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Vidéo Super-Slow-Mo
Les chercheurs du MIT ont créé un nouveau système d'imagerie capable d'acquérir des données visuelles à un taux effectif d'un billion d'expositions par seconde, suffisamment rapide pour produire une vidéo au ralenti d'un éclat de lumière parcourant la longueur d'une bouteille en plastique. Il n'y a rien dans l'univers qui semble rapide à cet appareil photo, déclare Andreas Velten, postdoc de Media Lab, l'un des développeurs du système.
Le système repose sur une technologie appelée caméra à balayage, dont l'ouverture est une fente étroite. Les particules de lumière, les photons, pénètrent dans la caméra par la fente et sont converties en électrons, qui traversent un champ électrique qui les dévie dans une direction perpendiculaire à la fente. Lorsqu'un éclat de lumière traverse une bouteille en plastique, certains de ses photons sortent de la bouteille tout au long du trajet ; la caméra capture l'endroit où ces photons sortent. Parce que le champ électrique change très rapidement, il dévie davantage les électrons correspondant aux photons tardifs que ceux correspondant à ceux qui arrivent tôt. La caméra peut ainsi déterminer le moment d'arrivée des photons traversant une tranche d'espace à une dimension.
Pour produire leurs vidéos ultra-lentes, Velten, le professeur agrégé de Media Lab Ramesh Raskar et le professeur de chimie Moungi Bawendi doivent effectuer la même expérience, comme faire passer une impulsion lumineuse à travers une bouteille, encore et encore, en repositionnant continuellement la caméra à balayage pour acquérir un nouvel échantillon unidimensionnel de la scène. Il ne faut qu'une nanoseconde, un milliardième de seconde, à la lumière pour se diffuser à travers une bouteille, mais il faut environ une heure pour collecter toutes les données nécessaires à la création d'une image en deux dimensions pour la vidéo finale. Pour cette raison, Raskar appelle le nouveau système la caméra la plus lente et la plus rapide du monde.
Au bout d'une heure, les chercheurs ont accumulé des centaines de milliers d'ensembles de données, dont chacun trace les positions unidimensionnelles des photons par rapport à leurs heures d'arrivée. Raskar, Velten et d'autres membres du groupe Camera Culture de Raskar au Media Lab ont développé des algorithmes qui peuvent assembler les données brutes en un ensemble d'images séquentielles en deux dimensions.
Étant donné que le système nécessite plusieurs passes pour produire ses vidéos, il ne peut pas enregistrer des événements qui ne sont pas exactement reproductibles. Toutes les applications pratiques impliqueront probablement des cas où la manière dont la lumière se disperse - ou rebondit lorsqu'elle frappe différentes surfaces - est en elle-même une source d'informations utiles. Ces cas peuvent, cependant, inclure des analyses de la structure physique des matériaux manufacturés et des tissus biologiques, comme les ultrasons avec la lumière, comme le dit Raskar.