Imaging at a trillion frames per second | Ramesh Raskar

Translator: Joseph Geni Reviewer: Thu-Huong Ha

Translator: Antonius Yudi Sendjaja Reviewer: Yustina Suryanti

Doc Edgerton inspired us with awe and curiosity

Doc Edgerton membangkitkan rasa kagum dan penasaran kita

with this photo of a bullet piercing through an apple,

dengan foto peluru yang menembus sebuah apel ini

and exposure just a millionth of a second.

dengan paparan selama sepersejuta detik.

But now, 50 years later, we can go a million times faster

Namun kini, 50 tahun sesudahnya, kita bisa sejuta kali lebih cepat

and see the world not at a million or a billion,

dan melihat dunia tidak dalam 1 juta

atau 1 miliar,

but one trillion frames per second.

namun 1 triliun gambar setiap detiknya.

Inilah jenis fotografi baru,

I present to you a new type of photography,

femto-photography,

femto-fotografi,

a new imaging technique so fast

teknik pemindaian terbaru yang sangat cepat

that it can create slow motion videos of light in motion.

hingga dapat membuat video gerak lambat dari pergerakan cahaya.

And with that, we can create cameras that can look around corners,

Dan dengan itu, kita dapat membuat kamera

yang dapat melihat ke sudut-sudut

beyond line of sight,

di luar jangkauan penglihatan

or see inside our body without an x-ray,

atau melihat tubuh kita tanpa sinar X

dan benar-benar menantang pengertian kita akan kamera.

and really challenge what we mean by a camera.

Now if I take a laser pointer and turn it on and off

Jika laser pointer ini saya hidupkan dan matikan

in one trillionth of a second --

setiap sepersetriliun detik --

which is several femtoseconds --

beberapa femtodetik --

I'll create a packet of photons barely a millimeter wide.

saya membuat satu paket foton

dengan lebar sekitar 1 milimeter,

And that packet of photons, that bullet,

dan paket foton itu, peluru itu

will travel at the speed of light,

akan berjalan dengan kecepatan cahaya

and again, a million times faster than an ordinary bullet.

yaitu 1 juta kali lebih cepat daripada peluru biasa.

Now, if you take that bullet and take this packet of photons

Kini, jika peluru dan paket foton ini

and fire into this bottle,

ditembakkan ke botol ini,

how will those photons shatter into this bottle?

bagaimana foton itu akan menyebar di dalam botol?

How does light look in slow motion?

Bagaimana pergerakan cahaya dalam gerak lambat?

[Light in Slow Motion ... 10 Billion x Slow]

Now, the whole event --

Semua kejadian ini -- (Tepuk tangan)

(Applause)

(Tepuk tangan)

Now remember, the whole event is effectively taking place

Bayangkan, semua kejadian ini

terjadi dalam waktu kurang dari 1 nanodetik

in less than a nanosecond --

that's how much time it takes for light to travel.

-- itulah waktu yang diperlukan cahaya untuk bergerak --

But I'm slowing down in this video by a factor of 10 billion,

namun video ini dperlambat sepersepuluh miliar kali

so you can see the light in motion.

sehingga Anda dapat melihat pergerakan cahaya.

(Laughter)

But Coca-Cola did not sponsor this research.

Namun Coca-cola tidak mensponsori penelitian ini. (Tawa)

(Laughter)

Now, there's a lot going on in this movie,

Ada banyak hal yang terjadi dalam film ini,

so let me break this down and show you what's going on.

saya akan memaparkan dan menunjukkan apa yang terjadi.

So the pulse enters the bottle, our bullet,

Jadi cahaya itu, peluru kita masuk ke dalam botol

with a packet of photons that start traveling through

dengan satu paket foton yang mulai berjalan

and that start scattering inside.

dan menyebar di dalam botol.

Some of the light leaks, goes on the table,

Sebagian cahaya itu keluar ke meja

and you start seeing these ripples of waves.

dan Anda mulai melihat riak gelombang ini.

