科学家研制新型照相机每秒可捕获10万亿帧

发布:奇事 时间:2018-10-14 01:04

人类无数的科学发明改变了人们的生活方式,而随着人类技术的不断提升各种科技产品也在不断的更新之中,近日科学家就研制了新型的照相机能够捕抓到10万亿帧。

慢动作视频总能给我们的生活增添一丝乐趣,比如 YouTube 上的 Slo-Mo Guys 。可惜当前市面上的高端装备,也不过每秒几千帧。娱乐之外,高速摄影还能够在研究等领域发挥更大的作用,所以科学家们一直在努力推动这个极限。好消息是,加州理工学院(Cal-tech)和法国国家安全研究所(INRS)的团队,刚刚开发出了世界上最快的相机。

科学家研制新型照相机每秒可捕获10万亿帧

它能够以每秒 10 万亿帧的速度来探索世界、足以揭示光与物质之间的纳米级相互作用。

去年,一直瑞典团队创下了 5 万亿 fps 的纪录,其基于早前的 4.4 万亿 fps 系统的改进。不过最新杀到的选手,轻松地前任纪录保持者翻了个底朝天,快到甚至能够捕捉到飞秒激光脉冲的一些细节。

为了研制新技术,团队从可以达到 1000 亿 fps 的“压缩超快速摄影”(简称 CUP)系统着手。

尽管千亿 fps 看似很快,但距离真正捕捉到飞秒(一千万亿分之一秒)激光还差得很远。

有鉴于此,研究团队结合了飞秒超快速扫描相机(femtosecond streak camera)和静态相机,通过被称作 Radon 变换的数据采集技术,来打造更先进的新系统 —— 它就是 T-CUP 。

论文主要合著者之一的 Lihong Wang 表示,如果只使用一台飞秒超快速扫描相机,那图像的质量将相当受限。为改善这点,我们加入了另一个摄像头,它可以获得静态图像。

将两者相结合,我们可以使用所谓的 Radon 变换,来获得高品质的图像、同时实现每秒 10 万亿帧的记录。

T-CUP 系统捕捉的“飞秒激光脉冲”(femtosecond laser pulse)实时影像

首次测试时,相机通过捕捉单个飞秒激光脉冲,来证明了自身的价值。

其一共拍摄了 25 张照片,间隔时间都是 400 飞秒。与旧技术相比,T-CUP 系统让研究人员能够以慢很多的速度,看到光脉冲的形状、强度、倾角变化。

它可以帮助我们看到更短时间内发生的事件,最终揭开超高速物理和生物学领域的新秘密。

当然,研究团队没有止步于 10 万亿帧。研究一作 Jinyang Liang 表示:“这本身已是一件了不起的成就,但我们看到了将速度提升至每秒 一千万亿帧的可能性”。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《光科学与应用》(Light: Science & Applications)期刊上。

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