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每秒一萬(wàn)億幀的相機(jī),終于拍到光的速度了!

新機(jī)器視覺 ? 來源:央視財(cái)經(jīng) ? 作者:央視財(cái)經(jīng) ? 2021-04-01 14:50 ? 次閱讀
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我是誰(shuí),我在哪,我看到了什么,不會(huì)是手電筒照射的吧(光移動(dòng)的時(shí)候是在標(biāo)簽里面的,所以不可能是手電筒照射的)。

這個(gè)就是傳說的中的飛秒拍攝技術(shù)

飛秒(femtosecond)也叫毫微微秒,簡(jiǎn)稱fs,是標(biāo)衡時(shí)間長(zhǎng)短的一種計(jì)量單位。1飛秒只有1秒的一千萬(wàn)億分之一,即1e?15秒或0.001皮秒(1皮秒是,1e?12秒)。即使是每秒飛行30萬(wàn)千米的真空中的光,在一飛秒內(nèi),也只能走300納米。

平時(shí)說到秒,感覺已經(jīng)是最快的了,其實(shí)還有我們無法想象的,比如下面這組數(shù)據(jù)。

1秒=1000毫秒(ms)

1秒=1,000,000 微秒(μs)

1秒=1,000,000,000 納秒(ns)

1秒=1,000,000,000,000 皮秒(ps)

1秒=1,000,000,000,000,000飛秒(fs)

下巴都驚呆了,這么多0都?jí)驍?shù)半天了

麻省理工學(xué)院的電子工程教授哈羅德·金頓(Harold Eugene “Doc” Edgerton)早在1964年的時(shí)候,就利用每秒100萬(wàn)幀的高速相機(jī)拍攝了子彈打穿一個(gè)蘋果的照片。

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但是50年后,人類,具體來說是麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的 Ramesh Raskar 的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出了每秒可以拍攝一萬(wàn)億張照片的相機(jī),比金頓的還快100萬(wàn)倍。

這就是飛秒攝影技術(shù)(femto-photography)的誕生。

你或許會(huì)想,這么快的攝像技術(shù)有什么用?

用處可大了。比如,可以看清光的運(yùn)動(dòng)。

有了飛秒攝影技術(shù),雖然光速依然不變,但是它的運(yùn)動(dòng)不再能超出人眼的分辨范圍。

就像來到房間里打開一盞燈的時(shí)候,我們可以看到光先照亮哪里,然后再照亮哪里。換言之,光的速度在我們的眼中被“放慢”了。

如果制造一個(gè)持續(xù)幾飛秒(10?15秒)的激光,那么我們就可以創(chuàng)造出一道像子彈一樣的激光束。這道激光當(dāng)然是以光速運(yùn)動(dòng)的,它的速度是普通子彈的100萬(wàn)倍。

現(xiàn)在用這道激光子彈去射這個(gè)可樂瓶,我們會(huì)看到什么呢?

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好吧,你剛剛看到的這整個(gè)畫面,發(fā)生過程不超過1納秒(10?9秒)。

我們看到的,是經(jīng)過100億倍稀釋后的時(shí)間。如果我們用的是普通的子彈來重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn),那么我們要花一整年的時(shí)間,才能看到子彈從可樂瓶底部移動(dòng)到瓶口。

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而我們看到的光輝,實(shí)際上是散射的光,它們不再沿著原來的路線前進(jìn),反而進(jìn)入了我們的眼睛里(也就是鏡頭里)。當(dāng)這粒光線子彈射到可樂蓋上的時(shí)候,這個(gè)現(xiàn)象尤其明顯,因?yàn)橛性S多光子無法穿越瓶蓋,被強(qiáng)行分散了。

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因?yàn)樗可喜坑袣怏w,你可以看到光在那里彈跳,漣漪倒映在了桌子上。

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Raskar 解釋道,因?yàn)檫@種攝影技術(shù)已經(jīng)接近“與光同行”,因此在某些時(shí)刻,相機(jī)拍攝到的事件“穿越”了,后發(fā)生的事件被提前曝光。利用相對(duì)論對(duì)扭曲的時(shí)空進(jìn)行矯正,我們就可以重新得到時(shí)間順序正常的影像。

責(zé)任編輯:lq

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原文標(biāo)題:每秒一萬(wàn)億幀的相機(jī),終于拍到光的速度了!

文章出處:【微信號(hào):vision263com,微信公眾號(hào):新機(jī)器視覺】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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