 |
Сверхбыстрая камера MIT позволяет снимать свет в движении |
В Массачусетском технологическом институте создана сверхскоростная камера, с помощью которой удалось снять распространение света. "Скорострельность" этой камеры составляет один триллион кадров в секунду.
Сотрудник MIT Гарольд Эджертон (Harold Edgerton) получил всемирную известность благодаря своим снимкам со сверхкороткой выдержкой, сделанным в середине XX века: пуля, пробивающая яблоко, корона, образующаяся при падении капли в жидкость, взрыв атомной бомбы. Его дело продолжает Рамеш Раскар (Ramesh Raskar), адъюнкт-профессор в лаборатории MIT Media Lab.
Для создания сверхскоростной камеры использовался хронотрон — сверхчувствительное устройство для фиксации света, преобразующее поток фотонов в поток электронов. Раскар с коллегами нашли способ восстанавливать изображение по информации, получаемой от хронотрона.
Устройство сканирует и захватывает свет построчно, подобно катодному лучу в электронно-лучевых трубках. Каждая строка экспонируется менее 2 пикосекунд. Однако без сборки изображения из нескольких экспозиций, как это происходит в других проектах, обойтись не удалось: пространственное разрешение устройства слишком мало, и для сканирования достаточной области требуется порядка полутысячи проходов. Впрочем, и в этом случае видео с движущимся светом делается в пределах наносекунды.
При этом частота итогового изображения настолько велика, что за время между двумя кадрами свет проходит менее половины миллиметра.
Схожие попытки предпринимались и другими исследователями. Перемещение луча света удалось снять польским учёным из Лазерного центра Института физической химии Польской академии наук и физического факультета Варшавского университета. Для формирования итогового видеоролика было сделано множество снимков распространяющегося фронта светового луча, каждый снимок с определённой задержкой после импульса. Совместив изображения, исследователи получили эффектное видео, но с меньшим пространственным и временным разрешением, чем у сотрудников MIT Media Lab.
Схожим образом удалось заснять движение света исследовательнице Женевьева Гэрипи (Genevieve Gariepy) из Института фотоники и квантовой теории Университета Хериот-Уотта (Heriot-Watt University). Полученное видеоизображение соответствует частоте съёмки 20 миллиардов кадров в секунду, но тоже является результатом сборки многочисленных отдельных кадров.
Исследователи из Японии разработали новую высокоскоростную камеру, которая может записывать события со скоростью более 1 триллиона кадров в секунду. Эта скорость более чем в тысячу раз выше, чем у обычных высокоскоростных камер. Для последовательной временной оптической картографической фотографии, новая технология камеры STAMP «имеет большие перспективы для изучения широкого спектра ранее не исследованных сложных сверхбыстрых явлений», - сказал научный сотрудник Токийского университета Кейичи Накагава, который работал над разработкой камеры с коллегами из ряда японских исследовательских учреждений.
Обычные высокоскоростные камеры ограничены скоростью обработки их механических и электрических компонентов. STAMP преодолевает эти ограничения, используя только быстрые оптические компоненты.
Другая технология оптического изображения, называемая методом зонда накачки, может создавать фильмы с еще более высокой частотой кадров, чем STAMP, но может захватывать только один кадр за раз, ограничивая его использование для процессов, которые точно воспроизводимы.
Для создания сверхскоростной камеры использовался хронотрон — сверхчувствительное устройство для фиксации света, преобразующее поток фотонов в поток электронов. Раскар с коллегами нашли способ восстанавливать изображение по информации, получаемой от хронотрона.
Устройство сканирует и захватывает свет построчно, подобно катодному лучу в электронно-лучевых трубках. Каждая строка экспонируется менее 2 пикосекунд. Однако без сборки изображения из нескольких экспозиций, как это происходит в других проектах, обойтись не удалось: пространственное разрешение устройства слишком мало, и для сканирования достаточной области требуется порядка полутысячи проходов. Впрочем, и в этом случае видео с движущимся светом делается в пределах наносекунды.
При этом частота итогового изображения настолько велика, что за время между двумя кадрами свет проходит менее половины миллиметра.
Схожие попытки предпринимались и другими исследователями. Перемещение луча света удалось снять польским учёным из Лазерного центра Института физической химии Польской академии наук и физического факультета Варшавского университета. Для формирования итогового видеоролика было сделано множество снимков распространяющегося фронта светового луча, каждый снимок с определённой задержкой после импульса. Совместив изображения, исследователи получили эффектное видео, но с меньшим пространственным и временным разрешением, чем у сотрудников MIT Media Lab.
Схожим образом удалось заснять движение света исследовательнице Женевьева Гэрипи (Genevieve Gariepy) из Института фотоники и квантовой теории Университета Хериот-Уотта (Heriot-Watt University). Полученное видеоизображение соответствует частоте съёмки 20 миллиардов кадров в секунду, но тоже является результатом сборки многочисленных отдельных кадров.
Super Fast Cameras
По теме:
Вот еще одна интересная статья, в которой говорится о том, что когда кристаллическая решетка возбуждается лазерным импульсом, волны толкающихся атомов могут проходить через материал почти за одну шестую скорости света или примерно на 28 000 миль в секунду. Ученые теперь имеют новый инструмент для съемки фильмов такого сверхбыстрого движения одним выстрелом. |
STAMP разделяет ультракороткий импульс света на шквал разноцветных вспышек, которые быстро поражают отображаемый объект. Каждая отдельная цветная вспышка затем может быть проанализирована для создания движущегося изображения. Фото: Кейити Накагава / Токийский университет. |
Исследователи из Японии разработали новую высокоскоростную камеру, которая может записывать события со скоростью более 1 триллиона кадров в секунду. Эта скорость более чем в тысячу раз выше, чем у обычных высокоскоростных камер. Для последовательной временной оптической картографической фотографии, новая технология камеры STAMP «имеет большие перспективы для изучения широкого спектра ранее не исследованных сложных сверхбыстрых явлений», - сказал научный сотрудник Токийского университета Кейичи Накагава, который работал над разработкой камеры с коллегами из ряда японских исследовательских учреждений.
Обычные высокоскоростные камеры ограничены скоростью обработки их механических и электрических компонентов. STAMP преодолевает эти ограничения, используя только быстрые оптические компоненты.
Другая технология оптического изображения, называемая методом зонда накачки, может создавать фильмы с еще более высокой частотой кадров, чем STAMP, но может захватывать только один кадр за раз, ограничивая его использование для процессов, которые точно воспроизводимы.