Post by Admin on Jun 22, 2013 12:06:27 GMT 3
დოქტორ ედგერტონმა შეძლო ჩვენი აღფრთოვანება ამ ფოტოთი, სადაც ტყვია ვაშლს ხვრეტს, განათება კი გრძელდება წამის მემილიონედი. მაგრამ ახლა, 50 წლის შემდეგ, ჩვენ შეგვიძლია გადავიღოთ მილიონჯერ უფრო სწრაფად, და დავინახოთ სამყარო არა მარტო წამის მემილიონედში ან მემილიარდედში, არამედ წამის ერთ ტრილიონედში.
წარმოგიდგენთ ფოტოგრაფიის ახალ სახეობას– ფემტო–ფოტოგრაფიას, გამოსახვის იმდენად სწრაფ ტექნიკას, რომ შესაძლებელია კადრებისგან ავაწყოთ სინათლის მოძრაობის შენელებული ვიდეო. ამის გამოყენებით, შეგვიძლია შევქმნათ კამერები, რომლებიც იმოძრავებენ კუთხეებში, შეგვიძლია ჩავიხედოთ ჩვენს სხეულებში რენტგენის გარეშე, საბოლოოდ შევიცვალოთ წარმოდგენა კამერაზე.
თუ ლაზერს ავანთებთ და ჩავაქრობთ წამის ტრილიონედის ინტერვალით - ეს რამდენიმე ფემტო–წამია - ამით ჩვენ გამოვასხივებთ ფოტონების კონას, დაახლოებით მილიმეტრის სიგანის, და ეს ტყვიისმაგვარად მოძრავი ფოტონების კონა იმოძრავებს სინათლის სიჩქარით, ტყვიაზე მილიონჯერ უფრო სწრაფად. თუ ფოტონების კონას ბოთლის მიმართულებიტ მივმართავთ, როგორ გაივლიან ბოთლში? როგორ გამოიყურება სინათლე შენელებულ კადრში?
ესაა მთლიანი მოქმედება.
დაიმახსოვრეთ, რომ მთლიანი მოქმედება ხდება ერთ ნანოწამზე ნაკლებ დროში — ამდენი დრო ჭირდება სინათლეს გადასაადგილებლად — ვიდეო შენელებულია 10 მილიარდჯერ, რათა შევძლოთ სინათლის მოძრაობის დანახვა.
მინდა ვთქვა, რომ კოკა–კოლას არ დაუსპონსორებია ეს კვლევა.
ვიდეოში ბევრი რამ ჩანს, ნება მომეციტ აგიხსნათ რა ხდება. ამგვარად, ნაკადი შედის ბოთლში, ფოტონების კონა იწყებს მოძრაობას და იფანტება შიგნით. გარკვეული ნაწილი აღწევს გარეთ, და ეცემა მაგიდის ზედაპირზე, თქვენ ხედავთ ამ ტალღოვან მოძრაობას. ფოტონების დიდი ნაწილი აღწევს სახურავამდე, ეჯახება მას და იშლება სხვადასხვა მიმართულებით. როგორც ხედავთ, შიგნით დარჩენილია ჰაერის რაღაც რაოდენობა, რომელიც მოძრაობს. ტალღები გადაადგილდება მაგიდის ზედაპირზე, ანარეკლი კი ზედა ნაწილში წარმოიქმნება, რამდენიმე ფრეიმის შემდეგ, ბოთლის უკანა ნაწილში ჩანს, როგორ ფოკუსირდება ანარეკლი.
თუ ავიღებთ ჩვეულებრივ ტყვიას და გავისვრით იგივე დისტანციაზე და შემდეგ შევანელებთ ვიდეოს 10 მილიარდჯერ, იცით რამდენ ხანს მოგიწევთ აქ ჯდომა ვიდეოს საყურებლად? ერთი დღით თუ ერთი კვირით? ერთი წლით. ეს ძალიან მოსაწყენი ვიდეო იქნებოდა — ჩვეულებრივი ტყვიის შენელებული მოძრაობის ნახვა.
რა მოხდება თუ ნატურმორტს გადავიღებთ?
თქვენ კვლავ ხედავთ მაგიდაზე ტალღოვან მოძრაობას, უკან კი პომიდორი და კედელი ჩანს. ეს გუბეში ქვის სროლას გავს.
