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초고속카메라 사용가이드
초보자를 위한 초고속카메라 사용가이드
고속촬영의 시작
영국의 사진작가 Edward Muybridge라는 사람이 제일 먼저 고속촬영의 역사를 열었다. 그는 1873년 말경 움직임을 스틸카메라로 연속 촬영을 했다. 그 당시 모든 말이 달리는 동안 말의 다리가 쌍으로 나란히 움직이는 줄 알았다. 그러나 Muybridge는 고속촬영 기술을 이용하여 동시에 네 다리가 땅에서 떨어지는 것을 촬영했는데 이것이 눈으로 볼 수 없는 현상을 고속 촬영한 첫 시발점이었다.

1960년대 초까지 필름은 빠른 현상을 관찰하고 기록할 수 있는 저장 매체였다. 1960년대 말 비디오 기술의 개발로 인하여 연구 개발자들에게 모션분석의 툴이 제공되었고, 즉석에서 촬영한 영상을 바로 볼 수 있게 되었다. 1970년대 Electronic을 이용한 모션 분석 장치가 상업적으로 이용할 수 있게 되었고 또한 필름 고속카메라도 중요한 촬영 대상체에 따라 계속 이용되고 있었다. 1990년대 CCD 촬상 소자를 이용한 고속촬영 장치가 상용화된 이래 16mm 필름고속카메라의 성능(속도 및 영상화질)을 능가하는 CMOS 센서 1600 x1200 화소에 초당 1000장, 640x480화소에 10,000장을 촬영하는 카메라가 2005년 상용화 되어 사용되고 있었다. Vision Research, inc.는 고속카메라에 CMOS의 저전력 소모의 특징을 잘 이용한 최초의 성과라 하겠다. 현재 4K(4096 x2160) 해상도에서 초당 1,000장, 4M 화소에서 초당 6,500장 카메라가 상용화 되고 있다.
 
디지털 고속촬영을 하는 이유
디지털고속카메라에 의한 고속촬영은 사람의 눈으로 볼 수 없는 물체의 빠른 움직임을 고속으로 촬영하고 촬영한 영상을 즉시 재생하여 줌으로써 물체의 변화를 확인할 수 있게 해주고, 진단하고, 제품을 분석, 재설계하고, 재 시험하게 하는 것이 고속카메라의 장점이다.

일반 카메라에 비하여 다른 점은 고속의 촬영속도, 메모리 크기, 센서크기, 우수한 감도, 다양한 렌즈의 선택 등 산업체, 국방, 연구소, 방송, 다큐멘터리, 스포츠 등 산업 전반에 걸쳐 사용될 수 있어 일반 카메라와는 차별화된 특징을 가지고 있다. 이에 고속촬영 분야에는 공장 생산라인의 문제해결, 기기고장 진단, 파괴실험, 자동화 부품, 제품포장, 종이생산, 충격, 낙하실험, 연소, 탄도, 미사일, 공기역학, 유동가시화, 사람 동작, 스포츠, 생체 물리학, 예술사진 등 많은 분야에서 사용되고 있다. 또한, 여러 대의 카메라 동기화가 가능하고, 다른 각도에서 동시에 촬영하여 3차원 동작분석도 가능하다. 지금은 기술의 발달로 인하여 초당10,000 ~1,000,000장 까지 촬영하는 고속카메라는 물론, 고화질, 사용의 편리성 등과 더불어 새로운 고객의 수요 및 공급자, 새로이 진입하는 일반카메라 공급업체 등 더 많은 고속카메라 종류들을 시장에서 만나보게 될 것이다.
 
