速视频大了10倍。iPhone 6s提示拍摄1分钟1080P、120fps的视频数据量大约为375 MB，拍摄1分钟720P、240fps的视频数据量大约为300MB。为了确保你可以把珍贵的镜头全部收录下来，请一定确保手机内存足够大，或者提前准备好外接储存设备。手机高速摄影的创意拍摄案例
在专业摄影领域，高速摄影的起点是1 000fps，在科技摄影领域，已经出现了每秒钟可以拍摄1万亿幅画面的超高速摄影机。相比而言，目前市面上的智能手机最高仅能支持240fps的拍摄速率，这个速率属于高速摄影的入门级别，更适合拍摄人的动作、物体的慢速运动等，在拍摄高速运动时，智能手机会表现得有些力不从心。
不过，智能手机的高速摄影功能并非乏善可陈，国外有创作者使用智能手机的高速摄影功能就拍摄出了类似于电影《骇客帝国》中“子弹时间”的效果，原本需要专业特效公司制作的视觉效果，却通过小巧灵便的智能手机完成了，当然最关键的还在于创作者善于思考、勇于尝试的精神和干劲为作品赋予了灵感。受此启发，你是不是也想尝试一下智能手机的高速拍摄功能呢？发挥你的创意，展示非同一般的科学影像吧！
什么是高速摄影
世间万物瞬息万变，很多运动和变化发生在转瞬之间，以至于我们单靠肉眼无法捕捉其运动过程的细节，而高速摄影解决了这一问题。高速摄影，俗称“慢动作”摄影，它可以把动作放慢，显示人眼看不见的精彩瞬间。
高速摄影的应用非常广泛，在科研领域，高速摄影常被用于记录、分析物体的运动变化，比如研究人员利用高速摄影探究汽车碰撞瞬间的受力状况；在工业领域，人们利用高速摄影查找高速运转的生产线上的漏洞，以改进生产工艺；在体育竞技方面，高速摄影协助教练和运动员分析动作技术细节，提高竞技水平；在影视和广告作品中，子弹出膛、炸弹爆破、汽车碰撞等极具震撼力的镜头都是采用高速摄影完成的。
高速摄影的实现原理
上期专栏我们谈到了延时摄影和帧速率的概念，了解了人类感官系统的视觉暂留特性，当以一定的帧速率播放一系列静态图片时，我们看到的不是一幅幅的静态图片，而是连贯的动态影像。经测试，使人眼感觉播放画面流畅的帧速率的临界值是24帧每秒（frame per second，fps），也就是说1秒钟至少播放24帧画面，我们才会感觉到视频中的动作是自然、连贯的。事实上，电影的常规播放帧速率正是24fpS，我国电视节目为25 fpS，智能手机等电子设备通常预设为30 fpS。
从实现原理看，我们看到的常速视频，其拍摄帧速率和播放帧速率是一致的，比如拍摄时每秒钟记录30帧画面，播放时每秒钟也播放30帧画面。延时摄影是通过降低前期拍摄的帧速率，后期以常规帧速率播放画面浓缩时间的，比如前期每秒钟拍摄1帧画面，后期以30fps的速度播放，那么，播放时间就比真实拍摄时间压缩了30倍。
有剪辑经验的老师和同学可能会问，后期制作软件都有“变速功能”，有必要用高速摄影吗？前期以常规帧速率拍摄，后期制作时将视频变成慢动作不就可以了么！其实，这两种方法在原理和效果上是有差别的。如果前期以30fps的速度拍摄1秒钟，那么我们得到的只有30帧画面，若想将其放慢2倍播放，需要有60帧画面，由于没有足够的数据填充帧与帧之间的空隙，后期软件必须通过逐帧复制的方式来完成，那么画面动作就会变得抖动而模糊，并且变速倍数越大，问题越明显。但如果前期以较高的帧速率拍摄，比如以240fps的速度拍摄1秒钟，那么我们得到的是240帧画面，即使将其放慢8倍播放，那么1秒钟仍然播放30帧画面，我们看到的动作依旧是流畅清晰的。智能手机的高速摄影功能