ვიფიქრე ბუნება სურათებს ასე ხატავდა, ფემტო–ფრეიმების მიყოლებით, თუმცა ჩვენი თვალები მხოლოდ საბოლოო სურათს ხედავს. თუ პომიდორს კიდევ ერთხელ დააკვირდებით, შენიშნავთ, რომ როგორც კი სინათლე გადაუვლის, ის მაშინვე კი არ შავდება, არამედ ანათებს. რატომ ხდება ეს? იმიტომ, რომ პომიდორი მწიფეა და სინათლე ისხლიტება მის შიგნით, და ეს ხდება წამის რამდენიმე ტრილიონედის შემდეგ. მომავალში, როდესაც თქვენი ტელეფონები აღჭურვილი იქნება ფემტო–კამერებით, თქვენ მარკეტში ხელის შეუხებლად შეგეძლებათ შეამოწმოთ პროდუქტის სიმწიფე.
So how did my team at MIT create this camera? Now, as photographers, you know, if you take a short exposure photo, you get very little light, but we're going to go a billion times faster than your shortest exposure, so you're going to get hardly any light. So, what we do is we send that bullet, those packet of photons, millions of times, and record again and again with very clever synchronization, and from the gigabytes of data, we computationally weave together to create those femto-videos I showed you.
And we can take all that raw data and treat it in very interesting ways. სუპერმენს შეუძლია ფრენა. ზოგიერთი გმირი უხილავი ხდება, რას იტყვით მომავლის გმირის შესაძლებლობაზე, დაინახოს კუთხეებს მიღმა? იდეა შემდეგში მდგომარეობს– ჩვენ ვანათებთ სინათლეს კარზე, ის აისხლიტება, შედის ოთახის შიგნით, შემდეგ იქიდან უკან აირეკლება კარზე, საიდანაც ხვდება კამერის ობიექტივში, საიდანაც ჩვენ დავამუშავებთ ამ ინფორმაციას.
ეს არ არის სამეცნიერო ფანტასტიკა. ჩვენ ნამდვილად ავაგეთ ეს სისტემა. მარცხნივ თქვენ ხედავთ ფემტო–კამერას. კედლის მიღმა მანეკენი იმალება, ჩვენ კი კარებზე სინათლე ავსხლიტეთ.
როდესაც ჩვენი კვლევა გამოქვეყნდა Nature Communications–ში, ეს გააშუქა ვებგვერდ Nature.com–მა, ეს ანიმაცია მათი დამზადებულია.
ჩვენ გავისვრით სინათლის ამ ტყვიებს, ისინი დაეჯახებიან კედელს, ფოტონის ბუნებიდან გამომდინარე, ისინი ყველა მიმართულებით გაიფანტებიან, საიდანაც ზოგიერთი მათგანი მიაღწევს დამალულ მანეკენამდე, რომელიც თავისთავად გაფანტავს ამ ნაწილს, შემდეგ კარი ისევ აისხლეტს ამ ფოტონებს, ფოტონების ძალიან ცოტა რაოდენობა მიაღწევს კამერას, ყველაზე საინტერესო კი ისაა, ისინი კამერას დროის სხვადასხვა მონაკვეთში მიაღწევენ.
რადგანაც ჩვენი ფემტო–კამერა ძალიან სწრაფად მუშაობს, მას აქვს უნიკალური შესაძლებლობები. მას აქვს ძალიან კარგი დროის რეზოლუცია, მას შეუძლია დაინახოს სამყარო სინათლის სიჩქარით. ამგვარად, ჩვენ ვიცით მანძილი კარამდე, დამალულ ობიექტამდე, მაგრამ არ ვიცით, რომელი წერტილი რომელ მანძილს შეესაბამება.
ლაზერის ერთი ანთებით ვიღებთ ერთ ფოტოს, რომელსაც ეკრანზე ხედავთ, მხოლოდ ეს შეიზლება გაუგებარი იყოს, ჩვენ ვიღებთ მრავალ ამდაგვარ ფოტოს, შემდეგ ვაერთებთ, და ვცდილობთ გამოვთვალოთ სინათლის მოძრაობა, აქედან გამომდინარე შეგვეძლია დავინახოთ დამალული ობიექტი? შეგვიძლია დავინახოთ 3 განზომილებაში?
ეს ჩვენი რეკონსტრუქციაა.