고속촬영 전에 고려해야 할 사항
고속촬영 전에 고려할 몇 가지 사항은 촬영 대상물체의 면적, 촬영대상체 이동속도, 이벤트가 일어나는 시간, 촬영속도, 카메라분해능, 촬영 기록시간, 트리거 방법 및 동기화, 조명의 필요 정도 등은 촬영결과에 바로 영향을 미치는 사항이다. 제일 중요한 것은 내가 촬영하려는 것이 어떤 것이며, 무엇을 어떤 결과로 얻고자 하는지를 파악하는 것이다. 디지털 고속촬영의 큰 장점은 빠른 시간 안에 일어난 촬영 영상을 바로 느린 속도로 재생해서 디테일한 시간의 영상을 볼 수 있다는 것이다. 만약 촬영속도가 느리다면 간편하게 프레임 수를 증가시켜 재 촬영하고, 좋은 영상을 얻기 위해 광량이 더 필요하다면 추가의 조명을 설치하거나, 조리개를 열어 실험에서 보고자 하는 최적의 상황에 맞추어 쉽게 촬영할 수 있다.

- 촬영속도(FPS, PPS) : 원하는 영상을 얻기 위한 초당 프레임 수
- 분해능, 해상도, resolution, Pixels x Pixels : 영상을 분석하기 위한 화면의 공간 분해능 (mm/pixels) 으로 화면의 픽셀 수이다.
- 기록시간, recording time, memory : 촬영하고자 하는 이벤트(촬영) 기록시간 ( 대개의 경우 1초내외)
- 조명, illumination light : 필요한 광량 및 카메라 감도 - 트리거 및 동기화 – 렌즈 등 고려 대상이다
 
촬영속도 (temporal resolution)
촬영속도는 고속카메라에서 가장 중요한 요소 중 하나로, 초당 어떤 한 해상도(Full Resolution)에서 몇 장의 영상을 촬영할 수 있는 가이고, FPS 혹은 PPS(Pictures Per Second)로 표시한다.
프레임속도(Frame Rate), 샘플속도(Sample Rate), 촬영속도(Capture Speed), 카메라속도(Camera Speed)는 모두 같은 개념의 용어다. 최대 촬영 장수와는 혼동해서는 안 된다. 고속카메라의 분해능(해상도)을 줄여 (decreased resolution) 초당 최대 촬영 장수를 크게 할 수 있다.
예를 들어, Phantom V2512 카메라로 초당 200,000장을 촬영한다고 할 때 센서가 사용하는 축소된 영역은 256 x 256pixels로 전체 센서 1280 x 800pixels 중 일부분의 적은 부분만 사용하게 되어 분해능은 많이 작아진다.
촬영 하고자 하는 영역(FOV), 이벤트 기간 내에서 분석하기 위해 얻으려는 영상 수(images)와 대상체의 속도(Motion Velocity)를 고려하여 촬영속도(frame rate)를 결정할 수 있다.
예를 들어, 초당 1,000장 촬영한다는 것은 매 1ms(1/1,000초) 마다 1장의 영상을 촬영하는 것이다. 이때 100ms(100/1,000초) 동안 일어나는 현상이 있다면, 100장의 영상을 얻게 되는 것이다. 1초=1000ms.
일반적인 경우에 이벤트의 한 주기에 20 ~ 100장 정도의 영상을 얻는다면 모션을 이해하고 분석하는데 있어 크게 문제는 없을 것이다.

따라서 너무 낮은 촬영속도로 설정하여 촬영한다면, 움직이는 동안 일어난 현상을 분석하는데 있어 충분한 영상 수(images)를 얻지 못하고, 필요했던 촬영속도 보다 높게 촬영한다면, 제한된 메모리 용량으로 인하여 필요한 영상을 전부 메모리에 저장하지 못하게 될 수 있다. 이때 센서의 분해능(해상도)을 줄이고, 메모리 저장가능 시간을 늘려 촬영하면 충분한 영상을 얻을 수 있다.

