Самая быстрая камера: Самая быстрая в мире камера снимает со скоростью 5 трлн кадров в секунду (3 фото + 2 видео) » 24Gadget.Ru :: Гаджеты и технологии

Содержание

Самая быстрая в мире камера снимает со скоростью 5 трлн кадров в секунду (3 фото + 2 видео) » 24Gadget.Ru :: Гаджеты и технологии


В Швеции придумали, как снимать видео со скоростью до 5 триллионов кадров в секунду. До этого была планка в 4.4 трлн, поставленная японскими разработчиками.

Наиболее известный вариант скоростной съёмки — Phantom Flex, максимум этой камеры — до 330 000 кадров в секунду. Пользователи обычно не используют аппарат по полной, останавливаясь на частоте 2800 поскольку высокая скорость съёмки чревата плохим разрешением. Частота до 3000 fps уже даёт полноценное Full HD. Подобные устройства имеют новейшие CMOS-сенсоры и самые быстрые процессоры.


Что используют шведские специалисты из Университета Лунда, чтоб достичь рекордной скорости съёмки? Оказывается, каждый снимок включает данные о ещё нескольких кадрах. При открытии затвора камеры предмет съёмки освещается несколькими вспышками лазера. Все вспышки кодируются, причём визуально, и, используя шифровальный ключ, специалист может выделить нужное изображение из всего снимка. Разобраться, конечно, непросто. Но в обычной жизни подобные камеры и не нужны. Столь скоростной аппарат — это находка для учёных. Они теперь смогут заснять любое событие, что длится в течение пикосекунды или фемтосекунды. Можно, например, детально увидеть поведение плазмы, квантовые состояния или снимать химические реакции.


Сложно представить, насколько велика скорость около 5 триллионов кадров в секунду. Поэтому проведём аналогию. Если заснять моргание, а это 0.3 от секунды, то на просмотр видео с привычной нам скоростью в 24 кадра в секунду уйдет порядка двух тысяч лет. Впечатляет?
Технология получила название Frequency Recognition Algorithm for Multiple Exposures (FRAME) — алгоритм распознавания частоты для множественных воздействий. Шведы уже собрали рабочий прототип сверхбыстрой камеры. Если всё пойдёт по задуманному плану, то через два года готовый продукт смогут приобрести все заинтересованные в изобретении учёные. Его даже приблизительная стоимость не называется.


Показана съёмка пучка фотонов. Он прошел дистанцию в толщину бумажного листа за пикосекунду (одна триллионная доля секунды). В ролике движение замедлено в триллион раз.

Источник: phys.org

Самая быстрая в мире камера снимает со скоростью 70 триллионов кадров в секунду

Смартфоны позволяют снимать видео со скоростью порядка 1000 кадров в секунду. Профессиональные камеры захватывают движение со скоростью до 10 тыс. кадров в секунду. Но всё это меркнет по сравнению со съёмкой со скоростью 70 триллионов кадров в секунду, которую научились вести учёные из Калифорнийского технологического института. Теперь можно будет взглянуть даже на движение световой волны.

Группа исследователей из Caltech опубликовала в журнале Nature Communications статью (она доступна по ссылке), в которой рассказала об улучшенной технологии скоростной съёмки. Это не первый прорыв учёных из Калифорнийского технологического на данном направлении. Руководит исследованиями специалист института Лихонг Ван (Lihong Wang).

В 2014 году под его руководством была представлена оригинальная технология скоростной съёмки CUP (сжатая сверхскоростная фотография) со скоростью 100 млрд кадров/с. К 2018 году технология была усовершенствована и получила название Т-CUP, а скорость съёмки достигла 10 трлн кадров/с. Новая технология CUSP (сжатая сверхбыстрая спектральная фотография) увеличила скорость съёмки ещё в семь раз ― до 70 трлн кадров/с.

В основе сверхскоростной съёмки CUSP лежит импульсный лазер излучающий сверхкороткие световые импульсы длительностью в одну фемтосекунду (10−15 с). Оптическая система разделяет эти импульсы на ещё более короткие вспышки. Этими дробными импульсами подсвечивается объект съёмки, и затем, через другую оптическую систему, они попадают на датчик изображения, который формирует итоговую картинку.

Схематическое изображение установки для съёмки видео со скоростью 70 трлн кадров/с (Caltech)

«Мы предполагаем применение [разработки] в широком спектре чрезвычайно быстрых явлений, таких как сверхкороткое распространение света, распространение волн, ядерный синтез, перенос фотонов в облаках и биологических тканях и, среди прочего, флуоресцентный распад биомолекул», ― сказал Ван. Также технология CUSP может быть использована для исследования сверхбыстрого мира фундаментальной физики и для создания более компактной и чувствительной электроники.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Самая быстрая в мире камера делает 5 триллионов снимков в секунду

Дата публикации: 05.05.2017

Ученые из Лундского университета (Швеция) создали самую скорострельную в мире камеру, которая делает снимки с частотой пять триллионов кадров в секунду.

