YouTube потребителят Браян Хайде, известен в интернет като AlphaPhoenix, е построил в гаража си камера, която може да записва 2 милиарда кадъра в секунда. Тази невероятна скорост ѝ позволява да улавя светлината, движеща се във въздуха.

Той сподели резултатите в YouTube видео, показващо светлинни лъчи, движещи се в забавен кадър. Настройката позволява на зрителите да станат свидетели на нещо, което преди беше само теоретично: скоростта на светлината, приблизително 30 см за наносекунда, замразена в отделни кадри.

Камерата на гаражния учен използва мощен лазер, който се изстрелва през гаража му, отскача от огледало и се движи зигзагообразно между успоредни огледала, преди да удари стената. Частиците мъгла във въздуха разсейват светлината, правейки я видима за сензора.

При 2 милиарда кадъра в секунда лъчът се превръща в хипнотизиращо светлинно шоу, което се държи по странен, почти научнофантастичен начин.

Преди това мъжът беше конструирал камера с 1 милиард кадъра в секунда през 2024 г., но за да постигне този нов успех, той трябваше да преконструира системата от нулата. Той подобри моторите за по-висока прецизност, укрепи оптиката за по-ясни изображения и препроектира софтуера, за да може да обработва огромни количества данни в реално време. Тези подобрения позволиха на камерата да улавя светлината в движение както никога досега.

Позицията на камерата влияе върху това как се вижда светлината. Когато е поставена директно зад лазера, изходящият лъч изглежда като че ли се движи бавно, докато връщащата се светлина изглежда почти мигновена.

Това не е нарушение на физичните закони. Това се случва, защото светлината, която се отразява от частиците близо до камерата, достига сензора по-бързо от светлината, която се отразява от частиците по-далеч. Когато Хайде премества камерата от другата страна на гаража, ефектът се обръща. Далечната светлина изглежда, че пристига мигновено, докато близката светлина отнема повече време.

Заснемането на пълна картина при 2 милиарда кадъра в секунда с конвенционална технология е невъзможно. Хайде реши този проблем, като използва малко огледало, монтирано на кардан, за да насочи лазерната светлина към един-единствен, високочувствителен сензор.

Всяко насочване записва един пиксел, който след това се комбинира, за да формира цялостно изображение. Този метод е бавен, но много прецизен, като ефективно симулира камера за милиони долари с хиляди сензори, работещи синхронизирано. За да постигне това ниво на точност, Хайде заменя стандартните хоби сервомеханизми с енкодери с висока разделителна способност и зъбни ремъци. Тези компоненти контролират движението на огледалото с точност до част от градус. Всяка подробност е от значение, тъй като дори и най-малките отклонения могат да развалят изображението.

Електрониката, която стои зад системата, е също толкова сложна. Фотоумножителна тръба преобразува постъпващите фотони в електрически сигнали, които се предават по коаксиален кабел към осцилоскоп, който взема проби 2 милиарда пъти в секунда. ой разработи умен начин за намаляване на шума, като предава сигнала от фотоумножителната тръба и синхронизиращия импулс по един и същ кабел, като внимателно е синхронизирал времето, за да пристигат независимо един от друг.

Тази комбинация от оптика, електроника и софтуер създава безпроблемна илюзия за записване на пълни кадри с рекордна скорост.

Снимка: Unsplash

Виж още: Създаването на операционна система за смартфон е скъпо удоволствие с много нули, разкрива Nothing (ВИДЕО)