3DNews Технологии и рынок IT. Новости на острие науки Самая быстрая в мире камера снимает со с… Самое интересное в обзорах 05.05.2020 [10:58], Геннадий Детинич 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. pstocks/Depositphotos Группа исследователей из Caltech опубликовала в журнале Nature Communications статью (она доступна по ссылке), в которой рассказала об улучшенной технологии скоростной съёмки. 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. Источник: Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER. Материалы по теме Постоянный URL: https://3dnews.ru/1010128 Рубрики: Новости Hardware, сенсоры и сенсорные системы, на острие науки, Теги: скорость записи, учёные, съёмка, видео, физика ← В прошлое В будущее → |
Это не первый прорыв учёных из Калифорнийского технологического на данном направлении. Руководит исследованиями специалист института Лихонг Ван (Lihong Wang).
Также технология CUSP может быть использована для исследования сверхбыстрого мира фундаментальной физики и для создания более компактной и чувствительной электроники.Самая быстрая камера в мире на сегодняшний день снимает со скоростью 70 триллионов кадров в секунду » DailyTechInfo
Наилучшие модели камер, устанавливаемых в современных смартфонах, могут снимать в режиме замедленной съемки со скоростью более 1000 кадров в секунду, скорость же профессиональных специализированных камер может уже исчисляться несколькими тысячами и десятками тысяч кадров в секунду.
Но все эти цифры выглядят весьма бледно по сравнению со скоростью, обеспечиваемой новым нынешним абсолютным рекордсменом, самой быстрой камерой в мире на сегодняшний день, скоростью съемки которой составляет ошеломляющие 70 триллионов кадров в секунду. И да, эта камера уже достаточно быстра для того, чтобы она могла запечатлеть движение волн света.
Основой новой камеры является технология CUSP (compressed ultrafast spectral photography), разработанная в Калифорнийском технологическом институте. Как можно догадаться, она, эта технология, не имеет ничего общего с традиционными методами фото- и видеосъемки. В технологии CUSP используются чрезвычайно короткие импульсы лазерного света, длительность каждого из которых составляет около одной фемтосекунды, одной квадриллионной доли секунды.
Специальная оптическая система дробит и без того короткие импульсы света на еще более короткие. И каждый импульс этого света освещает объект, что фиксируется специализированным сверхскоростным датчиком камеры, который вырабатывает изображение с максимальной скоростью в 70 триллионов кадров в секунду.
Основой технологии CUSP является разработанная ранее технология CUP (compressed ultrafast photography), при помощи которой в 2014 году была получена скорость съемки в 100 миллиардов кадров в секунду. А к 2018 году, за счет использования более продвинутого варианта под названием T-CUP, скорость съемки удалось увеличить до отметки в 10 триллионов кадров в секунду. Новая же технология CUSP обеспечивает еще в 7 раз большую скорость съемки, и при ее помощи ученые надеются увидеть некоторые самые высокоскоростные аспекты мира фундаментальной физики.
«Мы полагаем, что новая камера найдет применение там, где требуется съемка чрезвычайно быстрых явлений, таких, как процесс распространения световых волн, процессы ядерного синтеза, перемещение фотонов внутри биологических тканей, флуоресцентный распад молекул биологического происхождения и многое другое» — пишут исследователи.
И в заключение следует отметить, что технологии CUP/T-CUP/CUSP являются далеко не единственными технологиями высокоскоростной видеосъемки.
Ключевые слова:
Камера, Скорость, Съемка, Импульс, Лазер, Технология, CUSP, CUP
Первоисточник
Другие новости по теме:
Добавить свое объявление
Загрузка…
Самая быстрая камера в мире | Самая мощная камера 10 триллионов кадров в секунду
- Ученые разработали новую камеру, способную снимать колоссальные 70 триллионов кадров в секунду.
- Один из изобретателей называет новый процесс сжатой сверхбыстрой спектральной фотографией или CUSP.
- Исследование опубликовано в выпуске Nature Communications от 29 апреля.
Несмотря на то, что камеры позволяют нам наблюдать явления, которые в противном случае остались бы незамеченными, их скорость изображения по-прежнему фундаментально ограничивает нашу способность видеть, ну, все . Теперь ученые из Калифорнийского технологического института надеются это изменить.
Обязательная к прочтению статья
- Как делать потрясающие фотографии звезд
В новой статье, опубликованной в журнале Nature Communications , ученые излагают новую технику визуализации, которая может запечатлеть ошеломляющие 70 триллионов кадров в секунду.