Камеру назвали FRAME. По-английски это слово звучит как «кадр», однако является аббревиатурой от «Frequency Recognition Algorithm for Multiple Exposures» (Алгоритм частотного распознавания для множественных экспозиций). Описывая камеру, создатели поясняют, что она может «практически остановить распространение света», запечатлевая события столь короткие, как 0,2 триллионных секунды. Ученые считают, что камера поможет документировать различные явления в химии, физике, биологии и медицине – на невозможном ранее уровне.

Насколько это много – пять триллионов раз в секунду? Это пятерка с двенадцатью нулями – 5000000000000. Для сравнения – если принять продолжительность человеческой жизни за 80 лет, то в ней уложится 2,5 миллиарда секунд. Всего-то два с половиной миллиарда! Шведская суперкамера за одну секунду может сделать в 2000 раз больше кадров, чем количество секунд, которое мы проживаем за всю жизнь.

«До сих пор, единственным способом визуализировать сверхбыстрые процессы была съемки отдельных последовательных кадров», поясняет ученый Элиас Кристенссон (Elias Kristensson). «Дальше вам нужно попробовать повторить идентичные эксперименты, чтобы получить несколько отдельных изображений, которые можно объединить в фильм. Проблема этого подхода в том, что в следующий раз, когда вы повторяете эксперимент, процесс уже не будет идти идентично».

Чтобы продемонстрировать возможности камеры, разработчики из Лунда сделали видео, на котором показаны фотоны света, проходящие дистанцию, равную толщине обычного листа бумаги. Для прохождения такого расстояния свету требуется ничтожно малое время – около пикосекунды, однако камера способна запечатлеть это движение в замедленном виде.

via GIPHY

Наверное, вы уже догадываетесь, что новая суперкамера работает не совсем так, как традиционная камера. Разработчики дают следующее упрощенное объяснение:

«Обычные высокоскоростные камеры делают последовательно снимок за снимков. Новая же технология базируется на инновационном алгоритме, когда в одном кадре делается несколько кодированных снимков. В дальнейшем они разделяются на отдельные изображения, из которых можно получить видеоряд. Коротко говоря, метод подразумевает экспонирование снимаемого процесса (например, химической реакции) светом в виде лазерных вспышек, где каждой вспышке присвоен уникальный код. Объект отражает вспышки света, которые складываются в один кадр. Однако потом их можно разделить в последовательность, используя декодирующий ключ».

В настоящий момент технология находится в стадии коммерциализации. По оценкам специалистов, она будет готова к широкому использованию примерно через два года.

Самая быстрая в мире камера снимает 70 триллионов кадров в секунду

Такая камера может заснять даже движение световой волны

Лучшие телефонные камеры могут записывать медленное движение со скоростью менее 1000 кадров в секунду. Коммерческие камеры обычно снимают с нескольких тысяч. Но все это абсолютно бледнеет по сравнению с новым рекордсменом — самой быстрой камероц в мире, которая может похвастаться ошеломляющей скоростью 70 триллионов кадров в секунду. Это достаточно быстро, чтобы захватить световые волны в движении.

Читай также: Ударную световую волну впервые показали на видео

Разработанная в Caltech технология называется сжатой сверхбыстрой спектральной фотографией (CUSP). Как и следовало ожидать от невероятной частоты кадров, она не работает как обычная камера. Он использует чрезвычайно короткие импульсы лазерного света, каждый из которых длится всего одну фемтосекунду. Для справки, это одна квадриллионная секунда.

Система оптики разделяет эти импульсы на еще более короткие вспышки. Каждый из этих импульсов затем попадает в специальный датчик в камере, создавая изображение. И это происходит 70 триллионов раз в секунду.

Система CUSP основана на более ранней технологии, разработанной ведущим автором исследования Lihong Wang. Оригинальная версия, известная как сжатая сверхскоростная фотография (CUP), в 2014 году достигла максимальной скорости 100 миллиардов кадров в секунду. К 2018 году команде удалось снимать со скоростью 10 триллионов кадров в секунду, используя усовершенствованную версию технологии под названием Т-CUP.

Читай также: Сто миллиардов кадров в секунду: создана самая быстрая в мире камера

Теперь, в семь раз быстрее. Ван и его команда считают, что технология CUSP может быть использована для исследования сверхбыстрого мира фундаментальной физики и создания более компактной и чувствительной электроники.

“Мы предполагаем применение в широком спектре чрезвычайно быстрых явлений, таких как сверхкороткое распространение света, распространение волн, ядерный синтез, перенос фотонов в облаках и биологических тканях и флуоресцентный распад биомолекул, среди прочего“, — говорит Ван.

Другие команды используют различные типы технологий для захвата этих мимолетных событий на высокой скорости. Японские исследователи управляли 4,4 триллионами кадров в секунду в 2014 году, шведская команда превысила 5 триллионов в 2017 году, а в 2018 году — 10 триллионов кадров в секунду.

Хотите знать важные и актуальные новости раньше всех? Подписывайтесь на Bigmir)net в Facebook и Telegram.

