Док Эджертон вселил в нас трепет и любознательность,
представив фото пули, пронизывающей яблоко.
Выдержка — одна миллионная секунды.
Но сегодня, 50 лет спустя, мы можем быть в миллион раз быстрее.
Мы можем увидеть мир в кадрах не одной миллионной,
и даже не одной миллиардной,
а одной триллионной секунды.
Представляю вам новый тип фотографии —
фемтофотография.
Эта техника настолько быстра,
что позволяет показать движение света в кадрах замедленного действия.
Таким образом мы можем создать фотоаппарат,
заглядывающий за угол,
то есть за пределы видимости,
или в организм без рентгена,
давая новое определение понятию «фотоаппарат».
Если включить и выключить лазерный указатель
в одну триллионную секунды,
то есть за несколько фемтосекунд,
образуется группа фотонов
шириной менее миллиметра.
Эти фотоны, эта «пуля»
будет двигаться со скоростью света,
то есть в миллион раз быстрее, чем обычная пуля.
Теперь возьмём эти фотоны, эту «пулю»
и запустим её в эту бутылку.
Как фотоны раздробятся в бутылке?
Как выглядит свет в замедленном воспроизведении?
Весь процесс… (Аплодисменты)
(Аплодисменты)
Весь процесс…
протекает менее чем за наносекунду —
это скорость света —
но это видео замедлено в 10 миллиардов раз,
чтобы мы смогли увидеть движение света.
Нет, Coca-Cola не спонсировала это исследование. (Смех)
Здесь происходит много интересного,
я разъясню по частям.
Импульс проходит в бутылку, наша пуля,
группа фотонов перемещается вдоль бутылки
и рассеивается внутри неё.
Часть света просачивается на поверхность стола,
и мы видим некую волнистую рябь.
Множество фотонов достигают крышечки
и затем разбиваются в разных направлениях.
Мы видим скопление воздуха,
отскакивающего внутри.
В это время волны двигаются по столу,
и из-за отражений вверху
мы видим скопление отражений, после нескольких кадров,
на дне бутылки.
Если взять обычную пулю
и проделать то же самое,
то есть замедлить видео в 10 млрд раз,
знаете, как долго вы будете смотреть это кино?
День? Неделю? Нет! Целый год.
Довольно скучное кино. (Смех)
Фильм о простой пуле в движении.
А как насчёт фото-натюрморта?
Мы снова видим волнистую рябь на столе,
на помидоре и на стене.
Это будто камень, брошенный в воду.
Я думал, что так природа пишет картины,
один кадр в фемтосекунду,
но, конечно, наш глаз видит неразъёмную совокупность.
Но если посмотреть на помидор ещё раз,
можно заметить, что после того, как свет прошёл,
помидор ещё светится. Он не темнеет.
Почему? Потому что он спелый,
и свет двигается внутри него
и затем лишь выходит со скоростью одной триллионной секунды.
То есть в будущем вы сможете
пойти в супермаркет
и с помощью фемтокамеры
проверить свежесть продукта, не трогая его.
Как наша команда из MIT создала этот фотоаппарат?
Как фотографы мы знаем,
что чем меньше выдержка, тем меньше света,
но тут мы в миллиард раз быстрее,
чем самая короткая выдержка,
то есть света почти не будет.
Мы выстреливаем эту пулю,
эту группу фотонов миллион раз
и беспрерывно записываем с помощью специальной синхронизации;
затем из гигабайтов информации
компьютер составляет видео,
которые вы видели.
Мы можем использовать эту информацию
для всевозможных целей.
Например, Супермен умеет летать.
Другие герои невидимы.
А что сможет новый супергерой?
Заглядывать за угол!
Мы можем пустить свет на дверь,
свет отразится от двери в комнату,
часть света вернётся на дверь
и обратно на фотоаппарат.
И мы можем использовать эти отражения.
Это не фантастика. Мы создали этот аппарат.
Слева у нас фемтокамера.
Манекен спрятан за стеной,
и мы хотим, чтобы свет отразился от двери.
Когда наш эксперимент был опубликован
в журнале «Nature Communications»,
о нём писали на Nature.com,
и было сделано это видео.
(Музыка)
Мы выпускаем фотоны света,
которые должны ударить в стену,
и так как это группа,
фотоны рассеются во всех направлениях.
Некоторые попадут на манекен за стеной,
затем рассыпятся снова,
и часть света снова
отразится от двери.
Лишь несколько фотонов,
вернутся к фотоаппарату; но самое интересное,
они попадут туда в разное время.
(Музыка)
Так как наша фемтокамера очень быстрая,
она имеет особые возможности.
У неё хорошее разрешение по времени.
И она может смотреть на мир со скоростью света.
Здесь мы знаем расстояния: до двери
и до спрятанных объектов,
но мы не знаем, какая точка
соответствует какому расстоянию.
(Музыка)
Пуская лазерный луч, мы получим фото,
которое как будто не имеет смысла,
но если взять множество таких фото,
объединить их
и попытаться проанализировать отражения света,
мы можем увидеть спрятанный объект.
Даже в 3D.
И вот что у нас вышло. (Музыка)
(Музыка)
(Музыка) (Аплодисменты)
Нам ещё предстоит поработать,
прежде чем выпустить это в свет,
но, например, машины могли бы избегать столкновений,
зная, что находится за углом,
или мы могли бы искать уцелевших
с помощью отражений от окон.
Также можно создать эндоскоп,
чтобы видеть за блокатором,
или даже кардиоскоп.
Но, конечно, есть преграды: кровь, ткань…
Ещё требуются решения других задач…
Но учёным стоит задуматься над возможностями фемтофотографии.
Это новое измерение,
новое поколение медицинской фотографии.
Док Эджертон — учёный, но здесь наука
превратилась в искусство… сверхскоростной фотографии.
Тогда я понял: гигабайты данных,
которые мы собираем,
предназначены не только для научных изображений,
но и для новой формы компьютерной фотографии
с замедленной съёмкой и кодированием цвета.
Посмотрите на эту рябь.
Мы помним, что её волны составляют
лишь триллионную секунды.
Но есть примечательный феномен.
Посмотрите на волны под крышечкой:
они направлены от нас.
А должны — к нам.
В чём дело?
Оказывается, так как мы записываем
почти со скоростью света,
создаются странные эффекты.
Эйнштейну понравилась бы эта фотография.
Последовательность событий в мире
отображается в фотоаппарате немного наоборот,
и с помощью искажений времени и пространства
мы можем откорректировать эту деформацию.
Будет ли это фотография «из-за угла»,
или новый мониторинг организма,
или какая-либо ещё визуализация,
мы сделали доступной всю информацию
этого изобретения на нашем вебсайте. Мы надеемся,
что изобретатели DYI, учёные и творческие люди скажут,
что пора прекратить спорить
о мегапикселях в фотоаппаратах… (Смех)
и заняться новым поколением фотографии.
Уже давно пора. Спасибо.

Ramesh Raskar presents femto-photography, a new type of imaging so fast it visualizes the world one trillion frames per second, so detailed it shows light itself in motion. This technology may someday be used to build cameras that can look «around» corners or see inside the body without X-rays.

Imaging at a trillion frames per second | Ramesh Raskar

Оставьте комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *