Что мешает высокоскоросным камерам снимать в большом разрешении?

В вопросе речь, надо полагать, идёт о цифровых камерах, а не о плёночных. Потому что для плёночных камер скорость съёмки есть и в миллионы кадров в секунду, хрена ли. Просто её тащить надо быстро-быстро. Или, что делают куда чаще, плёнка расположена в виде спирали по внутренней поверхности цилиндра, изображение строится объективом, расположенным вдоль оси цилиндра, но на плёнку попадает через вращающееся зеркало, наклонённое под 45 градусов (то есть световой поток из объектива отклоняется на 90 градусов. Ну и если зеркало вращать достаточно быстро, то можно получить временнoе разрешение, соответствующее времени, необходимое на поворот зеркала на долю градуса, чтоб попасть на следующий кадр плёнки (там по дороге может стоять ещё и вращающееся призматическое зеркало, чтоб получить дискретность кадров по времени, а не одно смазанное непрерывное изображение).

Так что вернёмся к цифровым камерам. Ограничение тут не память, а скорость считывания изображения с матрицы. Если хотите получить скорость 1000 fps, значит, надо ВСЕ элементы с этой матрицы считать за 1 миллисекунду, потому что на следующей миллисекунде надо будет считывать уже следующий кадр. И если это матрица размером, скажем, 1000х1000 (невеликая, по нынешним-то временам), то за эту миллисекунду надо считать 1 миллион ячеек. То есть скорость считывания - 1 гигапиксель в секунду. Представили, да? Представили себе матрицу, скорость считывания с которой - 1 гигагерц?

А ведь это, что называется, "raw data". Их же ещё надо оцифровать и запихать в какую-то память...

Вот это - скорость считывания отснятого кадра - и является препятствием. Потому что записывать в память на такой частоте - это как раз не штука. А вот выводить сигнал с матрицы - фиг.

Какие тут есть ухищрения.

Во-первых, вовсе не обязательно считывать через один выход, как в обычных бытовых приборах (бытовые фото или видеокамеры, камеры для мобил и т. п.). В матрице можно сделать много выходов, это сразу уменьшает частоту считывания по каждому отдельному выходу, не изменяя общий темп считывания. Если, как в предыдущем примере, в матрице не 1, а 50 выходов, то частота считывания по каждому уже не 1 ГГц, а всего 20 МГц, это ровно то же самое, даже меньше, что и в обычных камерах. Конечно, понадобится 50 каналов обработки сигнала (50 АЦП), понадобится схема сшивки отдельных полосок в единый кадр - ну дык а хрена ли. На халяву ничего не бывает.

Во-вторых, очень часто нужно не непрерывное кино, а короткий ролик. На фиксированное и сравнительно небольшое число кадров. Для такой задачи память на это число кадров можно разместить непосредственно в каждой ячейке матрицы. Конечно, это отъедает значительную площадь, - но тут опять см. выше насчёт халявы. Приборы с такой организацией называются ISIS - in-pixel storage image sensor. Длина "кина" может варьироваться от 16 кадров до нескольких сотен. Скорость съёмки может достигать 100 миллионов кадров в секунду для коротких роликов (16 кадров), для роликов в 200-400 кадров она соответственно ниже, где-то до 1 миллиона fps.

В-третьих, для анализа периодических процессов можно использовать стробоскопическую съёмку. Это ровно тот же принцип, который применяется в сверхскоростных стробоскопических осциллографах. 1 триллион кадров в секунду? Да не вопрос. Делаем один кадр, с выдержкой одна триллионная секунды, и спокойно этот кадр считывает. Когда считали - делаем следующий кадр, синхронизируя срабатывание камеры с самим процессом так, чтоб момент съёмки был сдвинут относительно начала периода на 1 триллионную. Следующий кадр будет сдвинут на 2 триллионных. И так далее. Ясен пень, что разрешение тут уже не ограничивается. Ограничивается класс объектов и сцен, которые можно снимать, - они должны быть строго периодическими с жуткой стабильностью процесса во времени.

Рекордная скорость съёмки таким способом составила 4,4 триллиона кадров в секунду. Скока там хотелось-то? Тыщу? Две тыщи? Фигня вопрос.

Принцип неопределенности Гейзенберга. ))