Naukowcy opracowali aparat robiący zdjęcia w 5D. Co to oznacza?

aparat 5d

Naukowcy opracowali nowy, eksperymentalny aparat, który z jednego ujęcia potrafi zebrać dane o „pięciu wymiarach”. Aparat będzie wykorzystywany do fotografowania ekstremalnie krótkich zjawisk fizycznych.

Aparaty służące do badania najkrótszych zjawisk fizycznych w niczym nie przypominają naszych tradycyjnych lustrzanek, bezlusterkowców, czy smartfonów. Jednym z podstawowych problemów jest czas. W tradycyjnym aparacie najkrótszy czas migawki wynosi ok. 1/8000 s, a przy zastosowaniu migawki elektronicznej jakieś 1/32000 s. To o wiele za długo, by uwiecznić chociażby zderzenia cząstek elementarnych.

Do takich celów potrzeba zupełnie nowych rozwiązań, a jednym z nich jest eksperymentalny „aparat 5D”.

aparat 5d

Nowe rozwiązanie zostało opracowane przez międzynarodowy zespół naukowców. Działa zupełnie inaczej niż tradycyjny aparat, w którym efektem końcowym jest zdjęcie 2D przedstawiające wycinek trójwymiarowej przestrzeni. Efektem końcowym bohatera dzisiejszego tekstu jest trójwymiarowy obraz oraz szereg wykresów.

Pole widzenia kamery to 8,8 x 6,3 x 15 mm. W tej przestrzeni naukowcy są w stanie uchwycić wszystkie elementy w trzech wymiarach. Mamy więc coś na kształt trójwymiarowego skanu stworzonego na bazie jednego ujęcia, wykonanego w ekstremalnie krótkim przedziale czasowym.

Pierwsze trzy wymiary są więc jasne, ale co z dwoma pozostałymi?

aparat 5d

Są nimi czas oraz tzw. widmo (spektrum). Obrazowanie spektralno-wolumetryczne jest bardzo wyspecjalizowaną dziedziną wspierającą m.in. fizyków, a teraz naukowcom udało się dokonać przełomu. Opisywany aparat jest pierwszym urządzeniem będącym w stanie zarejestrować komplet informacji o położeniu obiektów w przestrzeni, o zmianach ruchu w czasie i o widmie bardzo dynamicznych scen.

W efekcie powstało pierwsze rozwiązanie skompresowanego obrazowania spektralno-wolumetrycznego w ultraszybkiej fotografii (spectral-volumetric compressed ultrafast photography; SV-CUP).

Nowe urządzenie jest w stanie zachować obraz w czasie tak krótkim jak pikosekunda (jedna bilionowa sekundy) czy femtosekunda (jedna biliardowa sekundy), a więc dokładnie 0,000 000 000 000 001 s.

Rozwiązanie naukowców nie jest zupełną nowością, bo dotychczas istniały już aparaty potrafiące zebrać dokładnie ten sam zestaw danych w takim samym przedziale czasowym. Szkopuł polega na tym, że pierwszy raz udało się stworzyć rozwiązanie, które robi to wszystko w pojedynczym urządzeniu. Dotychczas były do tego wymagane minimum dwa aparaty, a sprzęt potrafił wykonać 70 trylionów zdjęć na sekundę, choć oczywiście żaden naukowiec nie trzymał odpowiednika migawki przez długość całej sekundy. Celem jest uzyskanie jak największej liczby obrazów w bardzo krótkim wycinku sekundy.