กล้องความเร็วสูงคืออุปกรณ์ที่สามารถบันทึกภาพเคลื่อนไหวได้ด้วยเวลาเปิดรับแสงที่น้อยกว่า⁠1/1000วินาทีหรืออัตราเฟรมเกิน 250 เฟรม ต่อวินาที^{[ 1 ]}ใช้สำหรับบันทึกวัตถุที่เคลื่อนที่เร็วเป็นภาพถ่ายลงบนสื่อบันทึก หลังจากบันทึกแล้ว ภาพที่เก็บไว้ในสื่อสามารถเล่นซ้ำได้ในแบบสโลว์โมชั่น กล้องความเร็วสูงรุ่นแรกๆ ใช้ฟิล์มถ่ายภาพเพื่อบันทึกเหตุการณ์ความเร็วสูง แต่ได้ถูกแทนที่ด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดที่ใช้เซ็นเซอร์ภาพ (เช่นอุปกรณ์ประจุไฟฟ้า (CCD) หรือเซ็นเซอร์พิกเซลแอคทีฟ MOS (APS)) ซึ่งโดยทั่วไปจะบันทึกมากกว่า 1,000 เฟรมต่อวินาทีลงในDRAMเพื่อเล่นซ้ำอย่างช้าๆ เพื่อศึกษาการเคลื่อนไหวสำหรับการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับปรากฏการณ์ชั่วคราว^{[ 2 ]}

กล้องความเร็วสูงสามารถจำแนกได้ดังนี้:

1. กล้องถ่ายภาพยนตร์ความเร็วสูงที่บันทึกภาพลงบนฟิล์ม
2. กล้องวิดีโอความเร็วสูงที่บันทึกข้อมูลลงในหน่วยความจำอิเล็กทรอนิกส์
3. กล้องเฟรมความเร็วสูงที่บันทึกภาพบนระนาบภาพหลายระนาบหรือหลายตำแหน่งบนระนาบภาพเดียวกัน^{[ 3 ]} (โดยทั่วไปคือฟิล์มหรือเครือข่ายของกล้อง CCD)
4. กล้องสตรีคความเร็วสูงที่บันทึกภาพขนาดเส้นต่อเนื่องลงบนฟิล์มหรือหน่วยความจำอิเล็กทรอนิกส์

ภาพยนตร์ทั่วไปจะเล่นที่ 24 เฟรมต่อวินาทีในขณะที่โทรทัศน์ใช้ 25 เฟรม/วินาที ( PAL ) หรือ 29.97 เฟรม/วินาที ( NTSC ) กล้องถ่ายภาพยนตร์ความเร็วสูงสามารถถ่ายทำได้ถึง 250,000 เฟรม ต่อวินาที โดยการเลื่อนฟิล์มผ่านปริซึมหรือกระจก หมุน แทนการใช้ชัตเตอร์ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการหยุดและเริ่มฟิล์มหลังชัตเตอร์ ซึ่งจะทำให้ฟิล์มฉีกขาดที่ความเร็วดังกล่าว ด้วยเทคนิคนี้ การเคลื่อนไหวหนึ่งวินาทีสามารถยืดออกไปได้นานกว่า 10 นาที (ภาพช้าพิเศษ) กล้องวิดีโอความเร็วสูงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์^{[ 4 ] [ 5 ]}การทดสอบและการประเมินทางทหาร^{[ 6 ]}และวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรม^{[ 7 ]} ตัวอย่างของการใช้งานทางอุตสาหกรรม ได้แก่ การถ่ายทำสายการผลิตเพื่อปรับแต่งเครื่องจักรให้ดียิ่งขึ้น หรือการถ่ายทำการทดสอบการชนเพื่อตรวจสอบผลกระทบต่อหุ่นจำลองผู้โดยสารและรถยนต์ปัจจุบัน กล้องดิจิทัลความเร็วสูงได้เข้ามาแทนที่กล้องถ่ายภาพยนตร์ที่ใช้สำหรับการทดสอบการชนของยานพาหนะ^{[ 8 ]}

