Американские ученые разработали камеру, которая может записывать трехмерное видео со скоростью 100 миллиардов кадров в секунду. Они применили технологию однокадровой стереополяриметрической сжатой сверхбыстрой фотографии, работающей по тому же принципу, что и бинокулярное зрение человека, и рассказали об изобретении в журнале Nature Communications.

Ученые из Калифорнийского технологического института усовершенствовали технологию сжатой сверхбыстрой фотографии (CUP), увеличив ее скорость до 70 триллионов кадров в секунду. Такая камера способна заснять движения со скоростью света, однако изображение получалось плоским. Теперь они разработали метод, получивший название однокадровой стереополяриметрической сжатой сверхбыстрой фотографии, или SP-CUP, который позволяет снимать видео со скоростью 100 млрд кадров в секунду в трехмерном формате.

Благодаря бинокулярному зрению человек способен воспринимать объемную картину мира вокруг себя. Информация от двух глаз объединяется мозгом в одно трехмерное изображение, и камера SP-CUP работает практически таким же образом.

«Камера позволяет делать стереоизображения, — говорит ведущий автор исследования Лихонг Ван. — У нас есть одна линза, но она функционирует как две половинки, которые обеспечивают две совмещенные картинки. Таким образом два канала имитируют наши глаза».

Точно так же, как наш мозг обрабатывает сигналы, которые он получает от наших глаз, компьютер, на котором работает камера SP-CUP, соединяет данные от двух каналов в один трехмерный фильм. Кроме того, SP-CUP способна видеть поляризацию световых волн (ориентацию напряженности электрических и магнитных полей). Это явление используется в целом ряде технологий: от ЖК-экранов, антибликовых солнцезащитных очков и линз фотоаппаратов до устройств, которые определяют трехмерные конфигурации молекул.

Высокоскоростное 3D-изображение SP-CUP и информация о поляризации света делает новую камеру мощным инструментом, который можно применить к широкому кругу научных проблем. Например, изобретение может помочь лучше понять физику сонолюминесценции — явления, при котором звуковые волны создают крошечные пузырьки в воде и других жидкостях. После образования такие пузырьки быстро схлопываются, испуская вспышку света.