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

Sexuálně nejvýkonnější vyzvědače přebrali československé rozvědce Sověti

Býval agent československé rozvědky v USA Karel Köcher

Československým komunistickým rozvědčíkům se ve špionáži proti Spojeným státům dlouho nedařilo. Nakonec ale zaznamenali...

Našel na půdě 35 let starý Apple II, zapnul ho a dohrál uloženou hru

Spoustu let ležel na půdě, po zapnutí funguje „jako zamlada“.

Newyorský učitel našel u rodičů na půdě starý počítač Apple II. Zkusil ho zapnout a překvapivě mohl pokračovat ve hře,...

Lokální předpověď počasí se razantně zpřesní, možná pomáhá i váš telefon

GRAF

Nejpřesnější lokální předpovědi počasí dnes nabízejí aplikace v našich telefonech - i proto, že s nimi samy pomáhají....

V Perském zálivu spustili největší baterii světa. Virtuální a bez lithia

Sodíko-sírové bateriové systémy japonské firmy NGK. Systém, který se vejde do...

Ve Spojených arabských emirátech byla připojena do sítě největší „virtuální“ baterie světa s obřím výkonem a úctyhodnou...

Severní magnetický pól se vydal na cesty. Co když doputuje až na jih?

Posun severního magnetického pólu

Naši planetu čeká přehození magnetických pólů. Nebude to zřejmě brzy, proč k tomu ovšem vůbec dojde a co může změna...

Další z rubriky

Kino do kapsy od Ankeru vykouzlí velký obraz kdekoli, kabely nepotřebuje

Anker Nebula

Na stěnu vám promítne videa z YouTube, Netflixu i USB paměti, bez připojení k elektřině zvládne i Titanic a stiskem...

Parádní zvuk i obraz. První TV Philips s ozvučením B&W hraje jako z praku

Rozhraní Android TV na Philips 55OLED903

Slabinou valné většiny televizorů je kvalita zvuku. Ta zpravidla stačí na zprávy, ale pro film nebo koncert je vhodné...

Vyzkoušeli jsme nejlepší způsob, jak sledovat televizi. Poradíme i vám

Test set-top-boxů pro televizi přes internet

Nezajímá vás kdy pořad jde, ani kolik je v něm reklam. Pustíte si jej kdykoli během i po odvysílání a reklamní bloky...

Najdete na iDNES.cz