Powstał aparat tak szybki, że potrafi uchwycić wiązkę światła w locie
Według teorii względności Einsteina nie możemy przekroczyć prędkości światła, ale naukowcy robią wszystko, by się do niej zbliżyć. Tym razem efektem tych starań jest nowy... aparat.
Niedawno miałem okazję korzystać z trybu super slow-motion w nowej Sony Xperii XZ Premium, który zrobił na mnie duże wrażenie. Nagrywanie w 960 kl./s pozwala na osiągnięcie niezwykłych i bardzo widowiskowych rezultatów. Jeśli chodzi o konsumenckie aparaty, póki co jest to największa szybkość, ale jeśli spojrzymy na dokonania naukowców, robi się jeszcze ciekawiej.
Szwedzcy naukowcy z Uniwersytetu w Lund opracowali nowy typ urządzenia laboratoryjnego, który przy okazji stał się najszybszym aparatem świata.
Nowy laboratoryjny aparat rejestruje 5 bilionów (!) zdjęć na sekundę.
Trudno właściwie wyobrazić sobie taką liczbę, dlatego dla zobrazowania podpowiem, że bilion ma w zapisie aż 12 zer, czyli innymi słowy, jest to 1000 miliardów.
Nowy aparat jest w stanie zarejestrować zdarzenia, które trwają bilionowe części sekundy. Dzięki temu naukowcy mogą nagrać i oglądać w ogromnym spowolnieniu przebieg najszybszych reakcji chemicznych, a także nietypowe zjawiska fizyczne, biologiczne, czy biochemiczne, które dotychczas nie mogły być nagrane.
Żeby zobrazować szybkość aparatu, naukowcy nagrali podróż wiązki światła.
Szwedzcy naukowcy zarejestrowali na filmie moment, w którym światło pokonuje dystans odpowiadający mniej więcej grubości pojedynczej kartki papieru. Takie zdarzenie trwało tylko jedną pikosekundę (jedną bilionową sekundy), ale po spowolnieniu o bilion razy na filmie trwa całą sekundę. Liczba pikosekund w jednej sekundzie jest wielokrotnie większa, niż liczba sekund w całym życiu człowieka…
Tak ogromne spowolnienie pozwala zobaczyć, jak porusza się światło, a konkretnie zbiór fotonów.
Zamiast rejestrować każdą klatkę osobno, aparat nagrywa wiele klatek na pojedynczym zdjęciu.
Naukowcy nazwali swoją technologię mianem „FRAME” - Frequency Recognition Algorithm for Multiple Exposures (algorytm rozpoznawania częstotliwości wielokrotnych naświetleń). I faktycznie, nowy aparat zawdzięcza swoje niebywałe możliwości właśnie algorytmom.
Zasada działania standardowego filmu jest powszechnie znana. Każdą klatkę można uznać za osobne zdjęcie. Takie zdjęcia oglądane w szybkiej sekwencji kilkudziesięciu klatek na sekundę tworzą obraz, który uznajemy za film. Ta zasada obowiązuje zarówno w standardowych nagraniach, jak i w slow-motion.
Naukowcom z Lund udało się stworzyć algorytm działający na zupełnie innych zasadach. Aparat rejestruje wiele klatek w jednej, tworząc coś na zasadzie ujęcia składającego się z warstw. Algorytm FRAME jest w stanie skutecznie rozdzielić warstwy na kolejne klatki, co tworzy sekwencję wideo.
Na razie nowy laboratoryjny aparat operuje na pikosekundach, ale naukowcy już ustawili sobie poprzeczkę jeszcze wyżej. Celem jest rejestrowanie zdarzeń trwających femtosekundy, czyli biliardowe części sekundy.
Efekty są zdumiewające, ale są niedostępne dla zwykłego konsumenta. W takim razie, w czym nagrywać?
Póki co musimy się zadowolić znacznie niższymi wartościami. Jeśli szukasz wyspecjalizowanej kamery, która zapewni największą dostępną „cywilnie” szybkość nagrywania, powinieneś rzucić okiem na kamery Phantom firmy Vision Research.
Kamera Phantom Flex4K nagrywa w 1000 kl./s w rozdzielczości 4K, a inne kamery tej serii potrafią dochodzić nawet do 343 tys. kl./s po odpowiednim zmniejszeniu rozdzielczości. Jak takie efekty wyglądają w praktyce? Możecie to sprawdzić m.in. na kanale Slow-mo Guys na YouTube.