 



Самая быстрая в мире камера снимает 70 трлн кадров в секунду

Самая быстрая в мире камера снимает 70 трлн кадров в секунду
Лазерные технологии 08.05.2020 , by Press

Некоторые современные смартфоны позволяют снимать видео с частотой около 1000 кадров в секунду, но это, само-собой, далеко не предел скоростной съемки. Профессионалы, которым необходимо фиксировать быстрые процессы, пользуются камерами с частотой порядка 10 000 кадров в секунду, но и это не предел. В мире, как пишет портал 3DNews, существует камера, снимающая со скоростью 70 триллионов (!) к/с.

Сотрудники Калифорнийского технологического института опубликовали в издании Nature Communications статью о новой усовершенствованной технологии скоростной съемки, основанной на оригинальной технологии CUP. Речь идет о технологии, которая была представлена еще в 2014 году и позволяла снимать 100 млрд к/с. в 2018 технологию доработали и скорость съемки составила 10 трлн к/с, а теперь этот показатель удалось повысить в 7 раз.

«Сверхскоростная съемка CUSP основана на импульсном лазере, который генерирует суперкороткие импульсы длительностью в одну фемтосекунду. Особая оптическая система разделяет лазерные импульсы на еще более короткие, которые подсвечивают объект съемки. Другая оптическая система захватывает отраженный свет и формирует изображение», — рассказывают ученые Caltech.

Зачем нужно видео с частотой 70 триллионов кадров в секунду? Например — для научных исследований. Технология позволяет фиксировать такие процессы, как движение световой волны, ядерный синтез, флуоресцентный распад биологических молекул, и так далее. Колесников Андрей

Источник: https://planet-today.ru/novosti/tekhnologii/item/121685-samaya-bystraya-v-mire-kamera-snimaet-70-trln-kadrov-v-sekundu

Поделиться ссылкой:

  • Нажмите, чтобы поделиться на Twitter (Открывается в новом окне)
  • Нажмите здесь, чтобы поделиться контентом на Facebook. (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в Google+ (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться на LinkedIn (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в Telegram (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться записями на Pocket (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в Skype (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться записями на Tumblr (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в WhatsApp (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться записями на Pinterest (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться на Reddit (Открывается в новом окне)

Похожие записи

« Предыдущая статья Новые технологии для оптических пинцетов

Следующая статья » Удаление мозолей лазером

Топ-10 быстрых фотокамер: высочайшая скорость фокусировки

Лучшая быстрая фотокамера может спасти фотомомент! А ведь наверняка и с вами такое бывало: замечательный котенок, играющий ребенок или другой движущийся объект быстро перемещается перед камерой, а автофокус никак не может сработать достаточно оперативно. Особенно при больших расстояниях от камеры до объекта съемки фокусировка иногда может длиться целую вечность — очень долго для нужного момента и фотографировать становится слишком поздно. Чтобы такого впредь не случалось, следует пользоваться лучшими по скорости камерами.

Лучшие быстрые фотокамеры

Лучшая быстрая фотокамера во время тестовых испытаний продемонстрировала время срабатывания затвора меньше, чем 0,5 с. Претенденты на лидерство по этому параметру должны демонстрировать скорость при двух видах съемки: как при широкоугольном положении объектива, так в положении телефото (при максимальном зуммировании). При этом возникают весьма заметные отличия: время фокусировки в первом случае, как правило, еще остается в приемлемых границах, а вот при серьезном масштабировании некоторым моделям на наведение резкости требуется несколько секунд.

По этим причинам мы отсортировали протестированные нами фотокамеры по показателю «Задержка спуска затвора в телефото (с автофокусом)». Актуальную десятку лучших быстрых моделей мы покажем в таблице чуть ниже, а дополнительную информацию вы можете найти в нашей тестовой таблице. О фотокамере, лучшей по скорости на данный момент, мы расскажем более подробно после таблицы.

5. Canon PowerShot G7 X

Общая оценка: 85.1 Соотношение цена/качество: 72

6. Canon PowerShot G9 X

Общая оценка: 80.6 Соотношение цена/качество: 73

8. Fujifilm XQ2

Общая оценка: 75.3 Соотношение цена/качество: 78

9. Canon Ixus 275 HS

Общая оценка: 54.9 Соотношение цена/качество: 57

10. Olympus TG-4

Общая оценка: 65.2 Соотношение цена/качество: 52

Одна из самых быстрых из протестированных нами камер: Panasonic Lumix FZ1000

Panasonic Lumix FZ1000: самая быстрая из протестированных нами камер

Всего 0,18 секунды требуется бридж-камере Panasonic Lumix FZ1000, чтобы при сильном зумировании навести резкость в автоматическом режиме. Учитывая максимальное фокусное расстояние в 400 мм для такого формата — это значительное достижение.

Не меньше впечатляет и отличное качество изображения с разрешением 20 Мпикс, современный 4К-видеорежим, а также богатое оснащение с модулем WLAN и поворотным дисплеем, а также светосильным 16-кратным зумом.

Теги Canon Ixus 275 HS

Создана самая быстрая в мире камера, способная «заморозить время»

При включении лазерной указки кажется, что ее луч появляется мгновенно. Однако на самом деле фотоны «выстреливают» из нее примерно так же, как это происходит с водой, бегущей из-под крана или из шланга, просто двигаются частицы света настолько быстро, что человеческий глаз не в состоянии заметить это движение. Группа ученых из Калифорнийского технологического института (США), а также Университета Квебека (Канада) создали самую быструю в мире камеру, способную снимать до 10 триллионов кадров в секунду – достаточно для того, чтобы «заморозить время» и производить съемку фотонов лазерного луча, двигающего сквозь пространство.