使用手机进行高速摄影时，需要在短时间内完成大量数据的采集和存储，这对智能手机的运算和存储能力都是极高的要求，很多手机由于软硬件等因素的限制还不能提供高速摄影功能。但近几年来，越来越多的智能手机厂商开始注重高速摄影功能的开发，比如iPhone 5s能以720P的分辨率拍出120fps的素材，iPhone 6s则能以1080P（120fps）或720P（240fps）的分辨率拍摄慢动作视频，华为mate8、三星Galaxy s5等手机也都具备高速摄影功能。想要确认自己的智能手机是否能够具备高速摄影功能，可以在“设置”菜单或“相机”app中查看是否有“慢动作视频”选项，并且可以查看手机可支持的高速摄影帧速率和分辨率。
智能手机的高速摄影方法
以iPhone 6s为例。首先，打开“设置”中的“照片与相机”选项，点击“录制慢动作视频”，根据拍摄需求选择拍摄模式，如果你希望获得画面更清晰，也就是分辨率更高的视频，可以选择“1080P，120fps’’，如果你希望将拍摄对象的运动速度尽可能地放慢，则选择“720P，240fps”。然后，打开手机自带“相机”app，横屏时自下向上滑动屏幕至“慢动作”模式，点击红色快门按钮即可开始拍摄，再次点击快门即可停止拍摄。手机会自动完成视频的运算，在“照片”app中即可找到完成的慢动作视频。另外，你还可以即时对拍摄完成的慢动作视频进行编辑。点击“编辑”按钮，可以看到屏幕下方的编辑条，左右拖动编辑条上的编辑点，你可以规定视频从常速到慢动作相互转换的时间点，按“完成”即可保存编辑后的视频。高速摄影的注意事项
首先，要有足够的光照量。光照是影响高速摄影成像质量的主要外界因素。拍摄帧速率越高，需要的光照量就越大。举个例子，如果拍摄240fps的高速镜头，我们的光照量需要的是常规拍摄的10倍或更多。因此，在进行高速摄影时，如果室外阳光充足，且具备室外拍摄条件，那么在室外完成拍摄是很不错的选择，如果必须在室内拍摄，那么你需要准备足够的照明设备作为强有力的光源。
其次，要杜绝灯光闪烁。如果你打算在室内进行高速摄影需要注意，并不是所有的光源都符合高速摄影的拍摄要求。许多住宅、教室都使用日光灯作为照明光源，而普通的日光灯存在频闪问题，这种闪烁的频率超过了人眼的感知能力，因此我们感受不到，但是对于高速摄影却会造成严重干扰，拍摄的画面会始终出现明暗交错的灯光闪烁。应该如何避免这种情况发生呢？在室内拍摄时，不要使用日光灯或节能灯提供照明，尽量使用直流电供电的灯具作为拍摄光源，如LED灯或其他专用的摄影灯具等。当然，室外拍摄不存在闪烁问题。
另外，要保证内存足够大。高速摄影所需的储存空间要比正常拍摄大得多，比如拍摄10倍速的高速镜头其数据占用量就比同规格常速视频大了10倍。iPhone 6s提示拍摄1分钟1080P、120fps的视频数据量大约为375 MB，拍摄1分钟720P、240fps的视频数据量大约为300MB。为了确保你可以把珍贵的镜头全部收录下来，请一定确保手机内存足够大，或者提前准备好外接储存设备。手机高速摄影的创意拍摄案例
在专业摄影领域，高速摄影的起点是1 000fps，在科技摄影领域，已经出现了每秒钟可以拍摄1万亿幅画面的超高速摄影机。相比而言，目前市面上的智能手机最高仅能支持240fps的拍摄速率，这个速率属于高速摄影的入门级别，更适合拍摄人的动作、物体的慢速运动等，在拍摄高速运动时，智能手机会表现得有些力不从心。
不过，智能手机的高速摄影功能并非乏善可陈，国外有创作者使用智能手机的高速摄影功能就拍摄出了类似于电影《骇客帝国》中“子弹时间”的效果，原本需要专业特效公司制作的视觉效果，却通过小巧灵便的智能手机完成了，当然最关键的还在于创作者善于思考、勇于尝试的精神和干劲为作品赋予了灵感。受此启发，你是不是也想尝试一下智能手机的高速拍摄功能呢？发挥你的创意，展示非同一般的科学影像吧！