100 miliardów klatek na sekundę. Najszybsza kamera 3D na świecie
Naukowcy z Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego (Caltech) zaprezentowali kamerę 3D zdolną do rejestrowania obrazu z prędkością... 100 miliardów klatek na sekundę. To kolejne imponujące osiągnięcie zespołu Lihong Wanga, który przed kilkoma miesiącami ogłosił powstanie jeszcze szybszej kamery, ale rejestrującej obraz 2D.
Najpierw w maju bieżącego roku grupa pracująca pod kierunkiem Wanga zaprezentowała kamerę nagrywającą obraz 2D z prędkością... 70 bilionów klatek na sekundę. To wystarczająco szybko, by zarejestrować przesuwający się promień światła. Teraz uczeni, korzystając z tej samej technologii skompresowanej superszybkiej fotografii (compressed ultrafast photography – CUP) zbudowali kamerę, która nagrywa obraz 3D z prędkością 100 miliardów klatek na sekundę. Wykorzystuje one technikę nazwaną jednokrotną stereopolarymetryczną skompresowaną superszybką fotografią (single-shot stereo-polarimetric compressed ultrafast photography – SP-CUP).
W technologii CUP wszystkie ramki obrazu rejestrowane są w jednym momencie. Technologia SP-CUP działa niemal identycznie, z tym, że dodano do niej możliwość rejestrowania obrazu stereo. Mamy jeden zestaw soczewek, ale działają one jak dwie połówki, z których każda rejestruje obraz pod nieco innym kątem. To działa podobnie, jak nasze oczy, wyjaśnia Wang.
Jednak w przeciwieństwie do ludzkich oczu kamera rejestruje polaryzację światła. Zjawisko polaryzacji jest powszechnie wykorzystywane od ekranów LCD po okulary przeciwsłoneczne i specjalistyczne kamery służące do wykrywania defektów w materiałach czy rejestrowania kształtu molekuł.
Wang mówi, że technika SP-CUP, dzięki połączeniu bardzo szybkiego rejestrowania obrazów 3D i wykorzystaniu polaryzacji będzie przydatna w wielu zastosowaniach naukowych. Uczony szczególną nadzieję wiąże z jej wykorzystaniem do badania sonoluminescencji, zjawiska, w wyniku którego fale dźwiękowe tworzą niewielkie bąble w wodzie i innych płynach. Gdy bąble gwałtownie znikają, dochodzi do emisji światła. Niektórzy uważają sonoluminescencję za jedną z największych tajemnic fizyki. Gdy bąbel się zapada, w jego wnętrzu pojawia się tak wysoka temperatura, że dochodzi do emisji światła. Cały proces jest niezwykle tajemniczy, gdyż zachodzi bardzo szybko. Ciekawi jesteśmy, czy nasza kamera pozwoli na jego zbadanie.
Komentarze (5)
Jajcenty, 16 listopada 2020, 22:42
Już przy 100 mld fps światło przebywa 3 mm pomiędzy ujęciami, przy 7e13 fps przebywa zaledwie 4 mikrometry. Jak się taki materiał potem ogląda klatka po klatce, to się trzeba w spację naklupać, aż się zetrze
radar, 17 listopada 2020, 12:14
A właśnie miałem pisać, że po co to nagrywać z taką prędkością jak potem trzeba to oglądać w przyśpieszeniu x1000?
A ja pomyślałem o nowej wersji eksperymentu z paradoksem obserwatora...
Jajcenty, 17 listopada 2020, 12:45
Zwykle pomaga, ale weźmy wolniejszą opcję 100 mld FPS i powiedzmy że sprzęt umie wyświetlać 100 FPS wówczas na zapałce potrzebujesz 1e11/1e2 = 1e9 sekund żeby zobaczyć 1 sekundę materiału. To zaledwie 33 lata
. Zaczyna mnie ciekawić na czym oni to będą oglądać....
Ale jak? To przecież i tak pośrednia obserwacja - rejestrowane są fotony 'wtórne'
cyjanobakteria, 17 listopada 2020, 12:52
Tak samo jak z rozdzielczością ekranów. Masz 4k, ale trzeba dać mnożnik 2x, żeby było coś widać na pulpicie
Przypomniało mi się o symulacji zapadania się jądra w supernowej, której pierwsze 50ms było liczone przez superkomputer przez kilka miesięcy
Pamiętam, że osiągnęli "standing accretion shock instability" i na tym skończyła się symulacja. Koszmarne ilości masy przemieszczały się z niewiarygodną prędkością w ciągu milisekund.
radar, 17 listopada 2020, 13:26
Ciekawe jest też to...