Трильйон кадрів в секунду

0
4

Днями у ЗМІ і блогах пройшла новина про надшвидкісну диво-камеру, створену в MIT, яка може знімати відео зі швидкістю трильйон кадрів в секунду. Ось сторінка на сайті MIT про цю розробку, де можна знайти купу відеороликів і подальші посилання на літературу. Оскільки я трошки розбирався з быстропротекающими процесами, коли готувався до цієї лекції, мені є що сказати з цього приводу.

Якщо одним реченням, то розробка дійсно цікава, але на мій погляд, автори її розпіарили абсолютно нечесним чином. В результаті переважна більшість людей, почувши про цю камеру, представлять собі зовсім не те, чим вона насправді є. Насправді, це пристрій не дозволяє зняти із заявленою швидкістю окремий быстропротекающий процес. Ось деякі пояснення.

1. Спочатку відсіємо маячня. Маячнею є заголовки типу «Створена камера, що знімає зі швидкістю світла» або ще гірше «камера, здатна зняти швидкість світла». Це все вийшло дуже незграбною, на мій погляд, формулювання авторів роботи, що їх камера нібито дозволяє побачити пролітає повз промінь світла. (Власне, такі заголовки якраз і доводять, що ця їхня спроба популяризації була поганою.)

2. Ще одне невдале заяву: «у всесвіті немає нічого, що було б занадто швидким для нашої камери». Це, м’яко кажучи, більше перебільшення. Подивимося на числа. Цей пристрій дозволяє отримувати (як саме, див. нижче) послідовність кадрів, що відстоять один від одного за часом на 2 пикосекунды. Але для сучасної фізики це величезний проміжок часу. Вже давно влегкую вивчають і фемтосекундные явища, а не так давно вже забралися і в аттосекундный діапазон. А в ядерній фізиці і фізичний частинок з допомогою непрямих методів можна вивчати процеси, що тривають ще на кілька порядків менше.

Так що є величезна різноманітність процесів, які дуже швидкоплинні для цієї камери. Просто вони протікають на мікроскопічних масштабах, на рівні атомів або ядер. Так що у своїй заяві автори насправді мали на увазі тільки макроскопічно процеси.

3. Тепер щодо того, як працює цей пристрій. Я переказувати в деталях не буду, на сайті групи все пояснено. Я лише коротко окреслю принцип роботи.

Основою пристрою є стрик-камера. Це пристрій, який не просто посилає зображення на екран, а дуже швидко повертає його на екрані, в результаті чого на екрані виникає тимчасова розгортка быстропротекающего процесу (ось простенький аплет, який ілюструє роботу стрик-камери). Однак для того, щоб зображення не накладалося на себе, доводиться знімати тільки одновимірну смужку. Тому на двовимірному екрані (CCD матриці) один напрямок — це реальний просторовий вимір, а другий напрямок — час.

Взагалі, стрик-камери — це абсолютно стандартна технологія, вона використовується вже не одне десятиліття, а самі камери випускаються промислово. Тимчасовий дозвіл у топових стрик-камер звичайного типу теж помітно краще, фемтосекундном діапазоні. А в останнє десятиліття активно розробляється і використовується технологія «аттосекундной стрик-камери». Власне, той експеримент, про який я розповідав в аттосекундом діапазоні, теж можна назвати стрик-камерної технологією.

Єдине нововведення, яке внесли винахідники з MIT, полягає в тому, що вони отримують разветку у часі не одно-, а двовимірного зображення. Тобто вони показують не світиться смужку, а нормальні знімки. Правда, знімають вони все одно одномірні смужки, але тільки ці смужки раз за разом зміщуються вниз по зображенню (вони просто повертають дзеркальце). Тому реальний кадр, а тим більше ті відіки, які вони показують, отримуються не безпосередньо в пристрої, а лише після багаторазового повторення експерименту і після комп’ютерної обробки величезного числа смужок. Це обчислені, а не зняті кадри.

4. Є це пристрій відеокамерою?
З пояснення має стати зрозуміло, що цей пристрій не може зняти одноразовий процес. Для того, щоб отримати в ньому відеоролик, потрібно повторювати один і той же експеримент раз за разом, і сподіватися, що він завжди буде розвиватися однаково. До речі, для того, щоб отримати відео зі світловим імпульсом, що поширюється в пляшці, авторам потрібен годину роботи!

Необхідність повторювати експеримент величезна кількість разів звужує той набір речей, які можна побачити. Наприклад, ви не побачите, як розлітаються окремі шматочки речовини, як на знімках цієї камерою з мільйоном кадрів в секунду. Просто тому, що кожен раз недоноски будуть вилітати в різні боки, ви побачите лише розмазану розпилення речовини в цілому. (Це ніби фотографія не окремої людини, а усереднене фото мільйона окремих осіб.)

Загалом, я підкреслю — ніякої здатності «бачити» розвиток одиничного процесу у часі ця камера не дає, на жаль. Тому і відеокамерою її можна назвати лише з великою натяжкою. І значить порівнювати з цими камерами, які видають безперервний потік кадрів (нинішній рекорд — 6 млн. кадрів в секунду) просто не можна, це зовсім різні прилади.

Але в кінці я ще раз підкреслю: незважаючи на мою критику піару, сам по собі пристрій вийшло цікаве, зображення воно видає симпатичні, і напевно стане в нагоді в різних областях. Але тільки це не відеокамера, яка знімає быстропротекающий процес із заявленою швидкістю.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here