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世界上最快的相机每秒能拍摄10万亿帧画面，飞秒条纹相机能拍到光前进的样子，这是人类第一次拍摄到光的慢动作。光在200万分之一秒内穿过了瓶子，相机要在100飞秒内完成拍摄，如果连续拍摄1秒钟再大的硬盘也会塞满。这就是最前沿的万亿分之一秒摄影，能拍摄光运动轨迹的逆天技术。 普通相机每秒只能拍摄30帧，我们看的电影是24帧，也就是每秒24次遮挡，刷新率是每秒48次，帧可以理解成图片，电影每秒显示24张图片达到动画效果。也就是我们小时候翻看连环画,1秒内连续翻动24张图片就能感觉到画面出现连贯的动画。 我们的手机是30帧/秒，摄像机能达到100帧/秒，高速摄像机可达1万帧/秒，工业级能达到1千万帧/秒，但存储器需要很大，高速摄像机能够以32万帧/秒的速度录影，这样拍摄1秒可以播放3小时。图14是每秒100万帧的高速相机拍摄了子弹打穿一个苹果的照片。 图8-11是高速摄像机拍摄到的炮弹和导弹出膛的情景，比如坦克炮的膛线一般是右旋，炮弹出膛后会以300转/秒的速度顺时针旋转，出膛速度为900米/秒，通的相机根本拍不到，此时靠的是一面旋转镜子，用电脑控制旋转反光镜片，把画面反射到旁边的高速摄像机里就可以，这样就能拍摄到高速炮弹了。 但3亿米/秒的光跑得太快了，靠这个方法显然是不能被拍摄到的。于是美国的科学家研发出了T-CUP相机，它也是条纹照相机的一种，但比普通的条纹相机要厉害的多，普通条纹相机最高时间分辨率约为100飞秒，2011年科学家用条纹相机记录了帧速高达万亿次每秒的激光脉冲动画。 飞秒也叫做毫微微秒，简称fs，1秒的一千万亿分之一就是1飞秒，也就是0.001皮秒，每秒能飞3亿米的光，在1飞秒内，也只能走300纳米。所以极短时间的激光脉冲称为飞秒激光，高功率飞秒激光能击穿大气实现人工引雷，也能切割易碎聚合物，不会改变其生物化学特性。很多近视眼的人就是用飞秒激光治好的。 科学家为了拍摄到光的运行状态，用的是压缩超快摄影技术，用的也是条纹相机，但是压缩超快摄影不能有效拍摄飞秒量级的激光脉冲，所以在测量的时候必须重复很多次。于是就在条纹相机的基础上，增加了一台能捕捉静态图像的相机，然后用Radon变换获得高质量图像，每秒能拍10万亿帧。 图中看到激光束穿过饮料瓶好像速度非常慢，是因为这是稀释100亿倍后的时间。如果用普通子弹来做这个实验，需要1年的时间，才能看到子弹从瓶底部移动到瓶口。 目前人类只要还是在用电做驱动的相机就不可能做到飞秒级录像，就连拍照都不可能，原因很简单，电子速度约等于光速，所以几乎所有零部件的最高速度都被限制死了。所以这里看到的光的影像其实是通过“作弊”的方式获取的。 这种超高速的相机不可能真的运行1秒钟，因为没有任何存储器可以一秒钟写入10万亿帧图像，如果真的有那技术就真的逆天了，所以科学家只能让相机连续拍摄几帧图像。比如实验室有一台能拍摄每秒10亿fps的相机，但最高速下只能拍12张，如果真的拍一秒钟，马上生成10万亿张照片是什么概念？ 所以这台10万亿帧的T-CUP也是一种条纹相机，它能极快的在单一维度中纪录图像，在一帧内成像整个激光脉冲，普通的条纹相机是通过在多个激光脉冲上记录不同水平的激光片来创建光的合成图像。而T-CUP同时将激光束分流到2个不同的相机上，然后使用计算机程序将这两个图像结合起来。这样就有了图中的光的慢动作。 T-CUP的原理就是用1台条纹相机、1台静态相机、和一个数据采集方法用于断层摄影。这样就避免了用单一的飞秒条纹相机，图像质量会受到限制的缺点。所以要增加一个摄像头来获取静态图像，然后使用所谓的氡变换来获得高质量的图像，这样就能同时记录每秒10万亿帧了。            |
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