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Video al rallentatore
I ricercatori del MIT hanno creato un nuovo sistema di imaging in grado di acquisire dati visivi a una velocità effettiva di un trilione di esposizioni al secondo, abbastanza veloce da produrre un video al rallentatore di un'esplosione di luce che percorre la lunghezza di una bottiglia di plastica. Non c'è niente nell'universo che sembri veloce con questa fotocamera, afferma il postdoc di Media Lab Andreas Velten, uno degli sviluppatori del sistema.
Il sistema si basa su una tecnologia chiamata streak camera, la cui apertura è una stretta fessura. Le particelle di luce, i fotoni, entrano nella fotocamera attraverso la fenditura e vengono convertite in elettroni, che passano attraverso un campo elettrico che li devia in una direzione perpendicolare alla fenditura. Mentre un'esplosione di luce viaggia attraverso una bottiglia di plastica, alcuni dei suoi fotoni escono dalla bottiglia lungo tutto il percorso; la fotocamera cattura dove escono quei fotoni. Poiché il campo elettrico sta cambiando molto rapidamente, devia gli elettroni corrispondenti ai fotoni che arrivano in ritardo più di quelli corrispondenti a quelli che arrivano prima. La fotocamera può così determinare il tempo di arrivo dei fotoni che attraversano una fetta di spazio unidimensionale.
Per produrre i loro video in super slow motion, Velten, il professore associato di Media Lab Ramesh Raskar e il professore di chimica Moungi Bawendi devono eseguire lo stesso esperimento, come far passare un impulso di luce attraverso una bottiglia, più e più volte, riposizionando continuamente la telecamera a strisce per acquisire un nuovo campione unidimensionale della scena. Ci vuole solo un nanosecondo, un miliardesimo di secondo, perché la luce si diffonda attraverso una bottiglia, ma ci vuole circa un'ora per raccogliere tutti i dati necessari per costruire un'immagine bidimensionale per il video finale. Per questo motivo, Raskar chiama il nuovo sistema la fotocamera più lenta e veloce al mondo.
Dopo un'ora, i ricercatori hanno accumulato centinaia di migliaia di set di dati, ognuno dei quali traccia le posizioni unidimensionali dei fotoni rispetto ai loro tempi di arrivo. Raskar, Velten e altri membri del gruppo Camera Culture di Raskar presso il Media Lab hanno sviluppato algoritmi in grado di unire i dati grezzi in una serie di immagini bidimensionali sequenziali.
Poiché il sistema richiede più passaggi per produrre i suoi video, non può registrare eventi non esattamente ripetibili. Qualsiasi applicazione pratica probabilmente coinvolgerà casi in cui il modo in cui la luce si disperde, o rimbalza quando colpisce diverse superfici, è di per sé una fonte di informazioni utili. Questi casi possono, tuttavia, includere analisi della struttura fisica sia dei materiali fabbricati che dei tessuti biologici, come gli ultrasuoni con la luce, come dice Raskar.