En ny 10 billioner ramme per sekund Super kamera kan fryse tiden

Forskere ved Institut National de la Reserche Scientifique i Frankrig har udviklet en ny slags kamera, kaldet T-CUP, som de siger er i stand til at fange billeder med 10 billioner billeder per sekund, hurtigt nok til at se fænomener som lys i slowmotion.

Det er allerede hurtigt nok til at sætte verdensrekord, men ifølge en redegørelse siger forfatterne, at de allerede har identificeret muligheder for at fremskynde processen yderligere op til en quadrillion-ramme pr. Sekund. Deres mål er at muliggøre en ny generation af mikroskoper og andre billedteknologier, der er i stand til bedre at analysere interaktionerne mellem lys og materiel. Deres resultater blev offentliggjort i det seneste nummer af Lys: Videnskab og applikationer.

For at opbygge deres kamera, forbedrede forskerne en teknik, kendt som komprimeret ultra-hurtig fotografering (CUP), som kan fange billeder med et sped på omkring 100 milliarder rammer per sekund. Deres nye proces kombinerer det, der kaldes et "streak camera" med et andet statisk kamera for at forsøge at forbedre billedkvaliteten. De to billeder blev derefter fusioneret gennem en proces kaldet radon transformation, forklarede Caltech Professor Lihong Wang i en erklæring.

"Vi vidste, at ved kun at bruge et femtosekundstrålekamera, ville billedkvaliteten være begrænset," siger hun. "For at forbedre dette tilføjede vi et andet kamera, der køber et statisk billede. Kombineret med billedet, der er erhvervet af femtosekundstrålekameraet, kan vi bruge det, der kaldes en Radon-transformation, for at opnå billeder af høj kvalitet, mens der optages ti billioner billeder pr. Sekund."

Hvad vi lærer fra super-hurtige kameraer

Professor Yangs kollega, Jinyang Liang, udviklede en lignende type superkamera sidste år ved hjælp af en teknik kaldet "lossless-encoding compressed ultrafast photography" (LLE-CUP), som kunne tage billeder med en hastighed på omkring 100 milliarder rammer pr. sekund. I så fald var målet at forsøge at kunne fange optagelser af neuroner, der fyrede i hjernen, men talte med Inverse i november sidste år sagde liang kameraet var faktisk for hurtigt.

"Vi kan fange dataene uden bevægelsessvøring," sagde Liang på det tidspunkt. "Måske skal vi forbedre dybdeopløsningen fremad, og så har kameraet potentialet til medicinsk 3D-billeddannelse. Det ville være et stort spring i disse felter."

Teknologien her udvikler hurtigt (undskyld). Den tidligere verdensrekord blev afholdt af et hold i Sverige, som i 2017 meddelte, at de havde brugt en teknik kaldet Frekvensgenkendelse Algoritme til flere eksponeringer til at optage et billede med en hastighed på 5 billioner billeder pr. Sekund.

Disse forskere var fokuseret på at studere forbrændingsreaktioner, og håbede, at deres teknik kunne hjælpe med at inddrive næste generationens motorer med større brændstofeffektivitet.