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超快速相机以每秒1000亿帧的速度拍摄3D电影

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-11-03  来源:互联网  作者:56之窗网  浏览次数:210

为了将更快的相机推向世界,加州理工学院的王力宏开发了一种技术,该技术可以达到每秒70万亿张的惊人速度,足以看到光的传播。就像手机中的相机一样,它只能产生平面图像。

现在,Wang的实验室更进一步地创建了一个摄像头,该摄像头不仅可以以惊人的速度记录视频,而且可以在三个维度上进行记录。Wang(Andrew and Peggy Cherng)的医学工程和电气工程教授Bren教授在《自然通讯》杂志的一篇新论文中描述了该设备。

这款新相机采用了与Wang的其他压缩超快速摄影(CUP)相机相同的基础技术,每秒可拍摄多达1000亿张图像。这样做的速度足以使您花100亿张照片,比眨眼的时间还多,超过了世界上整个人口的数量。

Wang将新的迭代称为“单镜头立体声偏振压缩超快摄影”或SP-CUP。

在CUP技术中,一次动作即可捕获视频的所有帧,而无需重复事件。这使CUP相机非常快(一个好的手机相机每秒可以拍摄60帧)。Wang通过使照相机更像人类一样“看”来为超快图像添加了三维。

当一个人看着他们周围的世界时,他们会感觉到有些物体离他们更近,而有些物体离得更远。由于我们的两只眼睛,每只眼睛都以略微不同的角度观察物体及其周围环境,因此这种深度感知是可能的。大脑将这两个图像中的信息组合成一个3D图像。

王说,SP-CUP相机的工作原理基本相同。

他说:“摄像机现在是立体声的。” “我们有一个镜头,但它起着两半的作用,提供了两个具有一定偏移的视图。两个通道模仿了我们的眼睛。”

就像我们的大脑处理从眼睛接收到的信号一样,运行SP-CUP摄像机的计算机将来自这两个通道的数据处理为一张三维电影。

SP-CUP还具有另一个人类没有的创新:看到光波偏振的能力。

光的偏振是指光波传播时振动的方向。考虑一个吉他弦。如果将琴弦向上拉(例如,用手指),然后松开,琴弦将垂直振动。如果手指向侧面拨动,则琴弦将水平振动。普通的光有向各个方向振动的波。但是,偏振光已更改,因此其所有波都沿相同方向振动。这可以通过自然的方式发生,例如当光从表面反射时,或者由于人工操作的结果(如偏振滤光片所发生的情况)。

尽管我们的眼睛无法直接检测到光的偏振,但是这种现象已被广泛应用:从LCD屏幕到偏振太阳镜和光学相机镜头,再到检测材料中隐性应力和分子三维结构的设备。

Wang说,SP-CUP结合了高速三维图像和极化信息的使用,使其成为一种功能强大的工具,可能适用于各种科学问题。他特别希望,这将有助于研究人员更好地理解声致发光的物理学,这种现象是声波在水或其他液体中产生微小的气泡。随着气泡在形成后迅速崩溃,它们发出一阵光。

他说:“有些人认为这是物理学中最大的谜团之一。” “当气泡崩溃时,气泡的内部会达到很高的温度以至于会发光。使气泡发生的过程非常神秘,因为气泡发生的太快了,我们想知道我们的相机是否可以帮助我们解决它。”

 
关键词: 超快速相机

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