В последние годы инновации в нелинейной оптике и визуализации открыли двери для новых и высокоэффективных методов микроскопического анализа динамических явлений в биологии и физике. Однако использование потенциала этих методов требует способа записи изображений в реальном времени с очень коротким временным разрешением — за одну экспозицию.

При использовании современных методов визуализации, измерения, проводимые с помощью сверхкоротких лазерных импульсов, должны повторяться много раз, что подходит для некоторых типов инертных образцов, но невозможно для других более хрупких. Например, лазерное гравированное стекло может переносить только один лазерный импульс, оставляя менее пикосекунды на то, чтобы фиксировать результаты. В этом случае метод визуализации должен иметь возможность фиксировать весь процесс в реальном времени.

Отправной точкой для создания невероятной камеры, которая позволит это сделать и о которой ученые рассказали в журнале Light: Science & Applications стала технология сжатой сверхбыстрой фотографии (CUP). При 100 млрд кадров в секунду этот метод приближался, но не соответствовал спецификациям, необходимым для интеграции фемтосекундных лазеров. Для перехода на новый уровень возможностей ученые разработали новую систему T-CUP. В ее основу легла фемтосекундная полосовая камера, которая также включает в себя тип сбора данных, используемый в таких приложениях, как томография.

«Мы знали, что с использованием только фемтосекундной полосовой камеры качество изображения будет ограничено», — комментирует Лихонг Ванг, глава лаборатории оптической визуализации из Калифорнийского технологического института.

«Чтобы улучшить это, мы добавили еще одну камеру, которая приобретает статическое изображение. В сочетании с изображением, полученным камерой фемтосекундной полосы, мы можем использовать так называемое преобразование Радона для получения высококачественных изображений при записи десяти триллионов кадров в секунду».

Визуализация в реальном времени временной фокусировки на фемтосекундном лазерном импульсе со скоростью съемки 2,5 триллиона кадров в секунду

Установив мировой рекорд скорости изображения в реальном времени, камера T-CUP может лечь в основу микроскопов нового поколения для биомедицины, материаловедения и других приложений. Эта камера представляет собой фундаментальный сдвиг, позволяющий анализировать взаимодействия между светом и веществом при беспрецедентном временном разрешении.

Ученые не планируют на этом останавливаться:

«Это большой шаг вперед, но мы уже видим потенциал увеличения скорости съемки до 1 квадриллиона кадров в секунду», — добавляют ученые.

Обсудить изобретение можно в нашем Telegram-чате.

Самая быстрая в мире камера снимает 70 триллионов кадров в секунду

Лучшие камеры телефонов могут записывать замедленное движение со скоростью менее 1000 кадров в секунду. Коммерческие установки обычно стреляют несколькими тысячами. Но все это абсолютно меркнет по сравнению с новым рекордсменом самой быстрой камеры в мире, которая может похвастаться ошеломляющей скоростью 70 триллионов кадров в секунду. Этого достаточно, чтобы запечатлеть световые волны в движении.

Разработанная в Калифорнийском технологическом институте технология называется сжатой сверхбыстрой спектральной фотографией (CUSP).Как и следовало ожидать, учитывая невероятную частоту кадров, она работает не так, как обычная камера. Он использует чрезвычайно короткие импульсы лазерного света, каждый из которых длится всего одну фемтосекунду. Для справки, это одна квадриллионная доля секунды.

Система оптики разделяет эти импульсы на еще более короткие вспышки. Затем каждый из этих импульсов попадает на специальный датчик в камере, создавая изображение. И это происходит 70 триллионов раз в секунду.

Схема активной системы CUSP для визуализации 70-Tfps

Система CUSP основана на более ранней технологии, разработанной ведущим автором исследования Лихонг Ван.Первоначальная версия, известная как сжатая сверхбыстрая фотография (CUP), достигла максимальной скорости 100 миллиардов кадров в секунду еще в 2014 году. К 2018 году команде удалось снять 10 триллионов кадров в секунду, используя усовершенствованную версию технологии под названием Т-ЧАШКА.

Теперь, в семь раз быстрее, Ван и его команда считают, что технология CUSP может быть использована для исследования сверхбыстрого мира фундаментальной физики и создания более компактной и чувствительной электроники.

«Мы предполагаем применение в широком спектре чрезвычайно быстрых явлений, таких как сверхкороткое распространение света, распространение волн, термоядерный синтез, перенос фотонов в облаках и биологических тканях, а также флуоресцентный распад биомолекул, среди прочего», — говорит Ван.

Другие команды используют различные типы технологий, чтобы запечатлеть эти мимолетные события на высокой скорости. В 2014 году японским исследователям удалось передать 4,4 триллиона кадров в секунду, а в 2017 году шведская команда превысила 5 триллионов.

Новое исследование было опубликовано в журнале Nature Communications .

