Saniyede 2 milyar kare kaydedebilen kamera geliştirildi: Işığın hareketi kaydedildi

Sistem nasıl çalışıyor?

Haidet'in geliştirdiği sistem, yüksek güçlü bir lazer ışınını aynalardan yansıtarak yönlendiriyor. Lazer, önce karşı duvara doğru ilerliyor, sonra paralel aynalar arasında ileri geri sekerek yol alıyor. Ortamdaki sis zerreleri ışığı dağıtarak görünür hale getiriyor ve sensör bu sayede ışığın hareketini algılayabiliyor. Saniyede 2 milyar kare hızla kaydedilen görüntülerde, ışık huzmesinin hareketi büyüleyici bir manzaraya dönüşüyor.

Haidet, geçtiğimiz sene saniyede 1 milyar kare hızına ulaşan bir kamera yapmıştı. Ancak bu yeni rekoru kırmak için sistemi baştan sona yeniden tasarlaması gerekti. Daha hassas motorlar, güçlendirilmiş optik parçalar ve gerçek zamanlı veri işleyebilen bir yazılım geliştirdi. Bu iyileştirmeler sayesinde ışığın hareketini hiç olmadığı kadar net bir şekilde kaydedebildi.

Kameranın konumu, ışığın nasıl göründüğünü de etkiliyor. Lazerin arkasına yerleştirildiğinde, giden ışık yavaş ilerliyormuş gibi görünürken, yansıyan ışık neredeyse anında geri dönüyor gibi algılanıyor. Bunun nedeni, kameraya yakın parçacıklardan yansıyan ışığın, daha uzaktaki parçacıklardan yansıyan ışığa göre sensöre daha hızlı ulaşması. Kameranın konumu değiştirildiğinde bu etki tersine dönüyor; uzak ışık önce, yakın ışık ise sonra görünüyor.

Klasik yöntemlerle saniyede 2 milyar kare hızında tam kare görüntü kaydetmek şuan için mümkün değil. Haidet bu sorunu, lazer ışığını tek ve son derece hassas bir sensöre iletmek için bir gimbal üzerine monte edilmiş küçük bir ayna kullanarak çözüyor.

Her taramada tek piksel kaydedildi

Her tarama, yalnızca tek bir pikselin verisini kaydediyor. Daha sonra pikseller birleştirilerek tam bir görüntü oluşturuluyor. Yöntem yavaş olsa da son derece hassas; adeta milyon dolarlık bir kamerayı, binlerce sensörle taklit ediyor.

Bu doğruluk seviyesine ulaşmak için Haidet, sıradan servo motorları yüksek çözünürlüklü kodlayıcılar ve zamanlama kayışlarıyla değiştirdi. Bu bileşenler, aynanın hareketini derece farkının binde biri hassasiyetinde kontrol ediyor, en ufak sapma bile görüntüyü bozabiliyor.

Ayrıca Bkz.Yapay zeka, uzaydaki diğer medeniyetleri görünmez kılıyor olabilir

Sistemin elektronik altyapısı da en az optiği kadar karmaşık. Fotomultiplier tüpü (PMT), gelen fotonları elektrik sinyallerine dönüştürüyor. Bu sinyaller, saniyede 2 milyar örnekleme yapan bir osiloskopa koaksiyel kablolarla iletiliyor.

Haidet, gürültüyü azaltmak için zekice bir çözüm geliştirdi. PMT sinyaliyle senkronizasyon darbesini aynı kablodan geçiriyor, ancak bu iki sinyali dikkatle zamanlayarak birbirine karışmadan ulaştırıyor.

Bu optik, elektronik ve yazılım birleşimi sistem, gerçekte “tam kare” kaydedemese de, gerçek bir 2 milyar fps kameraymış gibi kesintisiz bir görüntü oluşturmayı başarıyor.