현재의 고속카메라 Phantom V2640는 최대 4백만화소 분해능으로 초당 6,600장을 촬영할 수 있고, 해상도를 640x480pixels로하여 최대 초당 40,000장을 촬영 가능하며, Phantom V2512 카메라는 1280 x800pixels 해상도에서 초당53,290장 촬영이 가능하지만, 분해능을 줄여 초당 204,000(128 x64pixels)장도 촬영할 수 있다.
Phantom Miro C110 고속카메라는 1M(1280 x800pixels) 해상도에서 초당 1,000장(33X 배속) 정도 촬영하며 Phantom V2512 초고속카메라는 초당 25,000장을 촬영한다. 일반카메라의 촬영속도 초당30장의 833X배속이다.

2018년에 출시되는 Phantom V2640 고속카메라는 1M-HD 해상도에 초당 25,000장 (26Gx/sec), 2M-FHD 해상도에 초당 1,500장(3Gx/sec), 4M 해상도에 초당 6,600장(26Gx/sec), 9M-UHD 해상도에 초당 1,000장(9Gx/sec)을 촬영 가능하다.

* HD : 1280 x720pixels, FHD : 1920 x1080pixels , UHD : 4096 x2160pixels
* Through-output (Gx/sec) : Sample Rate of capability with pixels x pixels at 1sec
 

Phantom V2512

Phantom V2640

Phantom VEO4K Phantom VEO410
Resolution Rate Resolution Rate Resolution Rate Resolution Rate
1280x800 25,000 2048x1952 6,600 4096x2160 1,000 1280x800 5,200
640x480 70,000 1920x1080 11,700 4096x1152 1,850 640x480 15,900
256x128 380,000 640x480 53,200 2048x1080 1,970 256x256 57,500

고속카메라에 있어 촬영스피드가 제일 중요한 항목이긴 하지만 아래에서 언급될 항목들을 무시할 부분은 아니다. 예를 들어, 고속카메라가 촬영속도는 충분하다고 해서 선택을 잘했다고 할 수가 없다. 왜냐하면 분해능이 낮으면 대상체 구별이 어렵우며, 낮은 감도, 어두운 조명처리 그리고 Dynamic Range가 낮으면 디테일한 영상을 얻을 수 없고, 심도가 너무 낮으면 포커스가 맞지 않고, 카메라가 너무 크고 무거워서 설치하기 힘들면 사용이 불편하고, 저장속도가 너무 오래 걸릴 경우 다음 촬영에 지장을 초래하게 되고, 저장할 수 있는 메모리 공간이 적으면 일부분만 저장되어 영상을 잃을 수도 있고, 노출속도가 너무 길 경우 모션블로어(영상 끌림 현상)가 발생하고, 렌즈의 확대/축소가 되지 않아서 불편하다 등의 여러 중요한 문제가 발생되면 고속 촬영하려는 목적이 희석되게 되므로 고속카메라의 촬영속도 외에도 많은 것을 잘 고려해서 선택해야 할 것이다.
 