Источник: Caltech

Новая «самая быстрая камера в мире» может снимать 70 триллионов кадров в секунду

Группа исследователей из Калифорнийского технологического института разработала (еще одну) камеру, способную делать более триллиона изображений каждую секунду.Предыдущая «самая быстрая камера в мире» могла снимать 10 триллионов кадров в секунду; новая камера может зафиксировать до 70 трлн, побив предыдущий рекорд.

Этот последний прорыв представляет собой эволюцию предыдущих камер Калифорнийского технологического института со скоростью более триллиона кадров в секунду, каждая из которых является своего рода «сжатой сверхбыстрой фотографией» или (CUP). Последняя итерация называется CUSP, что означает «сжатая сверхбыстрая спектральная фотография», и она исходит от тех же сотрудников Калифорнийского технологического института, которые недавно смогли захватить изображения прозрачных явлений, таких как импульсы нейронов и ударные волны, со скоростью 1 триллион кадров в секунду.

Разработанный Лихонгом Ваном и его командой, CUSP сочетает в себе лазер, который излучает короткие импульсы лазерного света, длящиеся всего одну квадриллионную долю секунды, с оптикой, которая разбивает каждый отдельный импульс на серию из еще более коротких световых импульсов, каждый из которых способен производить изображение в камере. Но это всего лишь слова… как насчет примера видеозаписи.

В приведенном ниже GIF-файле — загрузите видеофайл в полном разрешении здесь — импульс света был пропущен над группой букв (которые, конечно же, обозначают Калифорнийский технологический институт) и снят со скоростью 10 триллионов кадров в секунду с помощью камеры T-CUP (слева ) и 70 триллионов кадров в секунду с новой камерой CUSP (справа).-12 секунд или 0,0000000000015 секунд.

Для тех, кто любит математику с салфетки, скорость света составляет (чуть меньше) 300 миллиардов миллиметров в секунду. Теперь возьмите 70 триллионов кадров/с и разделите их на 300 миллиардов мм/с, и вы получите ~233,3 кадра на каждый миллиметр, пройденный светом. Иными словами: эта камера может сделать около 230 кадров за то время, которое требуется свету, чтобы переместиться на один миллиметр.

Вы, наверное, уже догадались, но система CUSP не будет делать снимки старших в ближайшее время… или когда-либо.Эта технология будет использоваться для захвата невероятно короткоживущих явлений, таких как ядерный синтез, флуоресцентный распад молекул или движение самих световых волн. Хотя кое-что из этого стало возможным благодаря T-CUP, это 7-кратное ускорение обещает раскрыть ранее неизвестные природные явления.

Чтобы узнать больше об этом новом прорыве в области фемтосекундной визуализации, посетите веб-сайт Калифорнийского технологического института. А если вы хотите ознакомиться с полной исследовательской статьей, вы можете найти ее онлайн здесь или в выпуске Nature Communications от 29 апреля.

70 триллионов кадров в секунду, это самая быстрая камера в мире

Повтор: Нет, это не опечатка. Но хотя это невероятно быстрая камера, это не совсем то, чем кажется на первый взгляд.

Конструкция камеры слишком часто является войной цифр, и одна из цифр, которую мы все хотели бы видеть больше, связана с частотой кадров. Приличные современные камеры обычно превышают 200 кадров в секунду, и получить больше уже не так сложно. Время от времени мы будем видеть действительно поразительные цифры в миллионах или триллионах, хотя для этого требуются весьма специфические технологии.

Калифорнийский технологический институт описывает камеру, которая спровоцировала эту статью, как снимающую 70 триллионов кадров в секунду. Калифорнийский технологический институт уже делал подобные заявления, обсуждая камеры, способные снимать от одного триллиона до десяти триллионов кадров в секунду за последние пару лет. Главной частью этой технологии обычно является фотографирование распространения света при его прохождении через прозрачный объект, обычно что-то вроде стеклянной бутылки с множеством интересных углов и внутренних отражений, чтобы можно было визуализировать само движение света.

Подробная информация о камере есть в статье, но стоит знать, что по стандартам кино и телевидения это не столько «камера», сколько оптическая скамья, полная передовых оптико-электронных компонентов. Важным преимуществом является то, что это не просто быстрая покадровая камера или просто быстро мигающий свет. Некоторые из самых ранних кадров с очень высокой скоростью, снова показывающих свет, движущийся через прозрачные объекты, были сфотографированы путем подачи очень коротких световых импульсов в объект и, грубо говоря, многократного фотографирования этих импульсов с помощью камеры, способной работать с невероятно быстрой синхронизацией затвора.Для показа движения фактически требовалось, чтобы действие повторялось один раз для каждого кадра выходного видео, причем каждый кадр снимался чуть позже.

Были разработаны более совершенные подходы, позволяющие снимать видео с очень высокой частотой кадров отдельных событий в триллионы кадров в секунду, что называется сжатой сверхбыстрой фотографией или CUP. Большинство из них были ограничены максимальным количеством кадров, которые они могли захватить, часто всего 10 кадрами, хотя позже это число было увеличено до нескольких сотен с помощью еще более совершенных методов.Самые последние достижения, описанные в статье Nature Communications Пэном Ваном, Джиньяном Ляном и Лихонгом Ваном, еще больше улучшают ситуацию с помощью метода, называемого сжатой сверхбыстрой спектральной фотографией или CUSP.