รายการโทรทัศน์เช่นMythBustersและTime Warpมักใช้กล้องความเร็วสูงเพื่อแสดงการทดสอบในแบบสโลว์โมชั่น การบันทึกภาพความเร็วสูงอาจใช้เวลานาน เนื่องจากในปี 2017 กล้องสำหรับผู้บริโภคมีความละเอียดสูงถึง 4 ล้านพิกเซล พร้อมอัตราเฟรมมากกว่า 1,000 เฟรมต่อวินาที ซึ่งจะบันทึกในอัตรา 11 กิกะไบต์ต่อวินาที ในทางเทคโนโลยี กล้องเหล่านี้มีความก้าวหน้ามาก แต่การบันทึกภาพต้องใช้อินเทอร์เฟซวิดีโอคอมพิวเตอร์มาตรฐานที่ช้ากว่า^{[ 9 ]}เพื่อลดพื้นที่จัดเก็บที่จำเป็นและเวลาที่ผู้คนต้องใช้ในการตรวจสอบการบันทึก สามารถเลือกเฉพาะส่วนของการกระทำที่น่าสนใจเพื่อถ่ายทำได้ เมื่อบันทึกกระบวนการแบบวนรอบสำหรับการวิเคราะห์การเสียในอุตสาหกรรม จะถ่ายทำเฉพาะส่วนที่เกี่ยวข้องของแต่ละรอบเท่านั้น

ปัญหาสำหรับกล้องความเร็วสูงคือการเปิดรับแสง ที่จำเป็น สำหรับฟิล์ม จำเป็นต้องใช้แสงสว่างมากเพื่อให้สามารถถ่ายทำได้ที่ 40,000  เฟรมต่อวินาทีซึ่งบางครั้งอาจทำให้สิ่งที่กำลังตรวจสอบถูกทำลายเนื่องจากความร้อนของแสง การถ่ายทำแบบขาวดำบางครั้งใช้เพื่อลดความเข้มของแสงที่จำเป็น การถ่ายภาพความเร็วสูงยิ่งขึ้นเป็นไปได้โดยใช้ ระบบการถ่ายภาพ อุปกรณ์ ประจุไฟฟ้าแบบพิเศษ (CCD) ซึ่งสามารถทำความเร็วได้มากกว่า 25 ล้านเฟรมต่อวินาทีอย่างไรก็ตาม กล้องเหล่านี้ยังคงใช้กระจกหมุนเช่นเดียวกับกล้องฟิล์มรุ่นเก่า กล้องโซลิดสเตทสามารถทำความเร็วได้ถึง 10 ล้านเฟรมต่อ วินาที ^{[ 10 ] [ 11 ]}การพัฒนาทั้งหมดในกล้องความเร็วสูงในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่กล้องวิดีโอดิจิทัล ซึ่งมีข้อดีด้านการใช้งานและต้นทุนมากกว่ากล้องฟิล์มหลายประการ

ในปี 2010 นักวิจัยได้สร้างกล้องที่เปิดรับแสงแต่ละเฟรมเป็นเวลาสองในล้านล้านส่วนของวินาที ( พิโควินาที ) ทำให้ได้อัตราเฟรมที่มีประสิทธิภาพครึ่งล้านล้านเฟรม ต่อวินาที ( เฟมโตโฟโตกราฟี ) ^{[ 12 ] [ 13 ]}กล้องความเร็วสูงสมัยใหม่ทำงานโดยการแปลงแสงที่ตกกระทบ ( โฟตอน ) ให้เป็นกระแสอิเล็กตรอนซึ่งจะถูกเบี่ยงเบนไปยังโฟโตแอนโนด แล้วแปลง กลับเป็นโฟตอน ซึ่งสามารถบันทึกลงบนฟิล์มหรือ CCD ได้

• รายการMythBustersใช้กล้องความเร็วสูงในการวัดความเร็วหรือความสูงอย่างแพร่หลาย
• Time Warpเป็นภาพยนตร์สารคดีที่ใช้กล้องความเร็วสูงในการชะลอความเร็วของสิ่งต่างๆ ที่ปกติแล้วเคลื่อนที่เร็วเกินกว่าจะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
• กล้องความเร็วสูงมักใช้ในการผลิตรายการโทรทัศน์ของการแข่งขันกีฬาสำคัญหลายรายการสำหรับการเล่นซ้ำแบบ สโลว์โมชั่น เมื่อสโลว์โมชั่นปกติไม่ช้าพอ เช่นการแข่งขันคริกเก็ต ระดับนานาชาติ ^{[ 14 ]}