Many of the photons eventually reach the cap

Banyak dari foton ini akhirnya menyentuh tutupnya

and then they explode in various directions.

lalu meletup ke segala arah.

As you can see, there's a bubble of air

Seperti yang Anda dapat lihat, di sana ada gelombang udara

and it's bouncing around inside.

yang melompat-lompat di dalamnya.

Meanwhile, the ripples are traveling on the table,

Sementara itu, riak cahaya berjalan di atas meja

and because of the reflections at the top,

dan karena pantulan dari atas

you see at the back of the bottle, after several frames,

Anda melihat cahaya di bagian belakang botol, setelah beberapa gambar

pantulan ini terfokus pada titik tertentu.

the reflections are focused.

Kini, jika Anda menggunakan peluru biasa

Now, if you take an ordinary bullet

and let it go the same distance and slow down the video --

dan melihat peluru itu bergerak dengan kecepatan dan jarak yang sama

again, by a factor of 10 billion --

dan diperlambat 10 miliar kali, tahukah Anda

do you know how long you'll have to sit here to watch that movie?

berapa lama Anda harus duduk menonton film itu?

(Laughter)

A day, a week? Actually, a whole year.

1 hari? 1 minggu? Sebenarnya, 1 tahun penuh.

It'll be a very boring movie --

Film yang sangat membosankan -- (Tawa) --

(Laughter)

of a slow, ordinary bullet in motion.

dari gerakan peluru yang sangat lambat.

And what about some still-life photography?

Kini saya akan tunjukkan "still-life photography?"

You can watch the ripples, again, washing over the table,

Anda bisa melihat riak itu menyapu meja,

the tomato and the wall in the back.

tomat, dan dinding di bagian belakang.

It's like throwing a stone in a pond of water.

Ini seperti melempar batu ke kolam berisi air.

I thought: this is how nature paints a photo,

Saya rasa, inilah cara alam menggambar foto,

one femto frame at a time,

setiap 1 femtodetik,

but of course our eye sees an integral composite.

namun sudah pasti mata kita melihatnya sebagai kesatuan.,

Namun jika Anda melihat tomat ini sekali lagi,

But if you look at this tomato one more time,

you will notice, as the light washes over the tomato,

Anda akan menyadari, saat cahaya itu menyapu tomat ini,

tomat ini terus bersinar dan tidak menjadi gelap.

it continues to glow.

It doesn't become dark. Why is that?

Mengapa? Karena tomat ini matang

Because the tomato is actually ripe,

and the light is bouncing around inside the tomato,

dan cahaya itu melompat-lompat di dalam tomato

and it comes out after several trillionths of a second.

dan keluar setelah seper-beberapa triliun detik.

So in the future, when this femto-camera is in your camera phone,

Jadi, di masa depan saat kamera-femto ini

ada di ponsel kamera Anda,

you might be able to go to a supermarket

Anda dapat pergi ke toserba

and check if the fruit is ripe without actually touching it.

dan memeriksa apakah buah ini matang tanpa menyentuhnya.

(Laughter)

Lalu bagaimana tim saya di MIT membuat kamera ini?

So how did my team at MIT create this camera?

Anda tahu, sebagai fotografer,

Now, as photographers, you know,

pada foto dengan pencahayaan singkat, cahayanya sangat sedikit

if you take a short exposure photo, you get very little light.

namun kecepatannya 1 miliar kali lebih cepat

But we're going to go a billion times faster than your shortest exposure,

daripada pencahayaan tersingkat Anda

so you're going to get hardly any light.

jadi Anda sangat sulit mendapatkan cahaya.

So what we do is we send that bullet --

Jadi yang kami lakukan adalah mengirim peluru ini,

that packet of photons -- millions of times,

paket foton ini, berjuta-juta kali

and record again and again with very clever synchronization,

dan merekamnya terus menerus dengan sinkronisasi yang sangat cerdas

and from the gigabytes of data,

dan data sebesar gigabita ini

we computationally weave together

kami jalin menjadi satu

to create those femto-videos I showed you.

untuk membuat video-femto yang baru saya tunjukkan.