분해능 (Spatial Resolution )
분해능은 센서에서 화소 수(pixels or pixel resolution)를 의미하며, 촬영면적 대비 가로x세로의 화소 수의 비율에 의해 결정된다. 가로x세로(1280x800pixels)의 화소가 백만 화소 보다는 9백만 화소(4096x2160pixels)일 때 details한 영상을 얻을 수 있다. 이런 고해상도의 센서를 만드는 기술이 어려운 것이 아니라, '고속의 고해상도 센서'를 만들기가 어렵다.
예를 들어 촬영하려는 영역이 300 x 200m 이고, 촬영 영역에서 촬영 대상물체가 직경이 0.3m인 것을 촬영하려면 분해능이 최고로 좋은 것이 유리하다. 가로x세로(300m x 200m)의 촬영 영역을 가로x세로(4096 x 2160pixels)의 화소 수로 나누어 나오는 분해능(0.07 x 0.09m)으로 분해능이 좋은지 안 좋은지를 알 수가 있다. 이 경우 분해능은 3pixels을 차지하여 좋지는 않지만 최소한 물체의 움직임은 확인할 수 있을 것이다. 분해능의 간단한 예로, 예전의 아날로그 방식 TV에서는 배우 얼굴의 주근깨, 잡티는 화면에서 보기 힘들었지만 현재의 TV에서는 너무 잘 보이게 되는 것은 해상도의 디테일이 10배는 좋아졌기 때문이다. 고속촬영은 일반적으로 시간의 디테일을 중요하게 요구하지만, 분해능은 넓은 면적을 촬영하거나 작은 크기의 물체의 공간 분해능을 요구하는 고속촬영에 있어 좀 더 고려해 볼 항목(factor)이다. 그리고 고속움직임을 모션 분석하는데 최소한 2pixels 분해능은 필요하다. 일반적으로는 20pixels 이면 더 좋겠다. 위에서 언급된 바와 같이 카메라 해상도 가로x세로 화소 수를 줄이면 촬영 속도는 증가된다. 현재 출시되는 고사양의 고속카메라 모델 중에는 4M 해상도에 초당 6천장 촬영이 가능하며 2M 해상도로 초당 10,000장 촬영이 가능하다

* 분해능 resolution = 촬영 영역 FOV(mm X mm ) ÷ 전체 화소 수 full frame (pixels X pixels)
 

Phantom V2640

Phantom VEO4K

Phantom V2512 Phantom VEO410
Resolution Rate Resolution Rate Resolution Rate Resolution Rate
2048x1952 6,600 4096x2160 1,000 1280x800 25,000 1280x800 5,200
* PhantomV2640, VEO4k, V2512 & VEO410카탈로그 참고함
 
감도(Sensitivity, ISO)
감도가 좋은 카메라는 적은 광량으로도 좋은 영상을 얻을 수 있기 때문에 고속카메라 성능에서 아주 중요한 요소이다. 일반 Video camera는 저속(30pps)의 촬영속도로 촬영하기 때문에 적은 광량에서 좋은 영상을 보여 준다. 현재 대부분의 고속카메라 센서는 400/600/1200/4000/6400 ISO 칼라 감도와 2500/3200/6400/32,000 흑백의 감도를 갖고 있다. 고속촬영을 할 때는 광량을 많이 필요로 하게 되는데, 물리적인 제약으로 인하여 대상물체에 조명을 조사하기 힘들게 될 경우, 카메라가 갖고 있는 좋은 감도요소가 밝고 깨끗한 영상의 화질을 얻기 위한 매우 중요한 항목이 된다.
만약 영상이 노출이 적은 상태라면 조리개를 열어 밝은 영상을 얻도록 한다. 조리개를 닫아 촬영할 때는 감도가 좋은 카메라야 한다. 그렇지 않으면 어두워서 영상이 칙칙하게 흐려져 뿌옇게 뜨게 된다. 조리개를 너무 열면 초점을 벗어나 초점 심도를 낮게 만들어 영상 흐림현상(blur)이 나타나게 된다.
일반적으로 고해상도-저속의 고속카메라는 센서 화소가 상대적으로 작아 대부분 감도가 낮고 저화소-고속의 고속카메라는 센서의 감도가 좋다. 몇몇의 카메라 모델들은 Micro lens 기술과 Binning 기술을 이용하여 카메라 감도를 높여 주는 기술을 도입하기도 한다. 단순히 Gain / gamma를 높여 ISO를 높게 설정하면 노이즈가 많이 생성될 수 있으니, 자세한 카메라사양을 검토해 보아야 한다. 신호대 잡음비. 노이즈 및 최대 담을 수 있는 전자 수.
단순히 gain을 높이면 노이즈도 함께 많이 보이게 되므로 이때 함께 검토해 볼 요소(factor)는 S/N (dB) 값이며 수치가 높을 수록 일반적으로 좋은 값이다.
 
