Самая скоростная камера в мире: Самая быстрая в мире камера снимает со скоростью 5 трлн кадров в секунду (3 фото + 2 видео) » 24Gadget.Ru :: Гаджеты и технологии — Primelens.ru-Зеркальные Фотоаппараты,Компактные Фотоаппараты,Видеокамеры,Объективы,Фотовспышки, и Аксессуары в Москве.

Самая скоростная камера в мире: 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.

Создана самая быстрая камера в мире

Замедленная съемка – это всегда забавная вещь, за которой приятно наблюдать. Однако мало кто в действительности понимает, чего стоит возможность запечатлевать столь медленную съемку при сохранении изначального качества линз. Сегодня талантливая команда из исследовательского института Caltech совместно с коллегами из Института INRS представили широкой общественности прототип самой быстрой камеры в мире – способной снимать более 10 триллионов кадров в секунду, что при такой высокой скорости позволяет пользователю наблюдать взаимодействие между светом и материей на нано-уровне. Впрочем, эта разработка не является первой в подобном сегменте техники.

Предыдущий рекорд по скорости ультрабыстрой съемки принадлежал шведской команде специалистов, которые сумели создать камеру, делающую более 4.4 триллионов кадров в секунду – таким образом, установив новую планку. Текущая итерация камеры превышает показатель более чем в два раза, что становится возможным благодаря использованию технологии компрессированной ультрабыстрой фотографии или CUP. Именно она позволяет производить расчеты съемок в фемтосекундах – одна фемтосекунда равняется одной квадриллионной секунды.

Чтобы добиться более высокой частоты, специалисты применили технологию под названием радонной трансформации – данная технология позволяет производить сбор информации на нано-уровне, при этом им удалось стабилизировать и обычную, статическую камеру. В итоге их система представляет собой смешанный тип камеры, у которой существует обычный тип захвата изображения и ультра-скоростной.

Данный режим позволяет комбинировать нано-уровень и обычный при создании изображения – что и выражается в возможности добиваться частоты и скорости кадров в 10 триллионов в секунду. Специалисты указывают, что их прототип камеры-рекордсмена пока что еще находится в состоянии тестирования, но даже когда он будет выпущен, он все равно будет предназначен преимущественно для специальных применений в лабораториях и подобных учреждениях. Таким образом, пока остается дожидаться конечного результата.

T-CUP: самая быстрая в мире камера снимает 10 триллионов кадров в секунду

Новая технология сверхскоростной фотографии (T-CUP) со скоростью 10 триллионов кадров в секунду позволяет захватывать любое событие с интервалом кадра 100 фемтосекунд. Он может быть использован для изучения взаимодействия между веществом и светом с беспрецедентным временным разрешением.

Методы насоса-зонда позволяют нам фиксировать переходные процессы посредством повторных измерений. Тем не менее некоторые динамики либо не повторяются, либо трудно воссоздать. Например, ударные волны при лазерных повреждениях, рассеяние света в тканях и необратимые кристаллические химические реакции.

Даже если вы воссоздаете эти явления, они будут иметь значительные вариации выстрела и низкий уровень возникновения. Методы с насосом-зондом не смогут обеспечить приличную точность и производительность.

Чтобы преодолеть эти ограничения, в последние годы были созданы многочисленные методы однократной съемки (захвата всего процесса в режиме реального времени без воссоздания события). Они могут захватывать двухмерные переходные сцены в оптическом диапазоне со скоростью более 100 миллионов кадров в секунду.

Однако, чтобы эффективно фиксировать такие события, некоторые резкие изменения интенсивности и ширины ультракороткого лазерного импульса требуют воздействия фемтосекундного масштаба. Пока что существующие методы сверхбыстрой визуализации требуют повторения события или борьбы за достижение необходимого времени экспозиции.

Мировой рекорд скорости обработки изображений в реальном времени

Чтобы усовершенствовать эту концепцию, ученые из Исследовательского института в Квебеке, Канада, создали однократную сверхскоростную фотографию со скоростью 10 триллионов кадров в секунду (T-CUP), которая фиксирует любое событие с интервалом кадра 100 фемтосекунд. Это уменьшает количество проекций, необходимых для воссоздания высококачественного трехмерного пространственно-временного куба данных.