Dan kita dapat mengambil semua data mentah itu

And we can take all that raw data and treat it in very interesting ways.

dan mengolahnya dengan cara-cara menarik.

So, Superman can fly.

Jadi, Superman bisa terbang.

Some other heroes can become invisible.

Beberapa tokoh jagoan lainnya dapat menjadi tidak terlihat,

But what about a new power for a future superhero:

namun bagaimana dengan kekuatan baru dari jagoan masa depan:

To see around corners.

melihat ke setiap sudut?

The idea is that we could shine some light on the door,

Idenya adalah jika pintu itu disinari.

it's going to bounce, go inside the room,

Sinar itu akan berlompatan masuk ke dalam ruangan

some of that is going to reflect back on the door,

beberapa akan dipantulkan oleh pintu

and then back to the camera.

dan kembali ke kamera

And we could exploit these multiple bounces of light.

dan kami dapat memanfaatkan berbagai lompatan cahaya itu.

And it's not science fiction. We have actually built it.

Ini bukanlah cerita fiksi ilmiah. Kami sedang membuatnya.

On the left, you see our femto-camera.

Di sebelah kiri, ada femto-kamera.

There's a mannequin hidden behind a wall,

Aa manekin yang disembunyikan di balik dinding

and we're going to bounce light off the door.

dan kami akan membuat cahaya melompat ke pintu itu.

So after our paper was published in Nature Communications,

Setelah makalah kami diterbitkan

di Nature Communications,

it was highlighted by Nature.com,

makalah itu disorot oleh Nature.com

and they created this animation.

dan mereka membuat animasi ini.

(Music)

(Musik)

[A laser pulse is fired]

(Music)

Kami akan menembakkan peluru cahaya itu

Ramesh Raskar: We're going to fire those bullets of light,

and they're going to hit this wall,

dan peluru itu akan mengenai dinding

and because of the packet of the photons,

dan karena paket foton ini

they will scatter in all the directions,

cahaya itu akan menyebar ke segala arah

and some of them will reach our hidden mannequin,

dan beberapa akan mencapai manekin yang tersembunyi,

which in turn will again scatter that light,

yang kembali akan menyebarkan cahaya itu,

dan pintu itu akan kembali memantulkan

and again in turn, the door will reflect some of that scattered light.

sebagian dari cahaya yang tersebar itu,

And a tiny fraction of the photons will actually come back to the camera,

dan sebagian kecil dari foton akan

kembali ke kamera, namun yang paling menarik,

but most interestingly,

they will all arrive at a slightly different time slot.

adalah foton itu akan kembali pada waktu yang berbeda.

(Music)

(Musik)

Dan karena ada kamera yang sangat cepat,

And because we have a camera that can run so fast --

our femto-camera -- it has some unique abilities.

femto-kamera, yang memiliki kemampuan unik.

It has very good time resolution,

Kamera ini memiliki resolusi waktu yang sangat baik

and it can look at the world at the speed of light.

dan dapat melihat dunia pada kecepatan cahaya.

And this way, we know the distances, of course to the door,

Dan dengan cara ini, kita tahu jaraknya, lalu pintunya,

but also to the hidden objects,

dan juga benda yang tersembunyi,

but we don't know which point corresponds to which distance.

namun kita tidak tahu seberapa jauh jarak

dari masing-masing titik.

(Music)

(Musik)

By shining one laser, we can record one raw photo,

Dengan penyinaran lase kita dapat merekam 1 foto mentah

which, if you look on the screen, doesn't really make any sense.

yang jika Anda lihat, tampak tidak terlalu masuk akal,

But then we will take a lot of such pictures,

namun kita akan mengambil banyak foto seperti ini,

lusinan foto, dan menyatukannya

dozens of such pictures, put them together,

and try to analyze the multiple bounces of light,

dan mencoba menganalisis ratusan pantulan cahaya

and from that, can we see the hidden object?

dan dari sana, bisakah kita melihat benda yang tersembunyi?

Can we see it in full 3D?

