211service.com
Super-Slow-Mo-video
MIT-forskere har skabt et nyt billeddannelsessystem, der kan erhverve visuelle data med en effektiv hastighed på en billion eksponeringer i sekundet - hurtigt nok til at producere en slowmotion-video af et lysudbrud, der rejser langs en plastikflaske. Der er ikke noget i universet, der ser hurtigt ud for dette kamera, siger Media Lab postdoc Andreas Velten, en af systemets udviklere.
Systemet er afhængigt af en teknologi kaldet et streak-kamera, hvis blænde er en smal spalte. Lyspartikler - fotoner - kommer ind i kameraet gennem spalten og omdannes til elektroner, som passerer gennem et elektrisk felt, der afbøjer dem i en retning vinkelret på spalten. Når et lysudbrud rejser gennem en plastikflaske, forlader nogle af dens fotoner flasken hele vejen; kameraet fanger, hvor disse fotoner kommer ud. Fordi det elektriske felt ændrer sig meget hurtigt, afbøjer det elektronerne, der svarer til sent ankommende fotoner, mere end det gør dem, der svarer til tidligt ankomne. Kameraet kan således bestemme ankomsttidspunktet for fotoner, der passerer gennem et endimensionelt udsnit af rummet.
For at producere deres super-slow-mo-videoer skal Velten, Media Lab-lektor Ramesh Raskar og kemiprofessor Moungi Bawendi udføre det samme eksperiment - såsom at sende en lysimpuls gennem en flaske - igen og igen og konstant omplacere streak-kameraet til få en ny endimensionel prøve af scenen. Det tager kun et nanosekund - en milliardtedel af et sekund - for lys at spredes gennem en flaske, men det tager omkring en time at indsamle alle de nødvendige data for at opbygge et todimensionelt billede til den endelige video. Af den grund kalder Raskar det nye system for verdens langsomste hurtigste kamera.
Efter en time har forskerne akkumuleret hundredtusindvis af datasæt, som hver plotter de endimensionelle positioner af fotoner mod deres ankomsttider. Raskar, Velten og andre medlemmer af Raskars kamerakulturgruppe på Media Lab udviklede algoritmer, der kan sy de rå data til et sæt sekventielle todimensionelle billeder.
Fordi systemet kræver flere gennemløb for at producere dets videoer, kan det ikke optage begivenheder, der ikke ligefrem kan gentages. Enhver praktisk anvendelse vil sandsynligvis involvere tilfælde, hvor den måde, hvorpå lyset spredes - eller hopper rundt, når det rammer forskellige overflader - i sig selv er en kilde til nyttig information. Disse tilfælde kan dog omfatte analyser af den fysiske struktur af både fremstillede materialer og biologiske væv - som ultralyd med lys, som Raskar udtrykker det.