Nejrychlejší kamera na světě zaznamená až 6 milionů snímků za vteřinu

aktualizováno 
Vědci z Kalifornské univerzity v Los Angeles vytvořili zcela nový druh ultrarychlé filmové kamery, která o několik řádů překonává dosud nejrychlejší přístroje podobného typu.

STEAM camera visualization | foto: UCLA

Abychom mohli pozorovat a zaznamenávat události, které se odehrávají velmi rychle, jako například rázové vlny, neutrální aktivitu mozku či komunikaci mezi živými buňkami, je třeba zachytit miliony, nebo dokonce miliardy obrazů za vteřinu. Až donedávna však žádná kamera takové možnosti nejen nenabízela, ale dokonce se jim ani nepřibližovala.

Záznam obrazu při vysokých rychlostech

Na trhu jsou k mání kamery schopné pořídit řádově tisíc snímků za sekundu, pro natáčení efektních filmů to sice plně dostačuje, ovšem pro záznam fyzikálních a biologických dějů, které probíhají na mikroskopické či ještě nižší úrovni, je bohužel použít nelze.

Naproti tomu nový typ ultrarychlé kamery umí zachytit každou vteřinu až 6 milionů obrázků. Její expoziční doba (rychlost závěrky) činí pouhých 450 pikosekund, tedy 450 x 1012 sekundy.

Kamera bez CCD

Digitální kamery fungují na bázi světelných snímačů, kterými mohou být buď CCD (Charge-Coupled Device), nebo CMOS (Complementary Metal–Oxide–Semiconductor). Nová filmová kamera ale nic takového nepotřebuje. Snímky pořizuje pomocí velmi krátkých laserových pulzů – světelných záblesků, které netrvají déle než miliardtinu sekundy.

Každý laserový záblesk je převeden do sériového datového toku, který spíš než výstupní signál z kamery připomíná data z vláken optických sítí. Za použití Fourierovy transformace jsou pulzy, z nichž každý obsahuje jeden celý obraz, zesíleny a současně zpomaleny tak, aby je následně mohl zpracovat elektronický digitizér.

Nejrychlejší kamera světa

Vysokorychlostní filmování provází nemálo obtíží, hlavní problém představuje fakt, že čím vyšší je rychlost záznamu, tím menší je citlivost kamery. Je nasnadě proč: když zvyšujeme rychlost záznamu, zároveň zkracujeme dobu, po kterou kamera může sbírat fotony tvořící výsledný obraz.

Kromě slabšího signálu (díky menšímu počtu zaznamenaných fotonů) se navíc celý systém stává náchylnější na tepelný šum. Díky použité technologii STEAM (serial time-encoded amplified microscopy) se ale losangeleským výzkumníkům všechny tyto nesnáze podařilo překonat.

"Naše technologie STEAM umožňuje kontinuální snímání obrazu v reálném čase, se snímací frekvencí vyšší než 6 MHz," tvrdí Keisuke Goda, který spolu s Kevinem Tsiaou a Bahramem Jalalim nejrychlejší kameru na světě vyvinul. Nový typ kamery bude podle nich možné využívat zejména při studiu rychle probíhajících fyzikálních, chemických a biologických jevů.

Ultrarychlá kamera v akci

Jedna z možností využití ultrarychlé kamery se nabízí při tzv. průtokové cytometrii, technice, která se zabývá analýzou buněk. Metoda se například používá při krevních testech. Tradiční cytometrie sice umožňuje získat o jednotlivých buňkách mnoho zajímavých a důležitých údajů (počet, velikost, ph atd.), ale obraz jedné každé buňky s ní dostat nelze, neboť dosud používané kamery nejsou ani dost rychlé ani dost citlivé.

Buněčné snímky jsou velmi důležité pro rozlišení zdravých a nemocných buněk. Biologové dnes buňky fotografují pod mikroskopem, což je příliš zdlouhavé, a navíc ne moc přesné. K lepším výsledkům by mohla přispět právě nově vyvinutá kamera. Její použití v biologickém a biomedicínském výzkumu by jistě stálo za to.

Zdroj:
www.ucla.edu
www.wired.com

Vizualizace funkce kamery na YouTube

Autor:


Nejčtenější

Nelíbí se mi, kam se internet vydal, říká vynálezce WWW. Chce to změnit

Tim Berners-Lee představuje vizi nového, decentralizovaného internetu...

V roce 1990 spustil první webový server a odstartoval tak revoluci. Díky němu se internet rozšířil do celého světa, do...

Mučení a vraždu novináře prý nahrály hodinky Apple. Nejspíš to bylo jinak

Apple Watch 2

Údajná vražda opozičního saúdskoarabského novináře Džamála Chášakdžího na konzulátu v Turecku vyvolává mezinárodní...



Ve věku 65 let zemřel na rakovinu Paul Allen, s Gatesem založil Microsoft

Paul Allen na snímku z prosince 2017.

Ve věku 65 letech zemřel v pondělí spoluzakladatel firmy Microsoft Paul Allen. Miliardář, filantrop a hledač lodních...

Návrat „imperialistického brouka“? Výzkumný program USA vzbudil obavy

Program „Hmyzí spojenci“ má změnit škůdce v pomocníky v zemědělství.

Skupina vědců v časopise Science varuje před možným zneužitím amerického výzkumného programu, který vyvíjí zcela nový...

Grafika snů: podrobné srovnání RTX 2080 s GTX 1080Ti

Porovnání grafických karet s čipem Nvidia GeForce RTX 2080 a GTX 1080Ti (vpravo)

Porovnali jsme novou grafickou kartu RTX 2080 s předchozí špičkou GTX 1080Ti. Výsledky jsou zajímavé a ačkoli v mnoha...

Další z rubriky

Větší nikdo nemá. Fujifilm vyrábí první 100Mpix bezzrcadlovku na světě

Fujifilm GFX 100

Bude stát téměř čtvrt milionu korun. Půjde o první komerčně prodávanou středoformátovou bezzrcadlovku s čipem o...

GoPro má v nové generaci legendární kamerky Hero 7 superstabilizaci

Hero 7 Black je doposud nejvýkonnější kamerka firmy GoPro.

GoPro přichází s kamerkou, která má vestavěnou stabilizaci. Ta podle firmy v podstatě odstraňuje nutnost používat...

Panasonic útočí. Má dvě full frame bezzrcadlovky a spojenectví se Sigmou

Panasonic představil své prvni full frame bezzrcadlovky řady Lumix S.

Panasonic chce razantně vstoupit do souboje plnoformátových bezzrcadlovek. Modely LUMIX S1R a S1 umí, ve své kategorii...



Najdete na iDNES.cz