Американський інженер-аматор Браян Хайде, відомий під псевдонімом AlphaPhoenix, продемонстрував своїм підписникам роботу самостійно зібраної камери, яка фіксує 2 мільярди кадрів на секунду. За допомогою цієї системи йому вдалося зняти рух світлових променів, випромінюваних потужним лазером і відбитих від дзеркал у туманному середовищі. Про це повідомляє видання Interesting Engineering.
Попередня версія пристрою, створена Хайде у 2024 році, забезпечувала швидкість зйомки 1 мільярд кадрів на секунду. Для подвоєння показників знадобилося повністю перепроєктувати конструкцію, зокрема встановити точніші двигуни, удосконалити оптичну систему та переписати програмне забезпечення. Завдяки цим модифікаціям камера отримала можливість фіксувати рух світла з безпрецедентною чіткістю.
Створення повноцінного зображення зі швидкістю 2 мільярди кадрів на секунду традиційними методами неможливе через технічні обмеження. Хайде застосував нестандартний підхід: компактне дзеркало на прецизійному підвісі спрямовує лазерний промінь на окремий високочутливий сенсор. Кожен такий сенсор реєструє єдиний піксель, а програмне забезпечення поступово компілює отримані дані у цілісне зображення. Процес вимагає часу, проте забезпечує точність, порівнянну з професійним обладнанням вартістю мільйон доларів, де тисячі датчиків працюють одночасно.
Для досягнення необхідної точності інженер замінив стандартні аматорські серводвигуни на кодувальні пристрої високої роздільної здатності та синхронні ремені. Ці компоненти контролюють позиціювання дзеркала з точністю до часток градуса, що критично важливо для коректної роботи системи.
Підписуйтесь на Mediasat у Telegram: тут найцікавіші новини ТБ та телекому
Електронна архітектура пристрою не менш складна за механічну частину. Фотоелектронний помножувач (ФЕП) перетворює потік фотонів на електричні імпульси, які через коаксіальні кабелі передаються на осцилограф, здатний здійснювати 2 мільярди вимірів щосекунди. Хайде розробив оригінальне рішення для мінімізації електромагнітних перешкод: сигнал від ФЕП і синхроімпульс передаються одним кабелем за ретельно розрахованим алгоритмом часової синхронізації, що унеможливлює їхнє взаємне накладання.
Розташування камери щодо джерела світла суттєво впливає на візуальний результат. Якщо помістити її позаду лазера, відбитий промінь буде рухатися повільно, тоді як у протилежному напрямку він здаватиметься майже миттєвим. Це явище пояснюється різницею у часі, за який світло від частинок на різних відстанях досягає датчика. Коли Хайде переміщує камеру на протилежний бік приміщення, ефект змінюється: віддалені точки відображення досягають сенсора швидше за ближчі.
Поєднання прецизійної оптики, складної електроніки та спеціалізованого програмного забезпечення створює ілюзію запису з надвисокою швидкістю, фактично реконструюючи повне зображення з послідовно зібраних піксельних даних. Відео з демонстрацією роботи камери опубліковане на каналі AlphaPhoenix на платформі YouTube.
