世界上速度最快的相機，每秒可拍攝156.3兆幀圖像

加拿大能源材料電信研究中心（INRS Énergie Matériaux Télécommunications Research Centre）的工程師們研製出了世界上最快的照相機，其拍攝速度達到了驚人的每秒 156.3 兆幀（fps）。

▲ 世界上最快的相機 SCARF 的圖解。脈衝光捕捉到一個超快事件--蘋果被子彈擊穿--然後進入系統處理成圖像。

最好的手機慢動作攝影機通常使用幾百幀/秒的速度。專業的電影攝影機可能會使用幾千幀，以達到更流暢的效果。但如果你想看到奈米尺度上發生的事情，就需要把速度降下來，達到每秒數十億甚至數兆幀。

據報導，這台新相機可以捕捉以飛秒為單位的事件--四兆分之一秒。作為參考，1 秒鐘內發生的事件與 3200 萬年中的秒數相當。

研究人員以他們早在 2014 年就開發的技術為基礎，該技術被稱為壓縮超快攝影（CUP），可以捕捉現在看來微不足道的 1000 億幀/秒。下一階段被稱為 T-CUP，T 代表「每秒兆幀」--它確實能達到每秒 10 兆幀的速度。到了 2020 年，該團隊又將其提升到 70 萬億幀/秒，並推出了一個名為壓縮超快光譜攝影（CUSP）的版本。

現在，研究人員又將其提高了一倍多，達到了令人難以置信的每秒 156.3 兆幀。新的照相機系統被稱為「掃頻編碼孔徑即時飛秒照相術」（SCARF），它可以捕捉發生得太快的事件，即使是以前版本的技術也無法看到。這包括像衝擊波穿過物質或活細胞這樣的情況。

SCARF 的工作原理是首先發射一個超短脈衝雷射，穿過被成像的事件或物體。如果把這種光想像成彩虹，那麼紅色波長的光將首先捕捉到事件，然後是橙色、黃色，最後是紫色。由於事件發生得太快，當每種「顏色」到達時，看起來都不一樣，這樣脈衝就能在極短的時間內捕捉到整個事件的變化。

然後，這個光脈衝經過一系列元件的聚焦、反射、衍射和編碼，最後到達電荷耦合器件（CCD）相機的感測器。然後轉換成資料，再由電腦重構成最終圖像。

雖然我們普通人不太可能觀看 SCARF 系統捕捉到的氣球爆炸的高速視訊，但研究人員表示，捕捉新的超快現像有助於改進物理學、生物學、化學、材料科學和工程學等領域。

這項研究發表在《自然通訊》雜誌上。

稿源：cnBeta.COM

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