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每秒五万亿帧的高速摄像机

每秒五万亿帧的高速摄像机

在慢镜头下,任何一个瞬间都变得很酷。但在科学家眼里高速摄影就不只是“酷”这么简单,而是用来研究那些转瞬即逝的现象的工具。隆德大学的研究人员制造出了有史以来速度最快的高速摄像机。它的帧速率可以达到五万亿帧/秒(5 trillion),这个速度足以观察到光子的运动。

在这个速度下,五万亿分之一秒的事件可以被记录为一帧图像以供研究者观测。显然如此短的时间已经超出了人们的理解范围。为了演示这个速度有多快,研究人员用相机拍摄了一组光子穿过纸张厚度的距离的视频。在时长为3秒的视频里,光粒子看起来几乎没有移动,而不是以30万公里/秒的速度穿过。

如你所想,能够捕捉如此画面的摄像机一定使用了与普通电影摄像机不同的技术,事实上它甚至与所有的数码相机工作方式都有本质的区别。这台相机并不会真正在一秒里采集五万亿帧(如果真的那样的话会瞬间用掉几英里长的胶卷),而是只工作一皮秒的时间——大概是你念“one Mississippi”的时间的一万亿分之一。

另外,这个破纪录的摄像机还要依靠另一项创新技术。每一帧的影像实际上包含了四个分别采集的图形,仪器用闪烁激光打在物体上并创造独特的“编码”,这些编码可以用密钥进行解码并将四幅图像拼合成原本的图像。

研究人员Elias Kristensson 和Andreas Ehn把他们的成果叫做FRAME,即“多重曝光的频率识别算法(Frequency Recognition Algorithm for Multiple Exposures)”。其实现细节已经发表在《光:科学与应用》期刊上。