დღეს დღეობით ჩვენ ვახერხებთ გზებზე სიარულს მანამ, სანამ ამ აპარატს ლაბორატორიიდან გზებზე გავიტანთ, მაგრამ მომავალში, რომელიც თავიდან აიცილებს შეჯახებას მოსახვევში, ან ჩვენ შეგვეძლება მოვძებნოთ დაზარალებულები ექსტრემალურ პირობებში ღია ფანჯრებში არეკლილი სინათლის მიხედვით, ანდაც შეგვეძლება შევქმნათ ენდოსკოპიური ინსტრუმენტები, რომლებიც ღრმად შეიხედებიან ჩვენს სხეულში, აგრეთვე გამოიყენებენ კარდისკოპიაშიც. მაგრამ სისხლის თავისებურებებიდან გამომდინარე ეს დღესდღეობით რთულია, ასე რომ, ეს ნამდვილი გამოწვევაა მეცნიერებისთვის რომ დაიწყონ ფიქრი ფემტო–ფოტოგრაფიაზე, როგორც ახალ მეთოდზე, რომელიც გადაწყვეტს დაავადების სკრინინგის სრულფასოვნების პრობლემას.
Now, like Doc Edgerton, a scientist himself, science became art, an art of ultra-fast photography, and I realized that all the gigabytes of data that we're collecting every time is not just for scientific imaging, but we can also do a new form of computational photography with time-lapse and color-coding, and we look at those ripples. Remember, the time between each of those ripples is only a few trillionths of a second.
But there's also something funny going on here. When you look at the ripples under the cap, the ripples are moving away from us. The ripples should be moving towards us. What's going on here?
It turns out, because we're recording nearly at the speed of light, we have strange effects, and Einstein would have loved to see this picture. The order at which events take place in the world appear in the camera with sometimes reversed order, so by applying the corresponding space and time warp, we can correct for this distortion.
So whether it's for photography around corners, or creating the next generation of health imaging, or creating new visualizations, since our invention, we have open-sourced all the data and details on our website, and our hope is that the DIY, the creative and the research community will show us that we should stop obsessing about the megapixels in cameras — (Laughter) — და დაიწყებს ფოტოგრაფიაში ახალ მიმართულებაზე მუშაობას, რომელიც დროში გადაღების სისწრაფეს გულისხმობს. გმადლობთ.
ორიგინალი ვიდეო: www.ted.com/talks/ramesh_raskar_a_camera_that_takes_one_trillion_frames_per_second.html
წარმოგიდგენთ ფოტოგრაფიის ახალ სახეობას– ფემტო–ფოტოგრაფიას, გამოსახვის იმდენად სწრაფ ტექნიკას, რომ შესაძლებელია კადრებისგან ავაწყოთ სინათლის მოძრაობის შენელებული ვიდეო. ამის გამოყენებით, შეგვიძლია შევქმნათ კამერები, რომლებიც იმოძრავებენ კუთხეებში, შეგვიძლია ჩავიხედოთ ჩვენს სხეულებში რენტგენის გარეშე, საბოლოოდ შევიცვალოთ წარმოდგენა კამერაზე.
თუ ლაზერს ავანთებთ და ჩავაქრობთ წამის ტრილიონედის ინტერვალით - ეს რამდენიმე ფემტო–წამია - ამით ჩვენ გამოვასხივებთ ფოტონების კონას, დაახლოებით მილიმეტრის სიგანის, და ეს ტყვიისმაგვარად მოძრავი ფოტონების კონა იმოძრავებს სინათლის სიჩქარით, ტყვიაზე მილიონჯერ უფრო სწრაფად. თუ ფოტონების კონას ბოთლის მიმართულებიტ მივმართავთ, როგორ გაივლიან ბოთლში? როგორ გამოიყურება სინათლე შენელებულ კადრში?
ესაა მთლიანი მოქმედება.
დაიმახსოვრეთ, რომ მთლიანი მოქმედება ხდება ერთ ნანოწამზე ნაკლებ დროში — ამდენი დრო ჭირდება სინათლეს გადასაადგილებლად — ვიდეო შენელებულია 10 მილიარდჯერ, რათა შევძლოთ სინათლის მოძრაობის დანახვა.
მინდა ვთქვა, რომ კოკა–კოლას არ დაუსპონსორებია ეს კვლევა.
