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慢动作相机能取多快的景?光线传播都能拍清楚

[摘要]能用相机捕捉光线是怎样传播的吗?MIT研究人员开发一款相机,它可以做到,研究人员还制作了影片,每一帧的曝光时间约为1.71皮秒。

慢动作相机能取多快的景?光线传播都能拍清楚

腾讯数码讯(佳和)MIT多媒体实验室相机文化(Camera Culture)团队开发一款超快相机,有了它我们可以看到光线是怎样传播的。每一帧的有效曝光时间只有2万亿分之一秒,研究人员用它合成光线移动的可视化图像,帧速率约为每秒5000亿帧。要用如此高的帧速率捕捉反射光和直射光,并且拥有充足的亮度几乎是不可能的事。

慢动作相机能取多快的景?光线传播都能拍清楚

研究人员使用了间接频闪观测法,该方法可以适时进行多视点扫描,重复测量几百万次并记录结果。然后研究人用会对数据重新排列,制作成“影片”,显示纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒)事件是如何进行的。

MIT多媒体实验室相机文化团队与MIT化学系Bawendi实验室合作开发这套设备。研究人员将激光脉冲的持续时间控制在1万亿分之一秒之内,激光脉冲用作闪光,光线从场景返回,被相机捕捉收集,收集时的帧带率约为5000亿fps。由于曝光时间非常短(约为2万亿分之一秒),相机的视野狭窄,研究人员只能在几分钟之内通过重复定期抽样的方法获得视频。

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研究人员管这种新技术叫作Femto Photography,新系统使用了飞秒激光照明技术、皮秒精准探测器、数学重建技术。1飞秒相当于1秒的一千万亿分之一,1皮秒相当于1千飞秒。光源是钛宝石激光,每隔13纳米它就会发射脉冲。

脉冲照亮场景,触发精准度高达皮秒的扫描管,扫描管会捕捉从场景返回的光线。超快扫描照相机在水平方向拥有较佳的可视角度,但是在垂直方向可视角度很窄,只相当于一个扫描行。

在每一次录制中,研究人员可以记录超窄视野1D影片。在制作的影片中,研究人录制了大约480帧,每一帧的曝光时间约为1.71皮秒。

研究人员用一套镜片系统将相机视线对准目标物的不同部分,为每一个视角拍摄影片。在激光脉冲发射与电影开始之间会设定固定的延迟时间。接下来,算法会用捕捉的数据合成一部2D影片。

新技术可以应用于艺术和教育领域,可以用来制作工业图像,分析故障和材料属性,可以制作科学图像,理解超快过程,还可以制作医疗图像,重构次表面元素。

来源:newworldwow

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责任编辑:bennywu
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