Чем больше кадров в секунду делает камера, тем больше деталей сможет увидеть зритель. Но что, если количество кадров в секунду достигнет сотни триллионов? Насколько медленной вообще может быть замедленная съёмка?
Команда ученых решила ответить на этот вопрос, сконструировав новую научную камеру под названием SCARF, которая расшифровывается как фемтофотография в реальном времени с качающейся апертурой. Весь процесс разработки этой камеры подробно описан в новом исследовании, опубликованном в престижном научном журнале Nature. Руководитель исследования профессор Джинянг Лианг из Национального научно-исследовательского института Канады (ИНРС), известный своими достижениями в области сверхскоростных камер, объяснил, что традиционные методы покадровой съемки имеют свои ограничения.
«К примеру, такие явления, как оптический хаос, взаимодействие ударных волн с живыми клетками и фемтосекундная лазерная абляция не могут быть изучены традиционными способами», — сказал Лян.
Для преодоления этих ограничений команда Ляна разработала новую камеру, использующую метод обработки изображений для захвата пространственной информации. Камера достигает этого, пропуская свет на свой сенсор с небольшой временной задержкой, что позволяет ей снимать с частотой 156,3 трлн кадров в секунду. Данные, которые захватывает камера, затем вводятся в компьютерный алгоритм декодирования, который точно определяет каждый из входных данных с разнесением по времени, а затем преобразует его в полные изображения.
Как разъяснила представитель по связям с общественностью ИНРС Жюли Робер, используемая технология визуализации позволяет осуществлять предельно скоростное сканирование статичной кодированной апертуры, не искажая при этом быстропротекающее явление. Благодаря этому достигаются невероятные скорости кодирования последовательных кадров вплоть до 156 Терагерц для каждого отдельного пикселя камеры на базе ПЗС-матрицы. Столь выдающиеся результаты могут быть получены за одиночный снимок с возможностью регулировки как частоты кадров, так и пространственного масштабирования в режимах отражения и пропускания излучения.
Стоит отметить интересный факт, что исследовательской группе удалось разработать камеру SCARF, задействовав лишь широко доступные пассивные оптические элементы. Сами создатели характеризуют эту камеру сверхвысоких скоростей съемки как экономичное, энергоэффективное и в то же время высококачественное решение для проведения высокоточных измерений.