ვიდეოში ბევრი რამ ჩანს, ნება მომეციტ აგიხსნათ რა ხდება. ამგვარად, ნაკადი შედის ბოთლში, ფოტონების კონა იწყებს მოძრაობას და იფანტება შიგნით. გარკვეული ნაწილი აღწევს გარეთ, და ეცემა მაგიდის ზედაპირზე, თქვენ ხედავთ ამ ტალღოვან მოძრაობას. ფოტონების დიდი ნაწილი აღწევს სახურავამდე, ეჯახება მას და იშლება სხვადასხვა მიმართულებით. როგორც ხედავთ, შიგნით დარჩენილია ჰაერის რაღაც რაოდენობა, რომელიც მოძრაობს. ტალღები გადაადგილდება მაგიდის ზედაპირზე, ანარეკლი კი ზედა ნაწილში წარმოიქმნება, რამდენიმე ფრეიმის შემდეგ, ბოთლის უკანა ნაწილში ჩანს, როგორ ფოკუსირდება ანარეკლი.
თუ ავიღებთ ჩვეულებრივ ტყვიას და გავისვრით იგივე დისტანციაზე და შემდეგ შევანელებთ ვიდეოს 10 მილიარდჯერ, იცით რამდენ ხანს მოგიწევთ აქ ჯდომა ვიდეოს საყურებლად? ერთი დღით თუ ერთი კვირით? ერთი წლით. ეს ძალიან მოსაწყენი ვიდეო იქნებოდა — ჩვეულებრივი ტყვიის შენელებული მოძრაობის ნახვა.
რა მოხდება თუ ნატურმორტს გადავიღებთ?
თქვენ კვლავ ხედავთ მაგიდაზე ტალღოვან მოძრაობას, უკან კი პომიდორი და კედელი ჩანს. ეს გუბეში ქვის სროლას გავს.
ვიფიქრე ბუნება სურათებს ასე ხატავდა, ფემტო–ფრეიმების მიყოლებით, თუმცა ჩვენი თვალები მხოლოდ საბოლოო სურათს ხედავს. თუ პომიდორს კიდევ ერთხელ დააკვირდებით, შენიშნავთ, რომ როგორც კი სინათლე გადაუვლის, ის მაშინვე კი არ შავდება, არამედ ანათებს. რატომ ხდება ეს? იმიტომ, რომ პომიდორი მწიფეა და სინათლე ისხლიტება მის შიგნით, და ეს ხდება წამის რამდენიმე ტრილიონედის შემდეგ. მომავალში, როდესაც თქვენი ტელეფონები აღჭურვილი იქნება ფემტო–კამერებით, თქვენ მარკეტში ხელის შეუხებლად შეგეძლებათ შეამოწმოთ პროდუქტის სიმწიფე.
So how did my team at MIT create this camera? Now, as photographers, you know, if you take a short exposure photo, you get very little light, but we're going to go a billion times faster than your shortest exposure, so you're going to get hardly any light. So, what we do is we send that bullet, those packet of photons, millions of times, and record again and again with very clever synchronization, and from the gigabytes of data, we computationally weave together to create those femto-videos I showed you.
And we can take all that raw data and treat it in very interesting ways. სუპერმენს შეუძლია ფრენა. ზოგიერთი გმირი უხილავი ხდება, რას იტყვით მომავლის გმირის შესაძლებლობაზე, დაინახოს კუთხეებს მიღმა? იდეა შემდეგში მდგომარეობს– ჩვენ ვანათებთ სინათლეს კარზე, ის აისხლიტება, შედის ოთახის შიგნით, შემდეგ იქიდან უკან აირეკლება კარზე, საიდანაც ხვდება კამერის ობიექტივში, საიდანაც ჩვენ დავამუშავებთ ამ ინფორმაციას.
ეს არ არის სამეცნიერო ფანტასტიკა. ჩვენ ნამდვილად ავაგეთ ეს სისტემა. მარცხნივ თქვენ ხედავთ ფემტო–კამერას. კედლის მიღმა მანეკენი იმალება, ჩვენ კი კარებზე სინათლე ავსხლიტეთ.
როდესაც ჩვენი კვლევა გამოქვეყნდა Nature Communications–ში, ეს გააშუქა ვებგვერდ Nature.com–მა, ეს ანიმაცია მათი დამზადებულია.