Phantom V2640 ISO 12,500 / 3,200 Mono / Color / 2048x1952pixels
Phantom VEO410 ISO 6400 / 2000, Mono / Color / 1280x800pixels
Phantom VEO640 ISO 6400 / 1250, Mono / Color / 2560x1600pixels
Phantom VEO4K ISO5000T / 640, Mono / Color / 4096x2160pixels
Phantom V2512 ISO 32,000 / 6400, Mono / Color / 1280x800pixels
 
노출시간(Exposure time)
노출시간, 셔터시간, 셔터각 등은 동일한 개념이다. 전자 셔터는 센서가 빛에 노출되는 시간을 제어한다. 만약 빠른 대상물체를 촬영하려면 노출 값을 줄여 영상 흐림 현상없이 촬영해야 깨끗한 화질이 되는데, 이때 노출이 작아 영상이 어둡게 되는 경우도 많다. 이미지 센서의 광량에 영향을 주는 것은 렌즈의 F-Number, 촬영속도, 노출속도, 빛의 세기, 측정 대상체의 반사 정도, 센서의 감도 및 센서의 SNR(신호대잡음비, Signal-to-Noise Ratio) 등이다.
고속카메라의 모든 조건이 똑같이 주어진다면 카메라 센서의 감도능력(Sensitivity)이 바로 영상의 화질(pretty pictures)에 영향을 미친다. 그래서 조명은 좋은 영상(pretty pictures)을 얻는데 매우 중요하다. 충분하지 않은 광량을 가진 영상은 어두운 부분이 보이지 않게 되지만 적절하지 않은 색온도 또한 좋지 않은 칼라 영상을 만들고 심도의 부족으로 영상의 흐림현상(blur)이 나타난다.

여러 중요한 개념들 중 그냥 지나치기 쉬운 것 중의 하나가 노출시간(exposure time)이다.
노출시간은 고속촬영 대상물체의 속도와 방향, 실제 촬영 대상물체의 크기와 센서의 확대비, 촬영속도와 관련하여 얼마나 선명하고 밝게(sharp or not blur) 촬영할 것인가에 의해 결정하게 된다. 이 요소는 깨끗하면서 샤프한 모션블러 및 끌림 현상이 없는 영상을 촬영하는데 있어 필요한 요소(factor)로 넓은 영역에서 대상물체가 움직이는데 극히 빠르거나 적은 촬영 영역에서의 움직임이라면 검토해야 하는 것이 노출속도 값이다. 예를 들어 인젝션에서 속도가 10m/s 이고, Droplet(작은 방울)의 크기가 50um 일 때 촬영하려면 Micro 렌즈와 밝은 조명과 고속의 고속카메라에 노출 속도가 짧은 셔터 스피드를 갖고 촬영할 깨끗한 영상을 얻을 수 있다. 만약에 1us(백만분의 1)의 노출로 촬영한다 해도 10um의 모션블러가 있으므로 깨끗한 영상을 얻지 못한다. 매우 짧은 노출이 필요하다. 아니면 짧은 노출을 가진 ns 레이저, 또는 짧은 펄스 폭을 갖는 스트로브 등 다른 조명이 필요하다.

예를 들어, 날개 안전 분리 철갑탄을 Phantom V2512으로 촬영하려 할 때, 물체 속도 1700m/s, 1.7mm/1us 이고, 촬영하려는 면적은 2000mm , 센서의 크기는 1280 pixels로 35.8mm 이라면, 필요한 최소 노출은 카메라가 분해할 수 있는 능력이 3.1mm 이므로 필요한 적정노출은 1.8us이다.
 
