211service.com
Super SlowMo-video
MIT-onderzoekers hebben een nieuw beeldvormingssysteem ontwikkeld dat visuele gegevens kan verzamelen met een effectieve snelheid van een biljoen opnamen per seconde - snel genoeg om een slow-motionvideo te maken van een lichtflits die zich over de lengte van een plastic fles voortbeweegt. Er is niets in het universum dat er snel uitziet voor deze camera, zegt Media Lab-postdoc Andreas Velten, een van de systeemontwikkelaars.
Het systeem is gebaseerd op een technologie die een streak-camera wordt genoemd en waarvan het diafragma een smalle spleet is. Lichtdeeltjes - fotonen - komen de camera binnen via de spleet en worden omgezet in elektronen, die door een elektrisch veld gaan dat ze afbuigt in een richting loodrecht op de spleet. Terwijl een lichtflits door een plastic fles gaat, verlaten sommige van zijn fotonen de fles de hele weg; de camera legt vast waar die fotonen uitgaan. Omdat het elektrische veld zeer snel verandert, buigt het de elektronen die overeenkomen met laat-aankomende fotonen meer af dan die overeenkomen met vroeg-aankomende fotonen. Zo kan de camera de aankomsttijd bepalen van fotonen die door een eendimensionaal stukje ruimte gaan.
Om hun superslow-mo-video's te maken, moeten Velten, hoofddocent Ramesh Raskar van Media Lab en professor scheikunde Moungi Bawendi hetzelfde experiment uitvoeren, zoals een lichtpuls door een fles laten gaan, waarbij ze de streak-camera voortdurend opnieuw positioneren om een nieuw eendimensionaal voorbeeld van de scène verwerven. Het duurt slechts een nanoseconde - een miljardste van een seconde - om licht door een fles te verspreiden, maar het duurt ongeveer een uur om alle gegevens te verzamelen die nodig zijn om een tweedimensionaal beeld op te bouwen voor de uiteindelijke video. Om die reden noemt Raskar het nieuwe systeem de langzaamste snelste camera ter wereld.
Na een uur hebben de onderzoekers honderdduizenden datasets verzameld, die elk de eendimensionale posities van fotonen uitzetten tegen hun aankomsttijden. Raskar, Velten en andere leden van Raskar's Camera Culture-groep bij het Media Lab hebben algoritmen ontwikkeld die de onbewerkte gegevens kunnen samenvoegen tot een reeks opeenvolgende tweedimensionale afbeeldingen.
Omdat het systeem meerdere passages nodig heeft om zijn video's te produceren, kan het geen gebeurtenissen opnemen die niet precies herhaalbaar zijn. Alle praktische toepassingen zullen waarschijnlijk gevallen betreffen waarin de manier waarop licht wordt verstrooid - of rondkaatst terwijl het verschillende oppervlakken raakt - zelf een bron van nuttige informatie is. Die gevallen kunnen echter analyses omvatten van de fysieke structuur van zowel vervaardigde materialen als biologische weefsels, zoals ultrageluid met licht, zoals Raskar het uitdrukt.