超快速相機以每秒1000億幀的速度拍攝3D電影

為了將更快的相機推向世界，加州理工學院的王力宏開發了一種技術，該技術可以達到每秒70萬億張的驚人速度，足以看到光的傳播。就像手機中的相機一樣，它只能產生平面圖像。

現在，Wang的實驗室更進一步地創建了一個攝像頭，該攝像頭不僅可以以驚人的速度記錄視頻，而且可以在三個維度上進行記錄。Wang(Andrew and Peggy Cherng)的醫學工程和電氣工程教授Bren教授在《自然通訊》雜志的一篇新論文中描述了該設備。

這款新相機采用了與Wang的其他壓縮超快速攝影(CUP)相機相同的基礎技術，每秒可拍攝多達1000億張圖像。這樣做的速度足以使您花100億張照片，比眨眼的時間還多，超過了世界上整個人口的數量。

Wang將新的迭代稱為“單鏡頭立體聲偏振壓縮超快攝影”或SP-CUP。

在CUP技術中，一次動作即可捕獲視頻的所有幀，而無需重復事件。這使CUP相機非常快(一個好的手機相機每秒可以拍攝60幀)。Wang通過使照相機更像人類一樣“看”來為超快圖像添加了三維。

當一個人看著他們周圍的世界時，他們會感覺到有些物體離他們更近，而有些物體離得更遠。由于我們的兩只眼睛，每只眼睛都以略微不同的角度觀察物體及其周圍環境，因此這種深度感知是可能的。大腦將這兩個圖像中的信息組合成一個3D圖像。

王說，SP-CUP相機的工作原理基本相同。

他說：“攝像機現在是立體聲的。” “我們有一個鏡頭，但它起著兩半的作用，提供了兩個具有一定偏移的視圖。兩個通道模仿了我們的眼睛。”

就像我們的大腦處理從眼睛接收到的信號一樣，運行SP-CUP攝像機的計算機將來自這兩個通道的數據處理為一張三維電影。

SP-CUP還具有另一個人類沒有的創新：看到光波偏振的能力。

光的偏振是指光波傳播時振動的方向。考慮一個吉他弦。如果將琴弦向上拉(例如，用手指)，然后松開，琴弦將垂直振動。如果手指向側面撥動，則琴弦將水平振動。普通的光有向各個方向振動的波。但是，偏振光已更改，因此其所有波都沿相同方向振動。這可以通過自然的方式發生，例如當光從表面反射時，或者由于人工操作的結果(如偏振濾光片所發生的情況)。

盡管我們的眼睛無法直接檢測到光的偏振，但是這種現象已被廣泛應用：從LCD屏幕到偏振太陽鏡和光學相機鏡頭，再到檢測材料中隱性應力和分子三維結構的設備。

Wang說，SP-CUP結合了高速三維圖像和極化信息的使用，使其成為一種功能強大的工具，可能適用于各種科學問題。他特別希望，這將有助于研究人員更好地理解聲致發光的物理學，這種現象是聲波在水或其他液體中產生微小的氣泡。隨著氣泡在形成后迅速崩潰，它們發出一陣光。

他說：“有些人認為這是物理學中最大的謎團之一。” “當氣泡崩潰時，氣泡的內部會達到很高的溫度以至于會發光。使氣泡發生的過程非常神秘，因為氣泡發生的太快了，我們想知道我們的相機是否可以幫助我們解決它。”