6 миллионов кадров в секунду

Как вы думаете, сколько кадров должен снимать соввременный фотоаппарат или камера, чтобы можно было говорить, что он самый быстрый или самый современный? Нет-нет, давайте не будем заглядывать в название — мы еще ничего не сказали, так что вполне могли запустить утку (правда, мы этим славимся?), а потому судить заранее о результате не стоит. Давайте подойдем серьезно…

А если серьезно, то все, что мы до сих пор видели из потребительских и промышленных камер для замедленной съемки, ограничивалось, как правило, скоростью примерно 300-1000 кадров в секунду. Да, это быстро, и вполне может применяться даже для съемки краш-тестов современных автомобилей, но что если вам нужно снимать процессы на порядок быстрее этого? А на пару-тройку порядков? Для многих бииологических процессов существующей скорости явно недостаточно, тут уже речь должна идти о миллионах кадров в секунду — съемка процессов межклеточного взаимодействия, нейронных связей а также анализ человеческой крови требуют именно такой скорости. Речь идет как о фотосъемке, так и о видеосъемке, потому потоговорим и о том, и о другом — ведь, к примеру, современные средства для анализа крови предполагают съемку кровяного потока и даже подсчет кровяных телец, но типы телец в потоке пока различать не могут. Кровь движется гораздо быстрее, если сопоставить с размером камеры, и выдержка явно недостаточна для их запечатления — кровяные тельца на такой скорости просто размазываются по кадру, а для определения их типа требуется установление более коротких выдержек, и дальше все сделает компьютер. Главное зафиксировать движение.

image

Понятное дело, что современные матрицы такого преимущества явно дать не могут — для таких съемок потребуются принципиально новые матрицы высокой чувствительности и с более низкими шумами, что обеспечит и использование более коротких выдержек, измеряемых миллионными, а не тысячными, долями секунды. Ответ на этот вопрос дают работы по квантовой физике и матрицы, построенные с использованием фотонных технологий. Луч света обладает сопоставимой скоростью, а потому именно он и будет лежать в основе строения светочувствительных матриц будущего.

Зафиксировать движение клеток можно с помощью мерцания лазерного луча, которое можно отрегулировать до 1/1000000000 с (одной миллиардной секунды), и из каждого такого импульса можно создать изображения, т.е. частота мерцания и будет фактически совпадать с временем выдержки. Правда, информация составит не поток электромагнитных частиц, а поток света, примерно такой же, который проходит через оптоволокно, а значит, и в цифровой вид перевести его особого труда не составит — придется лишь немного замедлить поток и усилить сигнал. В принципе, когда-то можно использовать и указанную выше выдержку — у камеры прототипа получается запечатлевать мерцание с частотой свыше 6 Мгц и выдержкой в 450 пс (пикасекунд). Т.е., фактически скорость съемки составит 6 млн кадров в секнуду, и это уже фактически фиксируемое количество кадров на сегодняшний день, правда, только в виде прототипа. Преимущество у прототипа явное: и чувствительносуть существенно выше получается, и скорострельность — даже тепловым помехам возникнуть неоткуда, поттому что такие устройства не требуют систем охлаждения. Разрешение камеры пока всего 3Кп, но суть ясна, и отталкиваться есть от чего.

Пока такой прототип в мире существует в единственном экземпляре, но, раз в сети о квантовой технике сообщения попадаются регулярно (даже мы об этом писали), значит, идея постепенно популяризируется, а значит, и грантов на исследования ученые в этой сфере получать будут больше и работать, соответственно, активнее. Следите за эфиром.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *