고속 카메라(High-speed camera, 하이스피드 카메라)는 1/1,000초 미만의 노출 속도 또는 초당 250프레임(fps)을 초과하는 프레임 레이트로 동영상을 촬영할 수 있는 특수 영상 장치이다. 빠르게 움직이는 물체나 짧은 순간에 발생하는 현상을 포착하여 저장 매체에 기록하고, 이후 슬로 모션(slow motion)으로 재생함으로써 육안으로는 관찰하기 어려운 움직임을 분석하는 데 사용된다.
인간의 눈은 시각 정보를 초당 약 60프레임 수준으로 처리하기 때문에 그보다 빠른 현상은 정확히 인지하기 어렵다. 고속 카메라는 이러한 한계를 극복하기 위해 개발되었으며, 과학 연구, 산업 검사, 군사 기술, 스포츠 중계, 영상 제작 등 다양한 분야에서 활용된다.
고속 카메라는 기록 방식에 따라 다음과 같이 분류된다.
- 초고속 필름 카메라: 필름에 영상을 기록하는 방식으로, 초기 고속 카메라의 형태이다.
- 고속 비디오 카메라: CCD(전하결합소자) 또는 CMOS(상보성 금속 산화물 반도체) 액티브 픽셀 센서 등의 이미지 센서를 사용하여 전자 메모리에 영상을 기록하는 방식으로, 현재 주류를 이룬다. 1,000fps 이상의 촬영이 가능한 제품도 존재한다.
- 고속 프레이밍 카메라: 여러 개의 이미지 평면 또는 동일한 이미지 평면의 여러 위치에 이미지를 기록하는 방식이다.
- 고속 스트릭(streak) 카메라: 일련의 선(line) 형태 이미지를 연속적으로 기록하는 방식으로, 초고속 현상의 시간적 변화를 분석하는 데 사용된다.
고속 카메라의 역사는 1950년, 미국 육군 물리학자 모턴 술타노프(Morton Sultanoff)가 100만분의 1초 단위의 프레임을 촬영할 수 있는 초고속 카메라를 발명하면서 본격화되었다. 이는 작은 폭발의 충격파를 기록할 수 있을 정도로 빠른 장치였다. 이후 기술 발전을 거듭하여, 2005년경에는 1,500fps로 촬영하는 4메가픽셀 해상도의 고속 디지털 카메라가 탄도 요격 실험 등 군사 시험장에서 기존의 35mm 및 70mm 고속 필름 카메라를 대체하였다.
현대에 이르러 고속 카메라는 과학 연구(유체 역학, 충격파 분석, 생물 운동 분석), 산업 품질 검사(생산 라인 결함 탐지), 스포츠 중계(크리켓, 야구, 골프 등), 방송 콘텐츠 제작(《호기심 해결사》, 《타임 워프》 등) 등 광범위한 영역에서 사용되고 있다.
