Американский инженер-любитель Брайан Хайде, известный под псевдонимом AlphaPhoenix, продемонстрировал своим подписчикам работу самостоятельно собранной камеры, которая фиксирует 2 миллиарда кадров в секунду. С помощью этой системы ему удалось снять движение световых лучей, излучаемых мощным лазером и отраженных от зеркал в туманной среде. Об этом сообщает издание Interesting Engineering.
Предыдущая версия устройства, созданная Хайде в 2024 году, обеспечивала скорость съемки 1 миллиард кадров в секунду. Для удвоения показателей потребовалось полностью перепроектировать конструкцию, в частности установить более точные двигатели, усовершенствовать оптическую систему и переписать программное обеспечение. Благодаря этим модификациям камера получила возможность фиксировать движение света с беспрецедентной четкостью.
Создание полноценного изображения со скоростью 2 миллиарда кадров в секунду традиционными методами невозможно из-за технических ограничений. Хайде применил нестандартный подход: компактное зеркало на прецизионном подвесе направляет лазерный луч на отдельный высокочувствительный сенсор. Каждый такой сенсор регистрирует единственный пиксель, а программное обеспечение постепенно компилирует полученные данные в целостное изображение. Процесс требует времени, однако обеспечивает точность, сопоставимую с профессиональным оборудованием стоимостью миллион долларов, где тысячи датчиков работают одновременно.
Для достижения необходимой точности инженер заменил стандартные любительские серводвигатели на кодирующие устройства высокого разрешения и синхронные ремни. Эти компоненты контролируют позиционирование зеркала с точностью до долей градуса, что критически важно для корректной работы системы.
Подписывайтесь на Mediasat в Telegram: здесь самые интересные новости из мира технологий
Электронная архитектура устройства не менее сложна, чем механическая часть. Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) преобразует поток фотонов в электрические импульсы, которые через коаксиальные кабели передаются на осциллограф, способный осуществлять 2 миллиарда измерений в секунду. Хайде разработал оригинальное решение для минимизации электромагнитных помех: сигнал от ФЭП и синхроимпульс передаются одним кабелем по тщательно рассчитанному алгоритму временной синхронизации, что делает невозможным их взаимное наложение.
Расположение камеры относительно источника света существенно влияет на визуальный результат. Если поместить ее позади лазера, отраженный луч будет двигаться медленно, тогда как в противоположном направлении он будет казаться почти мгновенным. Это явление объясняется разницей во времени, за которое свет от частиц на разных расстояниях достигает датчика. Когда Хайде перемещает камеру на противоположную сторону помещения, эффект меняется: удаленные точки отражения достигают сенсора быстрее, чем ближайшие.
Сочетание прецизионной оптики, сложной электроники и специализированного программного обеспечения создает иллюзию записи со сверхвысокой скоростью, фактически реконструируя полное изображение из последовательно собранных пиксельных данных. Видео с демонстрацией работы камеры опубликовано на канале AlphaPhoenix на платформе YouTube.