Качество изображения не будет лучше, если вы используете только камеру с фемтосекундной полосой. Вот почему они добавили еще одну камеру для захвата статического изображения. Затем они объединили изображения, снятые обеими камерами, и применили преобразование Радона (интегральное преобразование, используемое для восстановления более качественных изображений), чтобы получить высококачественные изображения, записывая 10 триллионов кадров в секунду.

Многочисленные переходные процессы могут не отражаться интенсивностью света. Таким образом, возможность измерения другого оптического контраста, такого как фаза и поляризация, улучшит область применения этой методологии.

В этом исследовании 4 фундаментальных оптических явления (перечисленных ниже) были отображены в режиме реального времени, и T-CUP успешно зарегистрировал пространственную фокусировку одного пикосекундного импульса.

Луч пронесся по поверхности
Пространственная фокусировка
Расщепляющий
Отражение

Когда эта камера использовалась впервые, она побила мировой рекорд, записав событие с одним фемтосекундным лазерным импульсом в режиме реального времени. Она снимала 25 кадров каждые 400 фемтосекунд и детализировала интенсивность светового импульса, форму и угол наклона.

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

Эта камера снимает 10 триллионов кадров в секунду

Замедленное видео всегда было забавно смотреть. Но сейчас самая быстрая в мире камера, разработанная исследователями из Caltech и INRS, вытесняет всех конкурентов, захватывая мир ошеломляющими 10 триллионами кадров в секунду — достаточно быстро, чтобы исследовать наномасштабные взаимодействия между светом и веществом.

Это даже лучше чем микроскоп – камера, с помощью которой теперь можно смотреть наномир

В прошлом году верх принадлежал шведской команде с 5-триллионной fps-камерой , что само по себе улучшило более раннюю 4,4-триллионов кадров в секунду . Новая камера удваивает данные предыдущего рекордсмена, что может облегчить просмотр в наномасштабном мире с более высоким «временным» разрешением.

Какой принцип работы камеры?

Данная камера способна захватывать то, что происходит со сверхбыстрыми лазерными импульсами, которые происходят в масштабе фемтосекунд. Фемтосекунда, для справки, составляет одну квадриллионную долю секунды.

Таким образом, команда построила это супер-устройство на этой технологии, объединив фемтосекундную полосу камеры и статическую камеру и запуская ее с помощью технологии сбора данных, известной как преобразование Радона. Эта усовершенствованная система была названа T-CUP.

«Мы знали, что, используя только фемтосекундную полосу, качество изображения будет ограничено», — говорит Лихонг Ван, ведущий автор исследования. «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.

Самое подробное фото светового импульса из всех существующих

Для первого теста камера доказала свою ценность на 5 с плюсом, захватив один фемтосекундный импульс лазерного излучения, записав 25 изображений, каждое из которых было разделено на 400 фемтосекунд. Благодаря этому процессу команда могла видеть изменения формы, интенсивности и угла наклона светового импульса в гораздо более медленном движении, чем когда-либо прежде.

Это может помочь нам увидеть все более короткие события, которые в конечном итоге могут раскрыть новые секреты в сверхбыстрых сферах физики и биологии. И, конечно же, команда не планирует останавливаться на уровне 10 триллионов кадров в секунду.

«Это само по себе достижение», — говорит Цзинян Лян, ведущий автор исследования. «Но мы уже видим возможности для увеличения скорости до одного квадриллиона кадров в секунду!»

Chronos 1.4 — самая быстрая высокоскоростная камера в мире

Канадский стартап Kron Technologies запустил кампанию на Kickstarter на сбор средств для запуска производства самой быстрой высокоскоростной камеры в мире Chronos 1.4, которая делает 21 600 кадров в секунду. Кампания стартовала 23 ноября 2016 года. В запасе у стартаперов ещё 22 дня.

Самая быстрая высокоскоростная камера в мире Chronos 1.4 привлекла неимоверный интерес инвесторов, поэтому её создатели собрали необходимую сумму для запуска производства всего за 5 часов! Стартаперы просили на свою разработку 65 000 канадских долларов (или около $46 600). Суммарный объём инвестиций на момент написания материала составил 335 779 канадских долларов.