กล้องความเร็วสูงมักใช้ในวิทยาศาสตร์เพื่อระบุลักษณะเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเร็วเกินกว่าความเร็วของฟิล์มแบบดั้งเดิมชีวกลศาสตร์ใช้กล้องดังกล่าวเพื่อบันทึกการเคลื่อนไหวของสัตว์ที่มีความเร็วสูง เช่นการกระโดดของกบและแมลง^{[ 15 ]}การดูดอาหารของปลา การโจมตีของกุ้งแมนติสและการศึกษาด้านอากาศพลศาสตร์ของการเคลื่อนไหวคล้ายเฮลิคอปเตอร์ของนกพิราบ^{[ 16 ]}โดยใช้การวิเคราะห์การเคลื่อนไหวของลำดับที่ได้จากกล้องหนึ่งตัวหรือมากกว่าเพื่อระบุลักษณะการเคลื่อนไหวในรูปแบบ 2 มิติหรือ 3 มิติ

การเปลี่ยนจากเทคโนโลยีฟิล์มมาเป็นเทคโนโลยีดิจิทัลช่วยลดความยากลำบากในการใช้เทคโนโลยีเหล่านี้ในการบันทึกพฤติกรรมที่ไม่สามารถคาดเดาได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านการบันทึกอย่างต่อเนื่องและการกระตุ้นภายหลัง ด้วยกล้องฟิล์มความเร็วสูง นักวิจัยต้องเริ่มบันทึกฟิล์มแล้วจึงล่อให้สัตว์แสดงพฤติกรรมในเวลาอันสั้นก่อนที่ฟิล์มจะหมด ทำให้ได้ลำดับภาพที่ไร้ประโยชน์จำนวนมากที่สัตว์แสดงพฤติกรรมช้าเกินไปหรือไม่แสดงเลย ในกล้องดิจิทัลความเร็วสูงสมัยใหม่^{[ 17 ]}กล้องสามารถบันทึกอย่างต่อเนื่องได้ในขณะที่นักวิจัยพยายามกระตุ้นพฤติกรรม หลังจากนั้นปุ่มทริกเกอร์จะหยุดการบันทึกและอนุญาตให้นักวิจัยบันทึกช่วงเวลาที่กำหนดก่อนและหลังทริกเกอร์ (กำหนดโดยอัตราเฟรม ขนาดภาพ และความจุหน่วยความจำระหว่างการบันทึกอย่างต่อเนื่อง) ซอฟต์แวร์ส่วนใหญ่อนุญาตให้บันทึกเฟรมที่บันทึกไว้บางส่วน ลดปัญหาขนาดไฟล์โดยการกำจัดเฟรมที่ไร้ประโยชน์ก่อนหรือหลังลำดับภาพที่สนใจ การกระตุ้นดังกล่าวสามารถใช้เพื่อซิงโครไนซ์การบันทึกข้ามกล้องหลายตัวได้เช่นกัน

การระเบิดของโลหะอัลคาไลเมื่อสัมผัสกับน้ำได้รับการศึกษาโดยใช้กล้องความเร็วสูง การวิเคราะห์เฟรมต่อเฟรมของโลหะผสมโซเดียม-โพแทสเซียมที่ระเบิดในน้ำ ร่วมกับการจำลองพลศาสตร์โมเลกุลชี้ให้เห็นว่าการขยายตัวเริ่มต้นอาจเป็นผลมาจากการระเบิดแบบคูลอมบ์ไม่ใช่การเผาไหม้ของก๊าซไฮโดรเจนอย่างที่เคยคิดไว้ก่อนหน้านี้^{[ 18 ]}

ภาพจากกล้องความเร็วสูงดิจิทัลมีส่วนช่วยอย่างมากต่อความเข้าใจเรื่องฟ้าผ่าเมื่อรวมกับ เครื่องมือวัด สนามไฟฟ้าและเซ็นเซอร์ที่สามารถสร้างแผนที่การแพร่กระจายของลำแสงฟ้าผ่าผ่านการตรวจจับคลื่นวิทยุที่เกิดจากกระบวนการนี้^{[ 19 ]}

