Wideo w zwolnionym tempie

Naukowcy z MIT stworzyli nowy system obrazowania, który może pozyskiwać dane wizualne z efektywną szybkością jednego biliona ekspozycji na sekundę — wystarczająco szybko, aby wyprodukować film w zwolnionym tempie z rozbłyskiem światła przemieszczającym się wzdłuż plastikowej butelki. Nie ma nic we wszechświecie, które wyglądałoby szybko w tym aparacie, mówi postdoc Media Lab Andreas Velten, jeden z programistów systemu.

System opiera się na technologii zwanej kamerą smugową, której apertura to wąska szczelina. Cząsteczki światła — fotony — wchodzą do aparatu przez szczelinę i są przekształcane w elektrony, które przechodzą przez pole elektryczne odchylające je w kierunku prostopadłym do szczeliny. Gdy rozbłysk światła przechodzi przez plastikową butelkę, niektóre z jej fotonów opuszczają butelkę po drodze; kamera rejestruje, gdzie te fotony wychodzą. Ponieważ pole elektryczne zmienia się bardzo szybko, odchyla elektrony odpowiadające fotonom przychodzącym późno, bardziej niż te odpowiadające fotonom przychodzącym wcześnie. Kamera może w ten sposób określić czas nadejścia fotonów przechodzących przez jednowymiarowy wycinek przestrzeni.

Aby tworzyć filmy w bardzo zwolnionym tempie, Velten, profesor nadzwyczajny Media Lab Ramesh Raskar i profesor chemii Moungi Bawendi muszą przeprowadzić ten sam eksperyment — na przykład przepuszczać impuls światła przez butelkę — w kółko, nieustannie zmieniając położenie kamery smugowej w celu nabyć nową jednowymiarową próbkę sceny. Światło rozproszy się w butelce w zaledwie nanosekundę — miliardową część sekundy, ale zebranie wszystkich danych potrzebnych do zbudowania dwuwymiarowego obrazu do końcowego filmu zajmuje około godziny. Z tego powodu Raskar nazywa nowy system najwolniejszym najszybszym aparatem na świecie.

Po godzinie naukowcy zgromadzili setki tysięcy zestawów danych, z których każdy przedstawia jednowymiarowe położenie fotonów w zależności od czasu ich przybycia. Raskar, Velten i inni członkowie grupy Raskar’s Camera Culture w Media Lab opracowali algorytmy, które mogą połączyć surowe dane w zestaw sekwencyjnych dwuwymiarowych obrazów.

Ponieważ system wymaga wielu przejść do produkcji swoich filmów, nie może rejestrować zdarzeń, które nie są dokładnie powtarzalne. Wszelkie praktyczne zastosowania będą prawdopodobnie dotyczyć przypadków, w których sposób, w jaki światło rozprasza się — lub odbija się, gdy uderza w różne powierzchnie — jest sam w sobie źródłem przydatnych informacji. Przypadki te mogą jednak obejmować analizę budowy fizycznej zarówno wytwarzanych materiałów, jak i tkanek biologicznych – jak np. ultradźwięki ze światłem, jak mówi Raskar.

ukryć