Phantom V2640 2048x1952pixels at 6,600pps, Min. Exposure time 1㎲(Opt. 0.15㎲)
Phantom VEO410 1280x800pixels at 5,200pps, Min. Exposure time 1㎲
Phantom VEO640 2560x1600pixels at 1,400pps, Min. Exposure time 1㎲
Phantom V2512 1280x800pixels at 25,000fps, Exposure time 1us (opt.265ns)
Phantom VEO4K 4096x2160pixels at 1,000pps, Min. Exposure time 5㎲
 
센서의 크기
카메라의 영상센서의 실제 크기를 아는 것은 매우 중요하다. 일반적인 센서의 크기는 1/2"(6.4 x 4.8mm), 2/3" (8.8x6.6mm) 그리고 1"의 크기 (12.8 x 9.6mm)이다. 어떤 렌즈는 작은 센서에서 큰 센서에 이르기까지 잘 적용되며, 가장자리 영역에서 왜곡(저해상도의 렌즈 사용시)-베네팅을 일으키고, 주어진 조리개에 의해 심도를 계산할 수 있게 하고, 정확한 노출 값을 계산하여 영상의 흐림 현상을 막을 수 있게도 해준다.

* 센서의 크기 : 촬영 면적 = 렌즈의 초점거리 : 촬영 대상체 거리
 
Phantom V2640 2048x1952pixels 13.5um 27.6x26.3mm
Phantom VEO410 1280x800pixels 20um 25.6x16mm
Phantom VEO640 2560x1600pixels 10um 25.6x16mm
Phantom V2512 1280x800pixels 28um 35.8x22.4mm
Phantom VEO4K 4096x2160pixels 6.75um 27.6x15.5mm
* Nikon- F mount : standard
* PL, Hyge mount : optional
 
심도
심도는 측정 대상물체가 초점이 맞는 거리범위를 의미한다. 렌즈가 무한대 초점에 위치해 있을 때에 최대 심도가 된다. 낮은 F- Stop은 작은 초점 심도 거리를 갖는다. 만약 대상물체가 렌즈 가까이 있을수록 (확대할수록) 초점 심도는 낮아진다. 다른 초점거리를 갖는 렌즈는 주어진 같은 F- stop이라도 다른 초점 심도를 갖는다. 초점 심도를 깊게 하기 위해서는 감도가 좋은 카메라와 밝은 렌즈를 구매하는 것이 필요하다.
 
메모리
고속카메라의 메모리는 저장시간을 결정하며 촬영속도와 해상도에 의해서 결정된다. 대개의 경우 촬영하고자 하는 대상체는 0.5-1.0초 안에 움직임이 이루어진다. phantom VEO410(72Gbytes memory) 사용시 최대 해상도(1280x800pixels)로 초당 1,000장 촬영할 때 47초를 저장할 수 있으며, 18,36 & 72Gb의 메모리를 이용할 수 있다. Phantom V2640(288Gbytes memory) 사용시 최대 해상도에서(2048x1952pixels 초당6,600장 촬영 할 때 7.3초를 저장할 수 있고, 72,144 & 288GB의 메모리를 사용할 수 있다.

기록시간 = 메모리(7200Mbytes) ÷ 해상도( 1280x800pixels x 12bit) x 1000pps = 47sec

현재 고속카메라 촬영 용량이 점점 더 많아 짐으로 인하여 촬영한 영상을 빨리 저장하고 다음 촬영을 진행하기 위해 여러 가지 방법이 사용되고 있는데 이중 해결책 중에 하나는 비휘발성 CineMag메모리, Flash 메모리 & CFast 등의 방법이 사용되고 있다.