ჩვენ გავისვრით სინათლის ამ ტყვიებს, ისინი დაეჯახებიან კედელს, ფოტონის ბუნებიდან გამომდინარე, ისინი ყველა მიმართულებით გაიფანტებიან, საიდანაც ზოგიერთი მათგანი მიაღწევს დამალულ მანეკენამდე, რომელიც თავისთავად გაფანტავს ამ ნაწილს, შემდეგ კარი ისევ აისხლეტს ამ ფოტონებს, ფოტონების ძალიან ცოტა რაოდენობა მიაღწევს კამერას, ყველაზე საინტერესო კი ისაა, ისინი კამერას დროის სხვადასხვა მონაკვეთში მიაღწევენ.
რადგანაც ჩვენი ფემტო–კამერა ძალიან სწრაფად მუშაობს, მას აქვს უნიკალური შესაძლებლობები. მას აქვს ძალიან კარგი დროის რეზოლუცია, მას შეუძლია დაინახოს სამყარო სინათლის სიჩქარით. ამგვარად, ჩვენ ვიცით მანძილი კარამდე, დამალულ ობიექტამდე, მაგრამ არ ვიცით, რომელი წერტილი რომელ მანძილს შეესაბამება.
ლაზერის ერთი ანთებით ვიღებთ ერთ ფოტოს, რომელსაც ეკრანზე ხედავთ, მხოლოდ ეს შეიზლება გაუგებარი იყოს, ჩვენ ვიღებთ მრავალ ამდაგვარ ფოტოს, შემდეგ ვაერთებთ, და ვცდილობთ გამოვთვალოთ სინათლის მოძრაობა, აქედან გამომდინარე შეგვეძლია დავინახოთ დამალული ობიექტი? შეგვიძლია დავინახოთ 3 განზომილებაში?
ეს ჩვენი რეკონსტრუქციაა.
დღეს დღეობით ჩვენ ვახერხებთ გზებზე სიარულს მანამ, სანამ ამ აპარატს ლაბორატორიიდან გზებზე გავიტანთ, მაგრამ მომავალში, რომელიც თავიდან აიცილებს შეჯახებას მოსახვევში, ან ჩვენ შეგვეძლება მოვძებნოთ დაზარალებულები ექსტრემალურ პირობებში ღია ფანჯრებში არეკლილი სინათლის მიხედვით, ანდაც შეგვეძლება შევქმნათ ენდოსკოპიური ინსტრუმენტები, რომლებიც ღრმად შეიხედებიან ჩვენს სხეულში, აგრეთვე გამოიყენებენ კარდისკოპიაშიც. მაგრამ სისხლის თავისებურებებიდან გამომდინარე ეს დღესდღეობით რთულია, ასე რომ, ეს ნამდვილი გამოწვევაა მეცნიერებისთვის რომ დაიწყონ ფიქრი ფემტო–ფოტოგრაფიაზე, როგორც ახალ მეთოდზე, რომელიც გადაწყვეტს დაავადების სკრინინგის სრულფასოვნების პრობლემას.
Now, like Doc Edgerton, a scientist himself, science became art, an art of ultra-fast photography, and I realized that all the gigabytes of data that we're collecting every time is not just for scientific imaging, but we can also do a new form of computational photography with time-lapse and color-coding, and we look at those ripples. Remember, the time between each of those ripples is only a few trillionths of a second.
But there's also something funny going on here. When you look at the ripples under the cap, the ripples are moving away from us. The ripples should be moving towards us. What's going on here?
It turns out, because we're recording nearly at the speed of light, we have strange effects, and Einstein would have loved to see this picture. The order at which events take place in the world appear in the camera with sometimes reversed order, so by applying the corresponding space and time warp, we can correct for this distortion.
So whether it's for photography around corners, or creating the next generation of health imaging, or creating new visualizations, since our invention, we have open-sourced all the data and details on our website, and our hope is that the DIY, the creative and the research community will show us that we should stop obsessing about the megapixels in cameras — (Laughter) — და დაიწყებს ფოტოგრაფიაში ახალ მიმართულებაზე მუშაობას, რომელიც დროში გადაღების სისწრაფეს გულისხმობს. გმადლობთ.
ორიგინალი ვიდეო: www.ted.com/talks/ramesh_raskar_a_camera_that_takes_one_trillion_frames_per_second.html