Как вы снимаете со скоростью 70 триллионов кадров в секунду?

Как работают подобные вещи, не тривиально, но есть несколько интересных приемов, которые мы можем обсудить. Первый — это стрик-камера . Свет попадает в вакуумную трубку и преобразуется в облако электронов, как в ламповой видеокамере.Электрически заряженные пластины притягивают и отталкивают электроны, так что они движутся полосой через другой конец трубки. Это можно сделать очень быстро, поэтому изменения яркости с течением времени в конечном итоге приводят к изменению интенсивности вдоль полосы.

Схема активной системы CUSP для визуализации со скоростью 70 Ткад/с — изображение: Калифорнийский технологический институт.

Другой метод включает использование спектра, т. е. изменений цвета , для представления изменений во времени .Мы могли бы осветить сцену источником света, который быстро меняет цвет с синего на все цвета радуги и на красный. Затем мы могли бы использовать призму, чтобы разделить то, что мы видим, на спектр и сфотографировать этот спектр. Мы увидели бы то, что произошло первым, на синем конце спектра, а то, что произошло последним, — на красном конце спектра. Быстро меняйте цвет, и мы можем очень быстро визуализировать происходящее.

Как сделать свет, который может невероятно быстро менять цвет? Это не совсем переход от синего к красному, но если мы направим очень короткий лазерный импульс на стеклянный стержень, по разным сложным причинам мы в конечном итоге растянем его до быстро падающей линейной длины волны (это чирпированный импульс, (термин, знакомый всем, кто разбирается в радарах истребителей).То, что это происходит с лазерными импульсами, которые идут по оптическим волокнам, как правило, плохо, но здесь это полезно. Длина лазерных импульсов составляет фемтосекунды, а временное окно крошечное.

Недавние достижения добавляют к этому изощренности, используя псевдослучайные двоичные шаблоны на микрозеркальном устройстве (как в DLP-проекторе) для кодирования большего количества информации в световые узоры — но мы подталкиваем количество слов здесь, и статья доступен для всех, кто хочет получить право в нем.

Это был бы очень-очень длинный фильм

Одним из побочных эффектов является то, что эти изображения являются монохромными.Трудно сказать, черно-белый, поскольку лазер инфракрасный, а затем меняет длину волны, но мы все равно не собирались использовать его в боевиках. При такой частоте кадров вы могли бы снять фильм о том, как один парень стреляет в другого, и построить многосерийную франшизу за время, необходимое для взрыва пороха в картридже. Эта штука может снимать семьдесят триллионов кадров в секунду, но если бы она была способна записывать целую секунду, просмотр на большом экране занял бы девяносто две тысячи лет.

Самая быстрая в мире камера со скоростью 10 триллионов кадров в секунду уже здесь, и она может останавливать время

Группа исследователей из INRS Universite De Recherche недавно создала самую быструю в мире камеру под названием T-CUP. Он настолько быстр, что способен захватить 10 триллионов кадров в секунду (fps) !

Хотя за последние несколько лет были разработаны сверхбыстрые камеры, T-CUP оставляет их далеко позади.

Теперь эту камеру можно использовать для записи изображений в режиме реального времени с очень коротким временным разрешением — за одну экспозицию.Это будет очень полезно для ученых во многих различных областях и откроет двери для исследования таких вещей, как наноразмерные взаимодействия между светом и материей.

Команда INRS создала камеру, позволяющую фиксировать события на пленке в фемтосекундном диапазоне. Это означает, что у него будут очень полезные приложения для захвата замедленных изображений таких вещей, как лазерные импульсы.

«Ничто не сравнится с четким изображением»

Существующие лазеры в INRS производят ультракороткие световые импульсы, которые раньше были слишком быстрыми для захвата существующими методами визуализации.Но не больше.

Конечно, некоторые измерения были возможны и раньше, но «ничто не сравнится с четким изображением», — говорит профессор INRS и специалист по сверхбыстрой визуализации Джиньян Лян.

Исследовательская группа под руководством Лихонга Вана из Калифорнийского технологического института поставила перед собой задачу и разработала новую камеру-рекордсмен, которую они назвали T-CUP.

Эта новая камера буквально позволяет останавливать время, чтобы увидеть явления — и даже свет! — в чрезвычайно замедленной съемке.

Источник: INRS

Этот тип устройства, вероятно, окажется бесценным в других областях для наблюдения за микроскопическим миром, особенно динамических явлений в биологии и физике.

T-CUP в два раза быстрее, чем его конкуренты

T-CUP был создан на основе существующей технологии, называемой сжатой сверхбыстрой фотографией (CUP). Этот метод позволяет 100 миллиардов кадров в секунду . Это очень быстро, но недостаточно быстро для исследователей INRS и для захвата того, что происходит в фемтосекундном масштабе.

Фемтосекунда — это одна квадриллионная секунды. К вашему сведению — это быстро.