- Cinemag II ( 144,256,512GB ) – down load speed 800Mpx/sec
- CineMag IV( 1TB , 2TB ) – 1Gpx/sec for 2TB
- CFast card ( 256GB, 512GB) – 80Mb/sec
- CineFlash ( 120GB , 240GB) – 70Mb/sec
 
칼라 및 흑백 고속카메라
칼라와 흑백 카메라 중 어느 카메라를 선택할 것인가? 주저없이 칼라를 선택하겠지만 몇 가지 기본적인 개념을 이해한다면 좀더 신중히 고려하여 선택해야 할 것이다. 빛의 파장에 의해 색이 결정되는데, 파장이 길면 빨강, 짧으면 파랑색으로 차갑게 된다. 뇌에 의한 생리현상으로 사람에겐 빨강색이 더 지각하기 쉽다. 색의 순도와 밝기는 색상(hue)이다. HUE는 R.B.V.Yellow의 기본색이다. 휘도로 알고 있는 빛의 밝음은 빛의 강도이다. 현재 칼라를 생산하는 방법은 칼라 필터 배열(CFA)에 의한 방법이다. Beam splitter에 의한 방법은 필터에 의한 방법보다 3배의 비용으로 비싸다. 일반적으로 흑백이미지가 화질이 더 디테일하고 감도도 더 좋다. 단지 흑백카메라의 단점은 칼라 차별화의 손실이다.
칼라와 흑백카메라 중 어느 카메라를 구매할 것인지는 사용자가 결정해야 할 일이다. 소프트웨어를 이용한 PIV or DIC or 모션분석이라면 당연히 흑백카메라가 좋고, 가시적인 칼라 차별성을 보여주려면 즉 칼라풀한 영상을 촬영하고자 하면 칼라 카메라를 선택해야 할 것이다. 일반적으로 산업체에서 영상 모션 트래킹 분석을 원할 경우는 감도 및 샤프니스 측면에서 흑백카메라를 추천한다.
 
초고속카메라의 광원 및 조명 방법
조명은 고속촬영에서 또한 중요한 요소 중의 하나이다. 고속촬영에서 조명 방향에는 Front, Side, Fill and Back-lighting 방법이 있다. 대게 일반적인 조명 방법은 렌즈의 뒤편이나 옆에 설치하는 것이고, Front light에 의해 생긴 그림자를 제거하기 위해 Fill, Side lighting을 사용한다. 난반사를 제거하기 위해서는 렌즈의 뒤편에서 조사하는 것이 좋다. Side조명은 낮은 콘트라스트 물체에서 details을 살리는데 좋다. Fill 조명은 렌즈 옆이나 위쪽에서 조사하는 것이 좋으며, 그림자나 어두운 곳을 밝게 하기 위해 사용한다. 고속촬영에서는 Back-lighting을 많이 사용하지는 않지만 현미경, Web검사, 유동가시화 촬영에는 사용한다.

고속촬영을 위한 광원은 균일도, 강도, 색온도, 플리커의 양, 광원의 크기, 조사각의 변화 등을 고려하여 선택해야 한다. 광원의 종류는 텅스텐(백열램프, 3,200K), 탄소 아크(두 탄소 전극간의 아크 소비), 형광등(알곤;불황성가스), 수은(자외선 방출, 60회 빛 방출 ), HMI(Mercury Medium Arc, 개폐식 전류안전 장치 사용, 강렬한 하얀색으로 매우 낮게 깜박거림, 가장 많이 사용), 현재는 LED 조명이 많이 사용되고 있다. 또한 넓은 면적을 조사를 요하는 경우 PLS 조명도 많이 추천 사용되고 있다.

- Tungsten / HMI light
- Fiber Guide Xenon light
- PLS light 1.8Kw, 대면적 촬영 조사
- LED light 120W, 적은 국소 면적 조사
 
초고속카메라의 렌즈, 삼각대 , 트리거 장치
- 105mm F2.8 micro lens
- 50mm F1.4 lens
- 85mm F1.4 lens
- 24-70mm F2.8 lens
- 80-200mm F2.8 lens
- Manfrotto tripod
- sound 또는 optical 트리거 장치 등 여건에 맞게 사용
 
초고속카메라의 설치 및 촬영준비
고속카메라의 설치과정은 다음과 같다.

