Ученые из Калифорнийского технологического института изобрели сверхскоростную камеру, способную снимать со скоростью до 1 триллиона кадров в секунду видео, фигурантами которого являются прозрачные объекты. Принцип действия этой камеры называется фазочувствительной сжатой сверхскоростной фотосъемкой (phase-sensitive compressed ultrafast photography, pCUP) и он является дальнейшим развитием принципа съемки, разработанного около десятилетия назад и использовавшегося для захвата движения света в замедленном режиме.
Объединение технологии pCUP с технологией так называемой контрастной фазовой микроскопии позволяет камере снимать с высочайшей скоростью не только прозрачные объекты, она способна снимать "эфемерные" явления, такие, как распространение ударных волн в газовой среде и внутри кристаллов, прохождение сигналов по нейронам нервных тканей и многое другое. Контрастная фазовая микроскопия была разработана специально для улучшения качества съемки прозрачных и полупрозрачных объектов, таких, как живые клетки.
Для хранения данных, получаемых новой сверхскоростной камерой была разработана сверхскоростная технология кодирования и сжатия LLE-CUP, которая исключает потерю данных и качества. В этой технологии берется один единственный опорный снимок и дальше описывается все движение, захватываемое на протяжении времени съемки.
После захвата опорного снимка технология LLE-CUP работает столь быстро, что она позволяет запечатлеть процесс распространения света, что является невозможным для других, менее скоростных методов съемки и кодирования данных. В качестве демонстрации возможностей всего этого ученые сняли процесс распространения ударной волны в воде и распространение импульса лазерного света по части прозрачного материала.
Отметим, что данная технология находится еще на самой ранней стадии ее развития, тем не менее, она уже сейчас способна принести огромную ползу в некоторых областях науки, включая физику, химию и биологию. pCUP-камера позволит ученым увидеть в режиме реального времени распространение сигналов и коммуникации между нейронами, распространение фронта пламени в камере сгорания двигателя и многое другое.
