Дослідники з Масачусетського технологічного інституту розробили нову систему зйомки відеозображень, що має насправді фантастичну швидкість - вона може знімати один трильйон кадрів за секунду. Андреас Фелтен (Andreas Velten), вчений з MIT Media Lab, характеризує можливості нової камери всього однією фразою: "У Всесвіті не існує нічого, що було б занадто швидким для цієї камери".

Основою нової високошвидкісної камери є відносно нова технологія - камера з лінійною розгорткою (streak camera). Ця камера, що коштує близько 250 тисяч доларів, має діафрагму у вигляді вузької щілини. Фотони світла, що проходять крізь вузьку діафрагму, потрапляють під вплив високочастотного електричного поля, що відхиляє їхню траєкторію у напрямку, перпендикулярному напрямку діафрагми камери. Оскільки напруженість електричного поля змінюється з великою швидкістю, воно відхиляє траєкторію більш пізно прибулих фотонів більш сильно, ніж фотонів, що прибули раніше.

У результаті такого трюку утворюється двовимірне зображення. Одна координата цього зображення, як і належить, є просторовою координатою, а друга координата є розгорткою першої просторової координати за часом. Узагальнивши все вищесказане можна сказати, що результуюче зображення є розгорткою часу прибуття фотонів, які пройшли крізь одномірний "зріз" простору.

Незважаючи на таку незвичність знімків, зроблених камерою з лінійною розгорткою, така камера може робити знімки із приголомшливою швидкістю - до трильйона кадрів за секунду. Початково така камера призначалася для вивчення світла, яке виділяється у результаті хімічних реакцій і характеристик світла, яке пройшло крізь певні хімічні речовини та сполуки. У першу чергу хіміків цікавили довжини хвиль світла, поглиненого речовинами, і зміни інтенсивності випромінюваного світла протягом тривалого проміжку часу. Той факт, що камера фіксує всього одну просторову координату, не був для них завадою.

Але наявність усього однієї просторової координати - це серйозний недолік камери, якщо планувати з її допомогою здійснення надшвидкісної зйомки. Для обходу цього недоліку камери професор Ремеш Раскар (Ramesh Raskar) і професор хімії Моунджі Бавенді (Moungi Bawendi) застосували досить незвичайний трюк. Для зйомки відео, на якому видно проходження світлового імпульсу крізь пляшку з водою, була зроблена безліч одновимірних знімків, кожний з яких відрізнявся від попереднього другою просторовою координатою. Потім набір одномірних відео був сполучений і об'єднаний у звичайне, двомірне відео за допомогою спеціального програмного забезпечення.

Звичайно, "актором" для зйомки відео був не один єдиний імпульс лазерного світла. Для кожного знімка лазер виробляв новий імпульс. Така зйомка можлива лише за умови чіткої синхронізації роботи камери, лазера і дотримання однакових умов навколишнього середовища. Але це все достатньо легко реалізується за допомогою набору оптичного, електронного та іншого обладнання.

Світлу, яке проходить крізь пляшку, потрібна всього одна наносекунда, щоб розсіятися і зникнути. А для того, щоб зібрати всі необхідні дані, тобто зробити всі знімки, необхідні для одержання повноцінного кінцевого відео, потрібно більше години часу. По цій причині дослідники називають своє дітище "найповільнішою найшвидшою камерою у світі".

Оскільки надшвидкісна камера для запису відео вимагає багаторазового повторення тої самої події, вона не у змозі записати явища, які не можна точно відтворити необхідну кількість разів, і одиночних явищ. Тому область застосування такої камери буде досить вузька і специфічна, її можна буде використовувати в аналізі структури матеріалів, біологічних тканин і в багатьох інших фізичних дослідженнях і експериментах. Але навіть у тих випадках вона стане джерелом величезної кількості наукової інформації.

Джерело: InfoNova.org.ua

За матеріалами: dailytechinfo.org