Первым инвесторам самая быстрая высокоскоростная камера в мире Chronos 1.4 обойдётся от $2 500. Поставки начнутся марте 2017 года. Камера Kron Technologies на порядок дешевле профессиональных решений, поддерживающих высокую скорость съёмки, а по своим размерам она сопоставима с недорогой зеркалкой.

Камера Chronos 1.4 снимает видео с максимальным разрешением 1 280 × 1 024 со скоростью 1 057 кадров в секунду. При разрешении 720p скорость вырастает до 1 500 кадров в секунду. На минимальном разрешении 640 × 96 скорость съёмки достигает 21 649 кадров в секунду.

Высокоскоростная камера Chronos 1.4 имеет пропускную способность 1,4 гигапикселя в секунду. Как отмечает разработчик, из-за высокой скорости память заполняется очень быстро. Камера доступна в версии с 8 и 16 ГБ встроенной памяти, которой хватает всего для 4 и 8 секунд съёмки высокоскоростного видео. Цена Chronos 1.4 с 16 ГБ флэш-памяти равна $2 999. После старта производства высокоскоростные камеры «Хронос» будут продаваться по цене $3 939 и $4 189 за версию с 8 и 16 ГБ соответственно. Также компания Kron Technologies предлагает наборы камер с объективами — они стоят от $3 249.

Самая быстрая высокоскоростная камера Chronos 1.4 получила КПОМ-сенсор размером 8,45 × 6,76 мм и размером пикселя 6,6 мкм. На борту имеется 5,0-дюймовый экран с разрешением 840 × 480 пикселей. Камера совместима с объективами CS Mount с помощью специального передника. Есть также переходники для оптики Nikon F, Canon EF и PL. Устройство выполнено в алюминиевом корпусе с большим количеством портов для исключения проблем с совместимостью.

Видео | Камера Chronos 1.4 | Комплектация, характеристики

Видеосъемка высокоскоростной камерой Chronos 1.4

Фото | Самая быстрая высокоскоростная камера Chronos 1.4

Самая быстрая камера в мире | Самая мощная камера 10 триллионов кадров в секунду

Синан Саглам / EyeEmGetty Images

Ученые разработали новую камеру, способную снимать колоссальные 70 триллионов кадров в секунду.
Один из изобретателей назвал новый процесс сжатой сверхбыстрой спектральной фотографией или CUSP.
Исследование появится в выпуске журнала Nature Communications от 29 апреля.

Поскольку камеры позволяют нам наблюдать явления, которые в противном случае остались бы незамеченными, скорость их изображения все еще существенно ограничивает нашу способность видеть, ну, все .Теперь ученые из Калифорнийского технологического института надеются изменить это.

В новой статье, опубликованной в журнале Nature Communications , ученые описывают новую технику визуализации, которая может захватывать ошеломляющие 70 триллионов кадров в секунду.

Предыдущие разработки в области визуализации, основанные на кремниевых сенсорах, открыли скорость до миллионов кадров в секунду, говорит Лихонг Ван, профессор медицинской техники и электротехники в Калифорнийском технологическом институте, Popular Mechanics .Но этого все еще недостаточно для того, 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 ламп. радиоактивный распад молекул.

Ученые обычно изучают эти сверхбыстрые явления, многократно вызывая желаемое событие и многократно наблюдая его через другое временное окно. Этот нелинейный подход, часто используемый для изучения химических реакций, называется методом «накачка-зонд».Хотя это умно, по-прежнему невозможно визуализировать изображения сверхбыстрых событий в реальном времени, а это значит, что от этого могут выиграть только повторяющиеся задачи.

Nature Communications

Ванга, который он называет сжатой сверхбыстрой спектральной фотографией (CUSP), использует короткие импульсы лазерного света, длительность каждого из которых составляет всего одну фемтосекунду или одну квадриллионную долю секунды. Проще всего представить себе продвинутый процесс в два этапа: визуализация и освещение.

