Ван Лихун из Калифорнийского технологического института в прошлом уже добился выдающихся результатов, разработав камеру, способную снимать со скоростью 70 трлн кадров в секунду — достаточно быстро для того, чтобы увидеть движение света. Однако, как и камера смартфона, она могла давать только плоские изображения. Теперь ученые из лаборатории Вана пошли еще дальше, создав камеру, которая не только записывает видео с невероятной скоростью — 100 млрд кадров в секунду — но и делает это в трех измерениях.
Новая технология получила название «однократной стерео-поляриметрической сжатой сверхскоростной фотографией» (SP-CUP). В ней все кадры видео записываются одним действием, без повторения события. От этого камера CUP становится чрезвычайно быстрой — 100 млрд кадров в секунду. А третье измерение позволяет ей «видеть» наподобие человеческого глаза, рассказывает Phys.org.
Когда человек смотрит вокруг себя, он видит, что некоторые объекты ближе, а некоторые — дальше от него. Такое восприятие глубины возможно благодаря наличию двух глаз, каждый из которых воспринимает окружающее под чуть другим углом. Затем информация объединяется в единую трехмерную картинку мозгом.
Примерно так же работает и SP-CUP. У нее одна линза, но каждая из ее половинок функционирует как отдельный глаз, компьютер обрабатывает данные двух каналов в 3D-кино.
Кроме того, у камеры есть свойство, которого нет у человека: способность видеть поляризацию световых волн, то есть направление, в котором они вибрируют во время движения. У обычного света есть волны, которые вибрируют во всех направлениях. У поляризированного света все волны вибрируют в одном направлении. Это может произойти естественным образом, например, когда свет отражается от поверхности, либо в результате искусственных манипуляций, например, благодаря фильтрам.
Сочетание высокой частоты кадров при съемке видео и применение поляризации сделает камеру мощным инструментом в научных исследованиях. В частности, как надеется Ван Лихун, она поможет ученым лучше понять физику звуколюминесценции, феномена, при котором звуковые волны создают крошечные пузырьки в воде или других жидкостях. Когда они лопаются, то излучают свет. Это происходит настолько быстро, что обычные камеры не справляются с фиксацией этого явления.
Journal information