Команде удалось объединить фемтосекундную полосовую камеру со статической камерой.Все захваченные изображения затем обрабатывались с помощью метода, называемого преобразованием Радона.

«Мы знали, что при использовании только фемтосекундной камеры качество изображения будет ограниченным, — сказал Лихонг Ван.

«Поэтому, чтобы улучшить это, мы добавили еще одну камеру, которая получает статическое изображение. В сочетании с изображением, полученным фемтосекундной камерой, мы можем использовать так называемое преобразование Радона для получения высококачественных изображений при записи десяти триллионов кадров в секунду. второй.»

Первые результаты испытаний были обнадеживающими

Первоначальные результаты установки действительно были очень обнадеживающими.Он смог зафиксировать один фемтосекундный импульс лазерного света. Ему удалось записать 25 изображений, по каждое с интервалом 400 фемтосекунд с интервалом .

 Изображение временной фокусировки фемтосекундного лазерного импульса в режиме реального времени на 2,5 Тф/с . Источник: INRS

Этот уровень точности позволил показать изменения формы световых импульсов с течением времени. Он также показал интенсивность лазера и угол наклона гораздо лучше, чем когда-либо прежде.

«Это достижение само по себе, — сказал Цзиньян Лян, — но мы уже видим возможности увеличения скорости до одного квадриллиона кадров в секунду!»

Команда планирует улучшить систему и снова побить рекорд.Исследование опубликовано в журнале Light: Science & Applications .

 

Самая быстрая в мире камера может видеть движение света в замедленной съемке

Ученые из Калифорнийского технологического института и Университета Квебека (UQ) разработали самую быструю в мире камеру, способную снимать рекордные 10 триллионов кадров в секунду.

Невероятно, но система визуализации позволяет исследователям отслеживать движение световых лучей — в форме лазерных импульсов — кадр за кадром, согласно статье, опубликованной в журнале Light: Science & Applications .Эти ультракороткие лазерные импульсы имеют длительность порядка фемтосекунды или одной квадриллионной доли секунды.

«Насколько нам известно, это, безусловно, самая быстрая камера, когда-либо созданная в мире», — сказал Newsweek Джиньян Лян, автор исследования из Лаборатории прикладной вычислительной визуализации UQ.

Скорость, которой добились исследователи, в два раза выше, чем у предыдущего рекордсмена — камеры, разработанной группой шведских ученых, способной снимать 5 триллионов кадров в секунду.

Авторы последнего исследования говорят, что их камера позволяет анализировать взаимодействие между светом и материей с беспрецедентным временным разрешением — способность, которая может найти множество полезных применений во множестве областей, от биомедицины до материаловедения.

Для разработки своей системы команда использовала в качестве отправной точки уже доступную технологию под названием «сжатая сверхбыстрая фотография». Системы CUP способны захватывать 100 миллиардов кадров в секунду, используя так называемую полосовую камеру — инструмент для измерения изменения интенсивности импульса света во времени.

Но, по словам исследователей, одной системы CUP недостаточно для эффективного отображения фемтосекундных лазерных импульсов. В настоящее время измерения, проводимые с помощью ультракоротких лазерных импульсов, необходимо многократно повторять.

«Мы знали, что, используя только фемтосекундную полосовую камеру, качество изображения будет ограниченным», — сказал в своем заявлении Лихонг Ван, директор Лаборатории оптической визуализации Калифорнийского технологического института (COIL) и автор исследования.

«Итак, чтобы улучшить это, мы добавили еще одну камеру, которая получает статичное изображение.В сочетании с изображением, полученным фемтосекундной камерой, мы можем использовать так называемое «преобразование Радона» для получения высококачественных изображений при записи 10 триллионов кадров в секунду». . Цзиньян Лян, Лижэнь Чжу и Лихун В. Ван

Во время первых испытаний сверхбыстрой камеры исследователи смогли получить изображения одного фемтосекундного лазерного импульса на 25 кадрах, снятых с интервалом в 400 фемтосекунд.Не требовалось повторных измерений, в отличие от аналогичных систем. Полученные изображения затем были загружены в компьютерную программу для создания видеоролика, что позволило команде наблюдать за движением пульса в замедленном темпе.

«Это достижение само по себе», — говорится в заявлении Лян. «Но мы уже видим возможности увеличения скорости до одного квадриллиона кадров в секунду!»

Такие скорости могли бы дать новое захватывающее понимание взаимодействий между светом и материей, которые в настоящее время находятся за пределами наших возможностей наблюдения.

«Помимо преимуществ системных инноваций, [система визуализации] позволит напрямую визуализировать многие мгновенные явления, что раньше было невозможно», — сказал Лян. «Несколько возможных применений включают необратимые химические реакции и динамику наноструктур».

Эта статья была обновлена, чтобы включить дополнительные комментарии от Jinyang Liang.

4,4 триллиона выстрелов в секунду (видео)

Каждый год разрабатывается множество удивительных технологических устройств.К сожалению, многие из них проходят незамеченными. Частью проблемы является распространение знаний. Часть проблемы заключается в том, что существует слишком много достижений, поэтому невозможно угнаться за ними всеми.