Во-первых, на этапе визуализации система сменных линз захватывает сцену под рукой, разделяя световой путь на два отдельных потока. На одном из этих путей внешняя камера фиксирует недиспергированное изображение. С другой стороны, цифровое микрозеркальное устройство кодирует изображение в псевдослучайный двоичный образец и передает его на входной порт полосовой камеры, которая измеряет изменение в импульсе интенсивности света.

Streak-камеры в основном используются в лидарных системах, которые используют беспилотные автомобили, чтобы «видеть» окружающий мир.

В секции освещения светоделитель разбивает лазерный импульс на серию более мелких колебаний. Каждая из более мелких пульсаций включает датчик в камере, снимающий изображение. Это происходит 70 триллионов раз в секунду.

Хотя это огромная цифра, на самом деле каждый кадр содержит только небольшой объем данных.

«Думайте об этом как о фильме: частота фильма не такая большая, поэтому общее количество кадров не такое большое», — говорит Ван. «Это похоже на атомную бомбу, ядерный синтез.Полная энергия всегда сохраняется, поэтому она быстро закончится ».

Это не первый набег Вана на молниеносную визуализацию. Усилия CUSP фактически основаны на его более ранней работе по фазочувствительной сжатой сверхбыстрой фотографии (pCUP). Это Метод может делать снимки света, движущегося в замедленном темпе со скоростью 10 триллионов кадров в секунду.

Но последнее достижение примерно в семь раз лучше, и это имеет решающее значение. «Мы получаем больше мелких деталей. Используя старую версию, вы не могли хорошо видеть », — говорит Ван.

Некоторые национальные лаборатории уже используют предыдущие версии технологии визуализации Ванга, так что это лишь вопрос времени, когда то же самое произойдет с новой и улучшенной установкой. Единственное препятствие — это то, что устройство «не так уж и дешево», — говорит Ван. Но исследователи могут использовать ту же самую точную настройку с более дешевой камерой для получения удовлетворительных результатов на высокой скорости, но не так быстро, как оригинал.

Итак, насколько быстрой будет его следующая камера?

«Я не думаю, что кто-то еще знает предел», — говорит Ван.«Трудно спроецировать то, чего мы можем достичь».

