разработчик
0,1
рейтинг
13 августа 2014 в 21:44

Японские учёные создали камеру, которая снимает со скоростью 4,4 триллиона кадров в секунду

Группа учёных из разных университетов Японии разработала технологию высокоскоростной съёмки с частотой кадров 4,4 триллиона в секунду и разрешением 450 на 450 пикселей. С её помощью можно изучать очень быстрые процессы — динамику плазмы, химические реакции, возникновение и распространение фононов в кристаллах.



Камера снимает лишь очень короткие «видеоролики», буквально в несколько кадров длиной. Это ограничение обусловлено самим принципом её работы. Для съёмки используется фемтосекундная вспышка белого света. Сначала световой импульс растягивается вдоль своей траектории движения, превращаясь из компактного «комка» фотонов в небольшой отрезок, в котором фотоны идут друг за другом, выстраиваясь друг за другом по длине волны. С помощью системы зеркал, линз, дифракционных решёток и масок этот отрезок превращается в серию коротких вспышек разного цвета, летящих друг за другом. Эти вспышки освещают объект съемки, а затем с помощью ещё одной комбинации оптических приборов вспышки с разной длиной волны направляются в разные места фотосенсора. Таким образом, технически происходит съёмка всего одного кадра, но его части содержат информацию о состоянии объекта съёмки в разное время.

Кроме научного применения, камера может быть полезна в промышленности, например, при контроле различных быстрых технологических процессов, а также в медицине. Сейчас учёные работают над тем, чтобы сделать камеру более компактной.

Илья Сименко @ilya42
карма
469,7
рейтинг 0,1
разработчик
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (23)

  • +46
    По поводу заголовка вспомнился старый анекдот:

    Новый русский открыл фотосалон и дал объявление: «Приглашаю фотомодель для эротической съемки. Оплата наличкой на месте. За час работы — 20 тысяч баксов».
    Набежала куча длинноногих, отобрали одну, весь вечер снимали во всех
    позах. Приходит новый русский:
    — Ну что, фотограф, сколько наснимал?
    — Сто двадцать кадров.
    — А выдержку ставил какую?
    — 1/500 секунды.
    — Ну ты, девка, в натуре и на полсекунды не наработала.

    Речь идет все же об очень быстрых событиях, или там реально можно «сфотографировать» целую секунду?
    • +1
      В видео всё наглядно объясняется. Но если по каким-то причинам оно не доступно, то там один импульс света растягивается физически волшебными зеркалами, потом решеточкой нарезается как колбаса, потом эти кружочки выстраиваются снова друг за другом, потом проходят через объект съёмки, потом все они сдвигаются друг относитльно друга и приходят на сенсор одновременно, но в разные места.

      Получается очень короткий отрезок времени с очень маленьким шагом можно «заснять» нарезав один импульс по спектру. Видимо цветного изображения не получить.
      • 0
        Видимо, получить можно только тень/силуэт предмета съемки.
      • 0
        Не обязательно видимого. главное что бы для этой длинны волны был излучатель, и детектор. и что бы снимаемый обьект был не (одинаково?) прозрачен для всех длинн волн. иначе получится сначала силуэт плавно превращающийся в рентгеновыский снимок )
    • +1
      Можно. Другая технология (???) — www.ted.com/talks/ramesh_raskar_a_camera_that_takes_one_trillion_frames_per_second
      • +1
        Нет, они слишком много о себе думают!
  • +1
    а несколько фемтосекундных вспышек друг за другом можно отправить чтобы получить больше кадров?
    • 0
      Вот так вот в лоб — вряд ли. Кусочки вспышек с одинаковой длиной волны будут попадать на те же самые участки сенсора. Возможно, есть смысл делать вспышку как можно более яркой, тогда её можно будет разрезать на большее количество более мелких кусочков без ущерба для качества видео.
  • +23
    Потрясающий ролик… за полторы минуты удалось не вдаваясь в детали наглядно показать суть сложнейшего физического процесса.
    • 0
      Завидую вам.
      Меня видео просто заинтриговало :)
    • +1
      Меня больше поразила сложность всего описанного процесса и точность всех деталей установки.
    • +5
      Один минус — пролет пули сквозь яблоко куда более медленный процесс.
      • +2
        да и само яблоко побольше фотона размером :))
  • +1
    Не очень понятно, почему нельзя было сразу пропустить импульс через призму с решеткой на выходе. Получили бы те же шесть отдельных пучков разного цвета.
    И непонятно, в какой момент пучки, уже прошедшие через объект, пошли по разным траекториям (или за это отвечает «diffraction grating»?). Было бы логично пропустить их ещё через одну призму (возможно, после фокусировки каким-нибудь параболическим зеркалом) — и сразу получить пространственное разделение. А так, 8 отражений… зачем?
    • 0
      Сразу нельзя было пропустить через призму, так как тогда фотоны разного цвета пошли бы по разным траекториям. Здесь же они идут по одним и тем же, что очень важно для получения нормального изображения.
      А diffraction grating (дифракционная решетка) как раз отвечает за то чтобы изображение разложить на спектр. В первом приближении она играет ту же самую роль что и призма.
      • 0
        Но когда фотоны проходят через «spatial light modulator» они уже идут по разным траекториям — каждый цвет через свою щель…
  • 0
    Поправьте, если я ошибаюсь, но вроде как 4,4 триллиона (4,4*10^12) кадров в секунду будет весить 4,4 террабайта в милисекунду, при условии, что один кадр весит один килобайт. Вроде так?
    • +1
      Вроде так. Но если верить видео, там десяток кадров максимум.
  • +2
    GoPro 4 на подходе, ждем.
  • +1
    Вопрос, как синхронизировать начало съемки с началом снимаемого процесса.
  • 0
    • 0
      Рамеш Раскар рассказывает про эксперименты при использовании щелевой камеры (или стрик-камеры), которые используются уже достаточно давно. Изображения получаются двумерные, но при этом одно измерение является пространственным, а второе временным. Чтобы получить нормальную двумерную пространственную картинку необходимо повторить эксперимент с высокой временной точностью несколько сотен тысяч раз (а иногда и несколько миллионов раз), соответственно сам объект должен быть неподвижен (ну или он должен возвратиться в своё исходное положение к началу очередного сканирования) — и это самое главное ограничение на использование щелевой камеры для наблюдения быстропротекающих процессов.

      Главной отличительной стороной устройства, созданного учёными из Японии, является то, что за один раз сразу получается двумерная пространственная картинка, что снимает ограничение на тип наблюдаемого процесса.
  • 0
    Кто-нибудь вообще читал оригинальную статью? Делается всего 6 кадров, между кадрами минимум 229 фемтосекунд, что соответствует 4.37Tfps. Как написано в самой статье — это лишь демонстрация «proof-of-principle». Количество кадров ограничено количеством используемых перископов.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.