เมื่อเปลี่ยนจากการบำรุงรักษาเชิงแก้ไขไปสู่การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจสาเหตุของการชำรุดเสียหายอย่างถ่องแท้ หนึ่งในเทคนิคการวิเคราะห์พื้นฐานคือการใช้กล้องความเร็วสูงเพื่อบันทึกเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเร็วเกินกว่าจะมองเห็นได้ คล้ายกับการใช้งานในทางวิทยาศาสตร์ ด้วยความสามารถในการตั้งโปรแกรมก่อนหรือหลังเหตุการณ์ กล้องสามารถบันทึกอย่างต่อเนื่องในขณะที่ช่างรอให้การชำรุดเสียหายเกิดขึ้น จากนั้นสัญญาณกระตุ้น (ภายในหรือภายนอก) จะหยุดการบันทึกและอนุญาตให้ผู้ตรวจสอบบันทึกช่วงเวลาที่กำหนดก่อนเกิดการกระตุ้นนั้นได้ ซอฟต์แวร์บางตัวช่วยให้สามารถดูปัญหาได้แบบเรียลไทม์ โดยแสดงเฉพาะเฟรมที่บันทึกไว้บางส่วน ลดขนาดไฟล์และเวลาในการรับชมโดยการตัดเฟรมที่ไม่จำเป็นออกก่อนหรือหลังลำดับที่สนใจ

กล้องวิดีโอความเร็วสูงใช้เพื่อเสริมเทคโนโลยีอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น การถ่ายภาพรังสีเอกซ์ เมื่อใช้ร่วมกับหน้าจอฟอสฟอร์ที่เหมาะสมซึ่งแปลงรังสีเอกซ์เป็นแสงที่มองเห็นได้ กล้องความเร็วสูงสามารถใช้ในการบันทึกวิดีโอรังสีเอกซ์ความเร็วสูงของเหตุการณ์ภายในอุปกรณ์เชิงกลและตัวอย่างทางชีวภาพ ความเร็วในการถ่ายภาพส่วนใหญ่ถูกจำกัดโดยอัตราการเสื่อมสภาพและการเพิ่มความเข้มของหน้าจอฟอสฟอร์ ซึ่งมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการรับแสงของกล้อง แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์แบบพัลส์จำกัดอัตราเฟรมและควรซิงโครไนซ์อย่างเหมาะสมกับการจับภาพเฟรมของกล้อง^{[ 20 ]}

ในปี พ.ศ. 2493 Morton Sultanoffนักฟิสิกส์ของกองทัพสหรัฐฯ ที่ Aberdeen Provingground ได้ประดิษฐ์กล้องความเร็วสูงพิเศษที่สามารถถ่ายภาพได้ในเวลาหนึ่งในล้านวินาที ซึ่งเร็วพอที่จะบันทึกคลื่นกระแทกจากการระเบิดขนาดเล็กได้^{[ 21 ]}กล้องดิจิทัลความเร็วสูงถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาว่าทุ่นระเบิดที่ทิ้งจากอากาศจะกระจายตัวอย่างไรในบริเวณใกล้ชายฝั่ง^{[ 22 ]}รวมถึงการพัฒนาระบบอาวุธต่างๆ ในปี พ.ศ. 2548 กล้องดิจิทัลความเร็วสูงที่มีความละเอียด 4 ล้านพิกเซล บันทึกภาพได้ 1500 เฟรมต่อวินาทีได้เข้ามาแทนที่กล้องฟิล์มความเร็วสูงขนาด 35 มม. และ 70 มม. ที่ใช้บนแท่นติดตามในสนามทดสอบเพื่อบันทึกการสกัดกั้นขีปนาวุธ^{[ 23 ]}

• อัตราเฟรมสูง
• ภาพช้า
• โฟตรอน (กล้องความเร็วสูง FASTCAM ของโฟตรอน)
• กล้อง Phantom จาก Vision Research (กล้องความเร็วสูง Phantom ของ Vision Research)
• ไมโครทรอน (กล้องความเร็วสูง)
• การถ่ายภาพความเร็วสูง
• กล้องราพาโทรนิก
• โหมดถ่ายภาพต่อเนื่อง (Burst mode)
• ฮูเบิร์ต ชาร์ดิน