Кортни Линдер Главный редактор До прихода в Pop Mech Кортни работала репортером в газете своего родного города Pittsburgh Post-Gazette.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io
Самая быстрая камера в мире фиксирует 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 совершенно бледнеет по сравнению с новым рекордсменом самой быстрой камеры в мире, которая может похвастаться ошеломляющей скоростью 70 триллионов кадров в секунду. Этого достаточно, чтобы улавливать движущиеся световые волны.
Разработанная в Калифорнийском технологическом институте технология называется сверхбыстрой спектральной фотографией со сжатием (CUSP).Как и следовало ожидать от невероятной частоты 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 секунды.
Система оптики разбивает эти импульсы на еще более короткие вспышки. Затем каждый из этих импульсов попадает на специальный датчик камеры, 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 Вангом.Первоначальная версия, известная как сжатая сверхбыстрая фотография (CUP), обеспечивала максимальную скорость 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-КУБОК.
Теперь, в семь раз быстрее, чем это, Ван и его команда полагают, что технология CUSP может быть использована для исследования сверхбыстрого мира фундаментальной физики и создания более компактной и чувствительной электроники.
«Мы представляем приложения в большом количестве чрезвычайно быстрых явлений, таких как распространение ультракороткого света, распространение волн, ядерный синтез, перенос фотонов в облаках и биологических тканях, а также флуоресцентный распад биомолекул», — говорит Ван.
Другие команды используют различные типы технологий для записи этих мимолетных событий на высокой скорости. Японские исследователи обработали 4,4 триллиона кадров в секунду в 2014 году, а шведская команда превысила 5 триллионов в 2017 году.
Новое исследование было опубликовано в журнале Nature Communications .
Источник: Caltech
Рекордсмен: самая быстрая в мире камера снимает со скоростью 70 ТРИЛЛИОНОВ кадров в секунду!
Вы думаете, что iPhone 11 Pro работает довольно быстро с медленным видео FullHD со скоростью 240 кадров в секунду? Ну, честно говоря, мы тоже.Но теперь эта фигура уменьшилась до такой степени, что она выглядит такой же медлительной, как астматический слизняк на катке.
Получив новый титул «самой быстрой камеры в мире», это чудо фототехники со скоростью 70 триллионов кадров в секунду затмевает положительно обычную скорость серийной съемки 10 триллионов кадров в секунду, достигнутую предыдущим рекордсменом. Честно говоря, семикратное увеличение скорости по сравнению с феноменально высокой частотой кадров просто ошеломляет. Обычно рекорды бьют постепенно, поскольку человечество постепенно раздвигает границы того, что технически и физически возможно, но не здесь.
Теперь я знаю, о чем вы думаете. Что может потребовать такой безумно высокой частоты кадров? Что ж, эта камера не предназначена для съемки финала 100-метрового спринта на Олимпиаде в Токио, это точно. Скорее, мы говорим о внешних границах физики — о регистрации импульсов нейронов, ударных волн, ядерного синтеза и движения самих световых волн.
Говорят, ничто не может быть быстрее скорости света, но эта камера удивительно близко. Чтобы представить это в перспективе, эта камера способна захватить около 230 отдельных кадров за время, необходимое самому свету, чтобы пройти один миллиметр.Ни слова не упоминается о том, с каким разрешением снимаются эти кадры, и даже если такой основной показатель производительности камеры имеет отношение к такому экзотическому оборудованию.
(Изображение предоставлено Caltech)
Создано исследователями Caltec — компанией с опытом производства камер со скоростью «триллион + кадров в секунду» — в этой новейшей молниеносной камере используется сжатая сверхбыстрая спектральная фотография. Он сочетает в себе лазер, излучающий короткие импульсы лазерного света, длящиеся всего одну квадриллионную долю секунды, с оптикой, которая разбивает каждый отдельный импульс на серию еще более коротких световых импульсов, каждый из которых способен создавать изображение в камере.
Это хорошо проиллюстрировано на приведенной ниже анимации, где над названием производителя камеры вспыхивает световой импульс. График слева показывает импульс, снятый со скоростью 10 триллионов кадров в секунду, тогда как новая камера фиксирует правую графику с заметно более плавной скоростью 70 триллионов кадров в секунду. Сам импульс длится всего 1,5 пикосекунды, или 0,0000000000015 секунд. Это почти так же кратко, как * вставьте сюда имя политика * объем внимания.
(Изображение предоставлено Caltech)
Теперь мы хотели бы попробовать поставить одну из этих камер в нашу лабораторию для полного обзора DCW, однако создание подходящего испытания ядерного синтеза для фотографирования может не вызвать восторженного отклика со стороны нашего здоровья. и отдел безопасности!
Источник: Petapixel
Подробнее:
Как снимать звездные следы
7 самых светосильных объективов, которые можно купить
Самый большой в мире объектив — громадный

9010 камера размером с песчинку

делает 1 триллион кадров в секунду прозрачных объектов и явлений

Чуть более года назад Лихонг Ван из Калифорнийского технологического института разработал самую быструю камеру в мире — устройство, способное делать 10 триллионов снимков в секунду.Он настолько быстр, что может даже запечатлеть свет, движущийся в замедленном темпе.

Но иногда просто поспешности недостаточно. В самом деле, даже самая быстрая камера не может делать снимки того, чего не видит. С этой целью Ван, профессор медицинской инженерии и электротехники Брена, разработал новую камеру, которая может делать до 1 триллиона снимков в секунду прозрачных объектов. Статья о камере опубликована в номере журнала Science Advances от 17 января.

Технология камеры, которую Ван назвал фазочувствительной сжатой сверхбыстрой фотографией (pCUP), может снимать на видео не только прозрачные объекты, но и более эфемерные вещи, такие как ударные волны и, возможно, даже сигналы, проходящие через нейроны.

Ван объясняет, что его новая система визуализации сочетает в себе систему высокоскоростной фотографии, которую он ранее разработал, со старой технологией, фазово-контрастной микроскопией, которая была разработана для обеспечения лучшего изображения объектов, которые в основном прозрачны, таких как клетки, которые в основном состоят из воды. .