1) 컴퓨터 전원 ON
2) 삼각대에 카메라 장착
3) 카메라에 전원 On
4) 카메라와 컴퓨터간의 Interface LAN cable 연결
5) Phantom PCC S/W double click 실행
6) 적당한 렌즈 장착
7) 촬영속도, 노출 값, 조리개 설정, Post-trigger Number 설정
8) Capture 버튼 클릭
9) Waiting for trigger, OK (hardware or software triggering)
10) 촬영된 영상에서 원하는 부분 선택 저장 (.Cine Raw, .AVI, h264 and TIFF 등)
 
초고속카메라(고속촬영) 응용분야
생산라인의 고장부분 촬영, 기계진단, 파괴실험, 자동화조립라인, 포장, 다양한 충격과 충돌 그리고 낙하실험, 벼락(낙뢰), 터빈엔진고장, 균열, 연소, 탄도, 공기역학, 유체흐름의 시각화, 3차원 연구, 인간행동연구 등의 모든 모션분석에 고속촬영 장치가 응용된다.

1) 국방 군사 분야
- 발사체(200pps - 20,000pps) : 9mm, 15mm, 40mm, 120mm 소총, 대포
- 로켓(300pps)
- 화염/연소(3,000pps)
- 연료 분무( 10,000 - 20,000pps)
- 풍동 1000pps -10,000pps
- 폭발 및 폭파 실험
- 방전, 플라즈마
- 스코아
- 탱크 소화기 테스트
- 권총, 소총 기기 메커니즘 ( 1000pps-30,000pps)

2) 자동차 관련 고속카메라 응용분야
- 에어백(1,000 - 3000pps, 70us; 500us 노출 설정 시, 영상흐림현상 발생, 촬영시간 300ms)
- 차량 충돌 실험 (1,000pps -2,000pps, 100us)
- 트래드 실험
- 엔진
- 타이어 거동
- 수막현상, 웨이브 현상 (1,000pps)
- 연소(3,000pps), 청정연소 화염
- 분무(20,000pps)
- 풍동(1,000pps)
- 안전벨트(1,000pps - 5,000pps)
- 자동차 범퍼(1,000pps - 20,000pps)

3) 생물역학
- 동물(500pps -1,000pps)
- 인간(200pps)
- PIV ( 1,000pps-10,000pps)

4) 의료
- 제약
- 심장 기기
- 혈액흐름(1000pps-20,000pps)
- 세포 판막

5) 제지 산업
- 제지 기기 (300pps - 2000pps)
- 팩킹

6) 섬유 산업
- 바늘기기 (자수기, 재봉틀 ; 1000pps - 10,000pps(two imaging))
- 직조, 편직기(500pps)
- 섬유제조공정
- 나노 섬유 ( 1,000pps -10,000pps)

7) 프린트
- 바코드

8) 패키징
- 볼트
- 음식; 크래커, 포테이토 칩(300pps)
- 라벨

9) 전기. 전자. 전력. 기계 산업
- HDD Pick up & device (25,000pps)
- PCB
- 와이어 본드(1000 - 3000pps, 100us)
- Battery 제조공정(1000pps)
- 차단기(1000 - 3000pps, 100us)
- 고속철도 유도량, spark, 변위량
- 핸디폰 실뢰성 실험(open, close, drop)
- 반도체 TR 제조공정
- 방전현상(high voltage discharge)
- 인장 및 압축에의한 시편실험
- 화염전파(수소, 메탄, LPG)현상
- 인젝터 코일
- 플라즈마 용접
- 방탄 헬멧, 오토바이헬멧
- TROI(용융물 낙하 실험)

10) 스포츠
- 골프 공(impact and flight(club), 1,000pps - 10,000pps)
- 야구공 타격

11) 기타
- 동전 세는 기기(500pps, 100us)
- 복합재료 파괴 실험(1,000pps - 50,000pps, 100us)
- 일반적인 연구 및 테스트 분석
- 눈으로 확인하기 어려운 빠른 현상