휴대폰에 탑재된 최고의 슬로우 모션 카메라는 일반적으로 수백 fps로 작동한다. 전문 영화 카메라는 보다 부드러운 효과를 얻기 위해 수천 개를 사용할 수도 있다. 그러나 나노 규모에서 무슨 일이 일어나고 있는지 보려면 초당 수십억 또는 심지어 수조 프레임까지 속도를 줄여야 한다 .
새로운 카메라는 펨토초(수천분의 1초) 영역에서 발생하는 이벤트를 캡처할 수 있는 것으로 알려졌습니다. 참고로 3,200만년의 1초만큼의 시간이 1초에 발생한다.
연구원들은 2014년에 개발한 기술인 압축 초고속 사진(CUP)을 기반으로 구축했다. 이 기술은 현재는 보잘것없어 보이는 1000억 fps를 캡처할 수 있다 . 다음 단계는 T-CUP이라고 불리며 , T는 "초당 수조 프레임"을 의미하며, 말 그대로 최대 10조 fps를 처리할 수 있다. 그리고 2020년에 팀은 압축 초고속 스펙트럼 사진(CUSP)이라는 버전을 사용하여 최대 70조 fps 까지 끌어올렸다.
이제 연구원들은 이를 다시 두 배 이상 늘려 초당 156조 3천억 프레임이라는 놀라운 속도를 달성했습니다. 새로운 카메라 시스템은 "SCARF(스위프 코딩 조리개 실시간 펨토사진)"라고 불리며, 이전 버전의 기술로도 볼 수 없을 정도로 빠르게 발생하는 이벤트를 캡처할 수 있다. 여기에는 물질이나 살아있는 세포를 통해 이동하는 충격파와 같은 것이 포함된다.
SCARF는 먼저 "지저거리는" 초단파 레이저 광을 발사하여 작동합니다. 이 레이저 광은 이미지화되는 이벤트나 물체를 통과합니다. 빛을 무지개로 묘사하면 빨간색 파장이 먼저 이벤트를 포착한 다음 주황색, 노란색, 스펙트럼 아래로 보라색까지 이어진다. 이벤트가 매우 빠르게 발생하기 때문에 각각의 연속적인 "색상"이 이에 도달할 때마다 다르게 보이며 펄스가 믿을 수 없을 만큼 짧은 시간 동안 변화하는 모든 것을 포착할 수 있다.
그런 다음 이 광 펄스는 초점을 맞추고, 반사하고, 회절하고 인코딩하는 여러 구성 요소를 통과하여 최종적으로 CCD(전하 결합 소자) 카메라의 센서에 도달한다. 그런 다음 컴퓨터에서 최종 이미지로 재구성할 수 있는 데이터로 변환된다.
우리 일반 Joes가 SCARF 시스템으로 포착한 풍선 터지는 고속 비디오를 볼 가능성은 거의 없지만, 연구원들은 새로운 초고속 현상을 포착하면 물리학, 생물학, 화학, 재료 과학 및 공학과 같은 분야를 개선하는 데 도움이 될 수 있다고 말한다. 이 연구는 Nature Communications 저널에 게재되었다. 출처: INRS