Фазово-контрастная микроскопия, изобретенная почти 100 лет назад голландским физиком Фрицем Зернике, работает за счет того, что световые волны замедляются и ускоряются при попадании в различные материалы. Например, если луч света проходит через кусок стекла, он замедляется при входе в стекло, а затем снова ускоряется при выходе. Эти изменения скорости изменяют время волн. С помощью некоторых оптических приемов можно отличить свет, прошедший через стекло, от света, который не прошел, и стекло, хотя и прозрачное, становится намного легче увидеть.

«Мы адаптировали стандартную фазово-контрастную микроскопию так, чтобы она обеспечивала очень быстрое получение изображений, что позволяет нам получать изображения сверхбыстрых явлений в прозрачных материалах», — говорит Ван.

Часть системы с быстрым формированием изображений состоит из того, что Ван назвал сверхбыстрой технологией кодирования без потерь со сжатием (LLE-CUP). В отличие от большинства других технологий сверхбыстрой видеосъемки, которые последовательно снимают серию изображений при повторении событий, система LLE-CUP делает один снимок, фиксируя все движения, которые происходят в течение времени, необходимого для завершения съемки.Поскольку сделать один снимок намного быстрее, чем сделать несколько снимков, LLE-CUP способна фиксировать движение, такое как движение самого света, которое слишком быстро, чтобы его можно было получить с помощью более типичных технологий камеры.

В новой статье Ван и его коллеги-исследователи демонстрируют возможности pCUP, отображая распространение ударной волны через воду и лазерного импульса, проходящего через кусок кристаллического материала.

Ван говорит, что технология, хотя и находится на ранней стадии своего развития, в конечном итоге может найти применение во многих областях, включая физику, биологию или химию.

«По мере прохождения сигналов через нейроны происходит небольшое расширение нервных волокон, которое мы надеемся увидеть. Если у нас есть сеть нейронов, возможно, мы сможем увидеть их связь в реальном времени», — говорит Ван. Кроме того, говорит он, поскольку известно, что температура изменяет фазовый контраст, система «может отображать, как фронт пламени распространяется в камере сгорания».

Статья, описывающая pCUP, называется «Фазочувствительное изображение прозрачных объектов с пикосекундным разрешением за один снимок.«Соавторами являются Тэу Ким, научный сотрудник медицинской инженерии, а также Цзиньян Лян и Лижэнь Чжу, оба из которых ранее работали в Калифорнийском технологическом институте.

Финансирование исследования было предоставлено Национальными институтами здравоохранения. Лихонг Ван является аффилированным членом факультета с Институт нейробиологии им. Тяньцяо и Крисси Чен в Калифорнийском технологическом институте.

Самая быстрая в мире камера фиксирует время со скоростью 10 триллионов кадров в секунду

Что происходит, когда новая технология настолько точна, что работает в масштабе, превышающем наши возможности характеризации? Например, лазеры, используемые в INRS, производят ультракороткие импульсы в фемтосекундном диапазоне (10 ^-15 с), что слишком мало для визуализации. «Хотя некоторые измерения возможны, ничто не сравнится с четким изображением», — говорит профессор INRS и специалист по сверхбыстрой визуализации Джиньян Лян. Он и его коллеги под руководством Лихонга Ванга из Caltech разработали то, что они называют T-CUP: самую быструю камеру в мире, способную снимать 10 триллионов (10 ¹³) кадров в секунду (рис.1). Эта новая камера позволяет буквально останавливать время, чтобы увидеть явления — и даже свет — в чрезвычайно замедленной съемке.

В последние годы соединение инноваций в нелинейной оптике и визуализации открыло двери для новых и высокоэффективных методов микроскопического анализа динамических явлений в биологии и физике. Но для использования потенциала этих методов требуется способ записи изображений в реальном времени с очень коротким временным разрешением — за одну экспозицию.

При использовании современных методов визуализации измерения, выполненные с помощью ультракоротких лазерных импульсов, необходимо повторять много раз, что подходит для некоторых типов инертных образцов, но невозможно для других, более хрупких. Например, стекло с лазерной гравировкой может выдержать только один лазерный импульс, поэтому на получение результатов остается менее пикосекунды. В таком случае метод визуализации должен иметь возможность фиксировать весь процесс в реальном времени.