Предыдущие разработки в области визуализации, основанные на кремниевых датчиках, обеспечили скорость до миллионов кадров в секунду, говорит Лихонг Ван, профессор медицинской инженерии и электротехники в Калифорнийском технологическом институте.
0008 Популярная механика . Но этого все еще недостаточно, чтобы наблюдать и документировать некоторые из самых мимолетных диковинок в нашем физическом мире, от ядерного синтеза до ультракоротких импульсов света порядка пикосекунд (10 −12 секунд) и флуоресцентных радиоактивный распад молекул.
Ученые обычно изучают эти сверхбыстрые события, запуская желаемое событие несколько раз и неоднократно наблюдая за ним через разные промежутки времени. Этот нелинейный подход, часто используемый для изучения химических реакций, называется методом накачки-зонда. Несмотря на то, что это умно, по-прежнему невозможно визуализировать изображения сверхбыстрых событий в реальном времени, а это означает, что от этого могут выиграть только повторяющиеся задачи.
Nature Communications
Техника Вана, которую он называет сжатой сверхбыстрой спектральной фотографией (CUSP), использует короткие импульсы лазерного света, каждый из которых длится всего одну фемтосекунду или одну квадриллионную долю секунды.
Проще всего представить расширенный процесс в два этапа: визуализация и освещение.
Сначала, на этапе формирования изображения, система сменных объективов захватывает сцену, разделяя световой путь на два отдельных потока. На одном из этих путей внешняя камера фиксирует нерассеянное изображение. В другом цифровое микрозеркальное устройство кодирует изображение в псевдослучайный бинарный шаблон и передает его на входной порт линейной камеры, которая измеряет изменение интенсивности импульса света.
Полосовые камеры в основном используются в лидарных системах, которые беспилотные автомобили используют, чтобы «видеть» окружающий мир.
Связанная история
- Решение проблемы с объективом камеры 2000-летней давности
В секции освещения светоделитель разбивает лазерный импульс на серию более мелких колебаний. Каждая из меньших пульсаций запускает датчик в камере, делающий изображение.
Это происходит 70 триллионов раз в секунду.
Хотя это огромная цифра, каждый кадр на самом деле содержит лишь небольшой объем данных.
«Думайте об этом как о фильме: частота фильма не так велика, поэтому общее количество кадров не так велико», — говорит Ван. «Это как атомная бомба, ядерный синтез. Вся энергия всегда сохраняется, так что это быстро закончится».
Это не первая попытка Вана создать молниеносную визуализацию. Усилия CUSP фактически основаны на его более ранней работе над фазочувствительной сжатой сверхбыстрой фотографией (pCUP). Этот метод может снимать изображения света, движущегося в замедленном темпе со скоростью 10 триллионов кадров в секунду.
Но последняя разработка примерно в семь раз лучше, и в этом вся разница. «Мы получаем больше мелких деталей. В старой версии было не очень хорошо видно», — говорит Ван.
Подробнее в Camera Tech
- HD-камеры могут быть именно тем, что нужно танкам
- На суперкаре камеры заставят вас двигаться быстрее
- Новая камера iPhone 11 Pro — монстр
Некоторые национальные лаборатории уже используют прошлые версии технологии визуализации Wang, так что это только вопрос времени, когда то же самое произойдет с новой и улучшенной установкой.
Единственным препятствием является то, что устройство «не такое уж и дешевое», говорит Ван. Но исследователи могут использовать ту же самую установку с более дешевой камерой, чтобы получить удовлетворительные высокоскоростные результаты, но не такие быстрые, как оригинал.
Насколько быстрой будет его следующая камера?
«Я не думаю, что кто-то еще знает предел», — говорит Ван. «Трудно спроектировать, где мы можем достичь».
Кортни ЛиндерЗаместитель редактора
До прихода в Pop Mech Кортни работала репортером по технологиям в газете своего родного города Pittsburgh Post-Gazette. Она выпускница Университета Питтсбурга, где изучала английский язык и экономику. Ее любимые темы включают, помимо прочего, гигантский кальмар, панк-рок и робототехнику. Она живет в пригороде Филадельфии со своим партнером, своей черной кошкой и башнями из книг.
Самая быстрая в мире камера снимает 70 триллионов кадров в секунду
Электроника
Просмотр 2 изображений
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 со скоростью 70 Ткад/с The paper/Caltech (CC BY 4.
0)
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 снимать со скоростью 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.