Недорогая нанокамера работает со скоростью света

На выставке Siggraph Asia, прошедшей в Гонконге, была представлена 3D «нанокамера», созданная сотрудниками лаборатории Media Lab Массачусетского технологического института (MIT).

В ней используется тот же принцип, что и в недавно выпущенной Microsoft камере Kinect второго поколения: местоположение объектов вычисляется по времени прохождения до них и обратно светового сигнала. Однако, в отличие от Kinect и подобных устройств новая нанокамера впервые позволяет генерировать точные 3D-модели объектов, частично прозрачных для света, с множественными переотражениями от граней или находящихся в движении.

Обычные камеры фиксируют усредненный по времени световой сигнал, достигающий сенсора, но предложенное устройство обладает достаточным быстродействием, чтобы регистрировать распределение этого сигнала по оси времени с наносекундным разрешением. Для расчета пути, пройденного сигналом, используется техника кодирования, широко применяемая в телекоммуникационной индустрии. Такой способ позволяет извлекать из одного принятого сигнала информацию о нескольких наложившихся оптических путях. Он родственен существующим методам восстановления нечетких снимков, полученных неустойчиво зафиксированной камерой, — там также размытие происходит из-за наложения нескольких версий изображения друг на друга.

Два года назад тот же коллектив под руководством Рамеша Раскара (Ramesh Raskar) продемонстрировал камеру с частотой кадров один триллион в секунду, способную отслеживать движение одиночного импульса света по снимаемым объектам. Это достигалось освещением сцены фемтосекундным импульсом и последующей регистрацией отклика быстродействующим лабораторным оборудованием. Общая цена такой камеры достигала полумиллиона долларов.

Новая нанокамера, в отличие от предшественницы, зондирует сцену непрерывным сигналом с наносекундным периодом колебания. Это позволяет, используя стандартные комплектующие, такие как коммерческие светодиоды, добиваться разрешения по времени всего на порядок меньше, чем у фемтокамеры, при том, что общая цена устройства не превышает $500.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365