Сверхбыстрая фотосъемка со сжатием (CUP) была хорошей отправной точкой.При скорости 100 миллиардов кадров в секунду этот метод приблизился, но не соответствовал спецификациям, необходимым для интеграции фемтосекундных лазеров. Чтобы улучшить концепцию, была разработана новая система T-CUP на основе фемтосекундной стрик-камеры, которая также включает в себя тип сбора данных, используемый в таких приложениях, как томография.

«Мы знали, что при использовании только фемтосекундной полосковой камеры качество изображения будет ограничено», — говорит профессор Лихонг Ван, профессор медицинской инженерии и электротехники Брена в Калифорнийском технологическом институте и директор лаборатории оптических изображений Калифорнийского технологического института (COIL).«Чтобы улучшить это, мы добавили еще одну камеру, которая получает статическое изображение. В сочетании с изображением, полученным с помощью фемтосекундной полосовой камеры, мы можем использовать так называемое преобразование Радона для получения высококачественных изображений при записи десяти триллионов кадров в секунду. »

Установив мировой рекорд скорости визуализации в реальном времени, T-CUP может использоваться в микроскопах нового поколения для биомедицины, материаловедения и других приложений. Эта камера представляет собой фундаментальный сдвиг, позволяющий анализировать взаимодействия между светом и веществом с беспрецедентным временным разрешением.

При первом использовании сверхбыстрая камера открыла новые горизонты, зафиксировав временную фокусировку одиночного фемтосекундного лазерного импульса в реальном времени (рис. 2). Этот процесс был записан в 25 кадрах с интервалом 400 фемтосекунд и детализировал форму светового импульса, его интенсивность и угол наклона.

«Это само по себе достижение», — говорит Цзиньян Лян, ведущий автор этой работы, который был инженером в COIL, когда проводилось исследование, «но мы уже видим возможности увеличения скорости до одного квадриллиона (10 exp 15) кадров в секунду! » Такие скорости обязательно откроют понимание пока еще не раскрываемых секретов взаимодействия света и материи.

Дополнительная информация:

Light: Science & Applications

Предоставлено Национальный институт научных исследований — INRS

Ссылка : Самая быстрая камера в мире останавливает время со скоростью 10 триллионов кадров в секунду (2018, 12 октября) получено 17 ноября 2021 г. с https: // физ.org / news / 2018-10-world-fastest-camera-trillion.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Новая самая быстрая камера в мире видит, как лазеры движутся со скоростью 10 триллионов кадров в секунду

Что вы делаете, когда у вас есть эксперимент, который закончился слишком быстро, чтобы увидеть даже самые быстрые камеры в мире?

Для троих исследователей из Калифорнийского технологического института ответ был прост: создайте более быструю камеру.

Раньше самые быстрые видеокамеры в мире имели частоту кадров в одну стомиллиардную долю секунды. Это было быстро — стомиллиардной секунды достаточно, чтобы луч света прошел длину кунжутного семени. Но это было недостаточно быстро.

Исследователи, работающие с продвинутыми лазерами, разработали метод, называемый «временной фокусировкой», при котором лазерный импульс может запускаться в течение невероятно коротких сжатых периодов времени. Весь луч света вырвется наружу сразу, и исследователи знали, что лазеры с временной фокусировкой ведут себя иначе, чем лазеры, излучаемые в течение более длительных периодов времени.[10 технологий супергероев из реальной жизни]

Но существующие камеры были слишком медленными, чтобы их изучить. Было несколько способов обойти эту проблему в других сверхбыстрых экспериментах. Иногда исследователи проводили один и тот же эксперимент снова и снова перед одной и той же слишком медленной камерой, пока она не собирала достаточно разных кадров действия, чтобы объединить их в один законченный фильм. Однако это не сработает для столкновения сжатого лазера с поверхностью, подобной травленому стеклу; исследователи хотели увидеть, как это выглядит, но они знали, что каждый раз это будет выглядеть по-разному.Невозможно было объединить несколько экспериментов в один фильм.

