Roberto Pulito

Nulla sfugge all'occhio del MIT

I ricercatori del prestigioso istituto creano una telecamera che pu˛ registrare il percorso compiuto dalla luce lavorando a mille miliardi di FPS

Roma - Un team di ingegnosi scienziati del Massachusetts Institute of Technology è andato oltre il classico concetto di ripresa in slow-motion, mettendo a punto una fantascientifica telecamera in grado di visualizzare il movimento della luce nello spazio.

L'attrezzatura cattura le immagini ad una velocità di circa mille miliardi di fotogrammi al secondo, risultando circa 40 miliardi di volte più scattante di una telecamera normale. Dato che vengono scattate milioni di scansioni ripetute per generare un solo nanosecondo di filmato, la streak camera del MIT arriva a catturare il percorso compiuto dalla luce.

Nella dimostrazione messa in piedi dal team si distingue perfettamente un raggio laser blu che si propaga attraversa una bottiglia piena di liquidi. Il sistema funziona soltanto con eventi ripetibili e infatti per arrivare all'effetto finale del super-rallentatore i tecnici hanno dovuto registrare la sequenza lampo diverse volte, sincronizzando continuamente laser e telecamera. Per realizzare la clip definitiva, lunga solo 480 fotogrammi, è servita circa un'ora di riprese.

Oltre a riprendere il video in modo bidimensionale, la "streak camera" registra il tempo impiegato dai fotoni per attraversare un determinato spazio 3D. In tutto questo esagerato slow-motion c'è comunque molta post-produzione. Le tantissime linee della scansione vengono infatti ricucite insieme con un apposito software, per fare in modo che tutti i fotogrammi appaiano girati nella stessa sessione.

Roberto Pulito
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9 Commenti alla Notizia Nulla sfugge all'occhio del MIT
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  • molto interessante, in questa teoria c'è qualcosa già annunciata dal nostro Leonardo da Vinci.
    non+autenticato
  • "Per realizzare la clip definitiva, lunga solo 480 fotogrammi..."

    Al di lß dei calcoli, come sempre su PI errati quando si tratta di sottomultipli o di multipli:

    1.000.000.000.000 di fotogrammi al secondo = 1 Tera fps = 1 x 10E+12 fps

    1 ms = 1 x 10E-3 s
    1 Ás = 1 x 10E-6 s
    1 ns = 1 x 10E-9 s

    1.000.000 di fotogrammi al nanosecondo? Casomai 1.000 fotogrammi al ns.

    480 fotogrammi fanno... ca. 0,5 ns.

    Prendiamo i 200.000.000 m/s = 0,2 x 10E+9 della luce (in un mezzo, non nel vuoto).

    0,5 ns ==> percorso di 0,1 m

    risoluzione lineare di ca. 0,1 m / 500 = 200 Ám

    Sarebbe interessante conoscere anche la risoluzione totale del frame per capire la banda necessaria...
    non+autenticato
  • Non fotografano il singolo lampo di luce che si propaga nello spazio. Applicano una tecnica simile a quello che fanno gli oscilloscopi digitali per ricostruire il segnale mediante il campionamento periodico. Utilizzano una sorgente laser periodica, e ad ogni impulso scattano una foto leggermente shiftata nel tempo in avanti. Poi ricombinano i fotogrammi che, grazie allo shifting temporale, da l'impressione di un unico impulso che si propaga (poichè gli impulsi sono uguali fra di loro).
  • Ho guardato il video e capito come funziona.
    Grazie lo stesso per la ripetizione.

    Ora, mi sai dire la risoluzione lineare (nel video parla di poter fotografare solo "una linea retta") del singolo fotogramma?
    non+autenticato
  • specifica risoluzione lineare, son scemo e non capiscoTriste
  • Se intendi la risoluzione lineare del sensore, non so quanti pixel sia, ma si tratta di un sensore lineare, dove c'è un'unica fila di fotodiodi. Lo specchio serve perchè l'immagine viene ricostruita riga per riga. Sparo un impulso, fotografo una linea. Sposto lo specchio, sparo un impulso, fotografo la seconda linea e così via fino ad aver scansionato tutte le righe del fotogramma. Poi shifto il tempo e rifaccio la stessa cosa per il frame successivo.

    Qui puoi vedere più in dettaglio qualche linear photodiode array (anche se non so se siano di questa categoria quelli utilizzati): http://sales.hamamatsu.com/index.php?id=13166471
  • Assumendo che:

    a) abbiano accostato i fotogrammi in modo che l'impulso non sia mai discosto ne' sovrapposto;

    b) la velocitß della luce nel mezzo "aria in condizioni ambientali" sia 2/3 di quella nel vuoto

    il mio calcolo porta a dedurre che con 480 frames, hanno rilevato la posizione del raggio "deviato" nello specchio in momenti successivi in ca. 10 cm di "spazio" monodimensionale! (il che potrebbe essere viste le dimensioni dei fotodiodi)

    Ovvero hanno delineato il percorso di 480 pezzettini da 200 Ám ca. ciascuno. Io l'ho chiamata "risoluzione lineare".

    Il discorso sulla banda necessaria riguarda i 60 minuti per avere i 480 fotogrammi... voglio dire: lo specchio che "dirige" il laser nelle comunissime stampanti riesce a "disegnare" le lettere sul foglio (polarizzare la carta) abbastanza velocemente, perché mai dovrebbero impiegare cosÝ tanto a meno di dover scansionare frame proibitivi?
    non+autenticato
  • perchè lo specchio utilizzato sembrerebbe molto più lento di quello delle stampanti laser, non fosse altro per la sua inerzia meccanica. Probabilmente lo spostano e poi aspettano che smorzi le oscillazioni prima di riprendere la riga successiva.
    Inoltre può anche essere che riprendono la stessa riga più volte per avere una sensibilità accettabile ed aumentare quello che sarebbe l'equivalente del tempo di esposizione.
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    Modificato dall' autore il 18 dicembre 2011 22.11
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  • Non saprei che altro dire.
    non+autenticato