Возьмем, к примеру, фотокамеру Массачусетского технологического института.

Он может снимать триллион кадров в секунду. Для сравнения, ваша средняя кинокамера снимает всего 24 кадра в секунду. Конечно, наши глаза не в состоянии уследить за чем-то близким к таким скоростям.Глаз и мозг, соединенные вместе (очевидно), обычно могут регистрировать около 1000 кадров в секунду. Так какой смысл иметь камеру, которая может записывать так быстро?

Замедление, конечно.

В видео, показанном ниже, вы можете увидеть кадры с самым быстрым объектом в известной вселенной, светом, путешествующим со скоростью 225 000 км в секунду (140 000 миль/сек) по воде. Хотя кадры записывались всего лишь за доли секунды — ей удается запечатлеть изображение менее чем за две триллионные доли секунды, — исследователи смогли замедлить камеру и увеличить кадры до двадцати секунд.

Интересно, что проект начался потому, что исследователи пытались заглянуть за угол. Это было достигнуто путем захвата отраженного света и последующего вычисления путей отраженного света. Как отмечает Джон Маркофф, «таким образом создаются изображения, исходящие из комнат, которые в противном случае не были бы видны напрямую».

По словам Андреа Фельтен, исследователя, участвовавшего в проекте, «во Вселенной нет ничего, что могло бы выглядеть быстро для этой камеры». Это исследование датируется 2011 годом.

Если вы думаете, что камера впечатляет, то в 2014 году исследователи из Японии разработали кинокамеру, которая может снимать удивительные 4.4 триллиона кадров в секунду.

 Техника известна как «последовательно синхронизированная полностью оптическая картографическая фотография» (STAMP). Работа была опубликована в Nature Photonics. В конечном счете, команда ожидает, что это может быть полезно на автомобильных и полупроводниковых заводах, где камера может помочь лучше понять лазерную обработку. Он также может помочь в области медицины, где он может способствовать развитию ультразвуковой терапии.

Схема с подробным описанием основных компонентов аппарата STAMP.Изображение предоставлено: Nature Photonics

Это примерно в 10 000 раз быстрее, чем любая система, доступная на рынке. Например, Phantom V1610, технология, которая используется в большинстве замедленных видео.

STAMP также был предложен для улучшения изучения химических реакций и теплопроводности, которая движется примерно в шесть раз медленнее скорости света. Тем не менее, должны появиться более практические приложения, поскольку текущий дизайн довольно громоздкий.Команда надеется продолжить свою работу и уменьшить размер камеры, поскольку размер текущего прототипа составляет около метра в квадрате.

Посмотрите на «Фантом» в действии на видео ниже.

Заботитесь о поддержке внедрения чистой энергии? Узнайте, сколько денег (и планеты!) вы могли бы сэкономить, перейдя на солнечную энергию, на UnderstandSolar.com. Зарегистрировавшись по этой ссылке, Futurism.com может получить небольшую комиссию.

Самая быстрая в мире камера может «останавливать время», показывать лучи света в замедленной съемке

Съешьте свое сердце, Гарольд Эдгертон.

Дальний свет

Когда вы нажимаете кнопку на лазерной указке, кажется, что весь ее луч появляется мгновенно. Однако в действительности фотоны выбрасываются, как вода из шланга, только со скоростью, которую невозможно увидеть.

В любом случае, слишком быстро для человеческого глаза.

Исследователи из Калифорнийского технологического института и Университета Квебека изобрели то, что сейчас является самой быстрой камерой в мире, и она делает ошеломляющие 10 триллионов кадров в секунду — этого достаточно, чтобы записать кадры светового импульса, когда он путешествует в космосе.

Заклинание «T-CUP»

Необычная камера, описанная исследователями в статье, опубликованной в понедельник в журнале Light: Science & Applications, , основана на технологии, называемой сжатой сверхбыстрой фотографией (CUP).

CUP может зафиксировать впечатляющие 100 миллиардов кадров в секунду, но, одновременно записывая статическое изображение и выполняя некоторые сложные математические операции, исследователи смогли реконструировать 10 триллионов кадров.

Они называют новую технику T-CUP, и хотя они не говорят, что означает «Т», наши деньги на «триллионе».”

Невероятная скорость

Камера более чем в два раза побила рекорд скорости, установленный в 2015 году камерой, снимавшей 4,4 триллиона кадров в секунду. Его изобретатели надеются, что он будет полезен в биомедицинских исследованиях и исследованиях материалов.

Но они уже обратили внимание на то, чтобы побить свой только что установленный рекорд.

«Это достижение само по себе, — сказал ведущий автор Джиньян Лян в пресс-релизе, — но мы уже видим возможности для увеличения скорости до одного квадриллиона кадров в секунду!»

ПОДРОБНЕЕ:  Самая быстрая в мире камера останавливает время со скоростью 10 триллионов кадров в секунду [ INRS ]

Подробнее о высокоскоростных камерах: см.

Самая быстрая камера: Самая быстрая в мире камера снимает со скоростью 5 трлн кадров в секунду (3 фото + 2 видео) » 24Gadget.Ru :: Гаджеты и технологии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Пролистать наверх