世界上最快的相機每秒可以拍攝 156.3 兆張照片

簡而言之，魁北克的國家科學研究機構 （INRS） 的研究人員開發了一種超高速相機，能夠為單個像素提供高達 156.3 THz 的全序列編碼速率，相當於每秒 156.2 兆格。這款名為SCARF（swept-coded aperture real-time femtophotography：掃描編碼光圈即時飛秒攝影）的尖端成像設備，其速度足以在單次拍攝中捕捉半導體瞬態吸收和金屬合金超快退磁等現象。

相較之下，一些旗艦智慧手機可以錄製高達 960 格/秒的影片。YouTube 上的 Slow Mo Guys 曾以高達每秒 80 萬格的速度拍攝過高速影片

INRS 認為，這款新型的成像硬體將有助於擴展包括生物學、化學、材料科學、物理學和工程學在內的多個領域的知識邊界。 研究人員表示，這在觀察不可重複或難以重複的現象（例如活細胞中的衝擊波力學）時尤其有用。 

Jinyang Liang教授是超高速成像領域的先驅。 他在 2018 年開發了 T-CUP（trillion-frame-per-second compressed ultrafast photography：每秒拍攝上兆張的壓縮飛秒級攝影）。 該系統基於被動飛秒成像，該系統能捕捉每秒上兆張影像。

在此之前，快速相機系統大多是一張一張連續捕捉影像，然後將它們拼接在一起創建場景。 

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▲ SCARF（swept-coded aperture real-time femtophotography：掃描編碼光圈即時飛秒攝影）

T-CUP是一項突破性發明，但並非沒有缺點。 Jinyang 團隊成員 Miguel Marquez 表示，基於壓縮超高速攝影的系統必須應對資料品質下降的問題。 此外，它們還必須權衡視場序列深度。「這些限制是由於操作原理造成的，該原理需要同時剪切場景和編碼光圈，」Marquez 指出。 

正如 INRS 所強調的那樣，SCARF 憑藉其成像模式克服了這些挑戰，該模式能夠「在不剪切超快現象的情況下快速掃描靜態編碼光圈」。 

▲ A。系統示意圖。 CCD 電荷耦合元件、G1 – G2 光柵、L1 – L4 透鏡、M1 – M2 反射鏡。 b SCARF 的操作及說明性資料。 圖片來源：《自然》 

令人難以置信的是，該團隊表示該相機由現成的被動式光學元件製成的，並且製作成本並不昂貴。 因此，Few-Cycle 和 Axis Photonique 等兩家公司已經開始與研究人員合作將相機推向市場。 

該團隊的研究成果發表在《自然》雜誌上，標題為「Swept coded aperture real-time femtophotography（掃描編碼光圈即時飛秒攝影）」。

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資料來源：

• World's fastest camera can capture 156.3 trillion frames per second