Итак, трое ученых разработали технологию, которую они назвали однократной сверхбыстрой фотографией со сжатием 10 триллионов кадров в секунду (T-CUP). T-CUP работает в сто раз быстрее, чем предыдущий самый быстрый метод записи, комбинируя данные фильма с данными из неподвижного изображения.Как описали исследователи в статье, опубликованной 8 августа в журнале Nature, T-CUP разделяет изображение лазера на два устройства: регистратор движения и камеру, которая делает однократную экспозицию сцены. Кинокамера фиксирует сцену с кричащего края того, что она может увидеть. Фотокамера делает единый размытый снимок всего движения лазера.

Затем компьютер объединяет данные с двух камер, используя смазанное изображение со стоп-кадра, чтобы заполнить пробелы в видеоролике.Результат? Видео размером 450 на 150 пикселей, которое длится 350 кадров.

Первоначально опубликовано на Live Science.

Самая быстрая камера в мире останавливает время со скоростью 10 триллионов кадров в секунду — ScienceDaily

Что происходит, когда новая технология настолько точна, что работает в масштабах, превышающих наши возможности характеризации? Например, лазеры, используемые в INRS, производят ультракороткие импульсы в фемтосекундном диапазоне (10 ^-15 с), которые слишком короткие для визуализации.«Хотя некоторые измерения возможны, ничто не сравнится с четким изображением», — говорит профессор INRS и специалист по сверхбыстрой визуализации Джиньян Лян. Он и его коллеги под руководством Лихонга Ванга из Caltech разработали то, что они называют T-CUP: самую быструю камеру в мире, способную снимать десять триллионов (10 ¹³) кадров в секунду. Эта новая камера позволяет буквально останавливать время, чтобы увидеть явления — и даже свет! — в очень замедленной съемке.

В последние годы соединение инноваций в нелинейной оптике и визуализации открыло двери для новых и высокоэффективных методов микроскопического анализа динамических явлений в биологии и физике.Но чтобы использовать потенциал этих методов, необходим способ записи изображений в реальном времени с очень коротким временным разрешением — за одну экспозицию.

При использовании современных методов визуализации измерения, выполненные с помощью ультракоротких лазерных импульсов, необходимо повторять много раз, что подходит для некоторых типов инертных образцов, но невозможно для других, более хрупких. Например, стекло с лазерной гравировкой может выдержать только один лазерный импульс, поэтому на получение результатов остается менее пикосекунды.В таком случае метод визуализации должен иметь возможность фиксировать весь процесс в реальном времени.

Сжатая сверхбыстрая фотография (CUP) была для них хорошей отправной точкой. При скорости 100 миллиардов кадров в секунду этот метод приблизился, но не соответствовал спецификациям, необходимым для интеграции фемтосекундных лазеров. Чтобы улучшить концепцию, была разработана новая система T-CUP на основе фемтосекундной стрик-камеры, которая также включает в себя тип сбора данных, используемый в таких приложениях, как томография.

«Мы знали, что при использовании только фемтосекундной полосковой камеры качество изображения будет ограничено», — говорит профессор Лихонг Ван, профессор медицинской инженерии и электротехники Брена в Калифорнийском технологическом институте и директор лаборатории оптических изображений Калифорнийского технологического института (COIL). «Чтобы улучшить это, мы добавили еще одну камеру, которая получает статическое изображение. В сочетании с изображением, полученным с помощью фемтосекундной полосовой камеры, мы можем использовать так называемое преобразование Радона для получения высококачественных изображений при записи десяти триллионов кадров в секунду.«

При первом использовании сверхбыстрая камера открыла новые горизонты, зафиксировав временную фокусировку одиночного фемтосекундного лазерного импульса в реальном времени. Этот процесс был записан в 25 кадрах с интервалом 400 фемтосекунд и детализировал форму светового импульса, его интенсивность и угол наклона.

«Это достижение само по себе», — говорит Цзиньян Лян, ведущий автор этой работы, который был инженером в COIL, когда проводилось исследование, «но мы уже видим возможности для увеличения скорости до одного квадриллиона (10 ¹⁵) кадров в секунду! » Такие скорости обязательно откроют понимание пока еще не раскрываемых секретов взаимодействия света и материи.