211service.com
Super-Slow-Mo-video
MIT-forskare har skapat ett nytt bildsystem som kan ta emot visuella data med en effektiv hastighet av en biljon exponeringar per sekund – tillräckligt snabbt för att producera en slowmotion-video av en ljusskur som rör sig längs med en plastflaska. Det finns inget i universum som ser snabbt ut för den här kameran, säger Media Lab postdoc Andreas Velten, en av systemets utvecklare.
Systemet förlitar sig på en teknik som kallas streak-kamera, vars bländare är en smal slits. Ljuspartiklar - fotoner - kommer in i kameran genom slitsen och omvandlas till elektroner, som passerar genom ett elektriskt fält som avleder dem i en riktning vinkelrät mot slitsen. När en skur av ljus färdas genom en plastflaska, lämnar några av dess fotoner flaskan hela vägen; kameran fångar var dessa fotoner kommer ut. Eftersom det elektriska fältet förändras mycket snabbt, avleder det elektronerna som motsvarar sent ankommande fotoner mer än det gör de som motsvarar tidigt anländande. Kameran kan alltså bestämma ankomsttiden för fotoner som passerar genom en endimensionell del av rymden.
För att producera sina super-slow-mo-videor måste Velten, Media Lab-docent Ramesh Raskar och kemiprofessor Moungi Bawendi utföra samma experiment – som att skicka en ljuspuls genom en flaska – om och om igen, och ständigt omplacera streakkameran till skaffa ett nytt endimensionellt prov av scenen. Det tar bara en nanosekund – en miljarddels sekund – för ljus att spridas genom en flaska, men det tar ungefär en timme att samla in all data som behövs för att bygga upp en tvådimensionell bild för den slutliga videon. Av den anledningen kallar Raskar det nya systemet för världens långsammaste snabbaste kamera.
Efter en timme har forskarna samlat på sig hundratusentals datamängder, som var och en plottar fotonernas endimensionella positioner mot deras ankomsttider. Raskar, Velten och andra medlemmar i Raskars Camera Culture-grupp vid Media Lab utvecklade algoritmer som kan sammanfoga rådata till en uppsättning sekventiella tvådimensionella bilder.
Eftersom systemet kräver flera pass för att producera sina videor, kan det inte spela in händelser som inte exakt kan upprepas. Alla praktiska tillämpningar kommer förmodligen att involvera fall där sättet på vilket ljus sprids – eller studsar runt när det träffar olika ytor – i sig är en källa till användbar information. De fallen kan dock innefatta analyser av den fysiska strukturen hos både tillverkade material och biologiska vävnader – som ultraljud med ljus, som Raskar uttrycker det.