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超快摄像机每秒可拍1000亿帧3D影像

最新的三维摄像技术每秒钟可拍摄一千亿帧立体影像。此为示意图。

加州理工学院的科学家设计了一个每秒钟可以拍摄1,000亿帧立体影像的摄像机,在对微观世界内瞬间事件进行大量研究的领域有着广泛的应用。

在这之前,这个研究组实现了每秒钟拍摄70万亿帧照片的相机技术,按照他们的说法,这样的速度都能看到光的传播过程。但是它们就像手机拍摄的照片一样,都是平面图像。这项新技术是在此基础上,加上了对三维影像的处理。

研究负责人加州理工学院医学与电气工程教授王力宏(Lihong Wang,译音)说,新技术借鉴了人类双眼如何得到周围世界立体影像的原理。他说,人的两只眼睛在看物体的时候成像的角度略有不同,大脑将两只眼睛采集的图像结合起来成为三维的画面。

王说:“我们用一个镜头,但是分成两个部分工作,两个通道模拟人的两只眼睛。”就像大脑整合来自两只眼睛的信号一样,这个相机内部的电脑负责处理两个成像通道采集到的画面,整合成三维的动态影像。

这个摄像机还具有另一个人眼所不具备的特性——偏光过滤的能力。

从液晶显示器到太阳镜,再到生物学研究用于观察材料内隐性压力,以及微观下分子的三维布局等,都要用到具有偏光能力的光学元件。

王说,这个超快录影机结合了快速三维影像和偏光这两个特性,有助于研究人员解决大量科研问题。王特别提到,比如物理学上神秘的声致发光(sonoluminescence)现象。声致发光现象指的是,声波在水或其它液体内产生小气泡,这些气泡快速爆破的时候将迸发出极短暂的亮光。

“一些人认为这是物理学上最神秘的现象之一,当气泡爆破,内部达到如此高的温度而产生亮光。这个过程的神秘之处在于,它在非常快的瞬间发生,我想我们的新相机可能有助于解开这个谜题。”

这份研究10月16日发表在《自然-通讯》(Nature Communications)期刊上。