Mungkinkah kita membuatnya full 3 dimensi?

So this is our reconstruction.

Inilah hasil rekonstruksi kami. (Musik)

(Music)

(Musik)

(Musik) (Tepuk tangan)

(Applause)

Kini ada beberapa hal yang harus kami lakukan sebelum

Now, we have some ways to go

before we take this outside the lab on the road,

memasarkannya, namun di masa depan

but in the future, we could create cars that avoid collisions

kita dapat membuat mobil yang dapat mencegah tabrakan

with what's around the bend.

dengan melihat apa yang ada di tikungan

Or we can look for survivors in hazardous conditions

atau mencari orang yang selamat pada tempat-tempat beracun

by looking at light reflected through open windows.

dengan melihat cahaya yang dipantulkan melalui jendela

Or we can build endoscopes that can see deep inside the body around occluders,

atau membuat endoskop yang dapat melihat

jauh ke dalam sumbatan di dalam tubuh,

and also for cardioscopes.

dan juga untuk analisis penyakit jantung.

But of course, because of tissue and blood,

Namun tentu saja, karena jaringan dan darah manusia,

this is quite challenging,

hal ini cukup menantang, sehingga benar-benar memerlukan

so this is really a call for scientists

para ilmuwan untuk mulai memikirkan femto-fotografi

to start thinking about femto-photography

as really a new imaging modality

sebagai model pemindaian baru untuk memecahkan

to solve the next generation of health-imaging problems.

masalah pemindaian kesehatan di masa depan.

Now, like Doc Edgerton, a scientist himself,

Kini, seperti ilmuwan Doc Edgerton,

science became art --

ilmu menjadi seni, seni dari fotografi supercepat

an art of ultra-fast photography.

dan saya menyadari bahwa semua data sebesar gigabita

And I realized

that all the gigabytes of data that we're collecting every time,

yang kita kumpulkan setiap saat

are not just for scientific imaging.

bukan hanya pemindaian ilmiah, namun juga

But we can also do a new form of computational photography,

bentuk baru dari komputasi fotografi

with time-lapse and color coding.

dengan selang waktu dan penandaan warna

And we look at those ripples.

dan saat kita melihat riak itu. Ingatlah,

Remember:

waktu antara setiap riak itu hanyalah

The time between each of those ripples is only a few trillionths of a second.

seper beberapa triliun detik.

But there's also something funny going on here.

Namun ada hal lucu juga di sini.

Saat Anda melihat riak di bawah tutupnya,

When you look at the ripples under the cap,

the ripples are moving away from us.

riak itu bergerak menjauhi kita.

Riak itu seharusnya bergerak ke arah kita.

The ripples should be moving towards us.

What's going on here?

Apa yang terjadi?

It turns out, because we're recording nearly at the speed of light,

Ternyata, karena kami merekam

dengan kecepatan hampir mendekati kecepatan cahaya

we have strange effects,

terjadi efek yang aneh,

and Einstein would have loved to see this picture.

dan Einstein akan suka melihat gambar ini.

(Laughter)

The order at which events take place in the world

Peristiwa yang terjadi di dunia terkadang tampak

appears in the camera sometimes in reversed order.

pada kamera ini dengan urutan terbalik,

So by applying the corresponding space and time warp,

jadi dengan memasukkan pembengkokan ruang dan waktu

we can correct for this distortion.

kami dapat memperbaiki pembengkokan ini.

So whether it's for photography around corners,

Jadi baik fotografi di sekitar sudut

atau menciptakan pemindaian kesehatan generasi mendatang,

or creating the next generation of health imaging,

or creating new visualizations,

atau membuat visualisasi baru,

sejak penemuan ini, kami telah membuka

since our invention,

we have open-sourced all the data and details on our website,

semua data dan rincian pada situs kami, dan harapan kami

and our hope is that the DIY, the creative and the research communities

adalah masyarakat peneliti kreatif yang mandiri

will show us that we should stop obsessing about the megapixels in cameras --

akan menunjukkan bahwa kita harus berhenti terobsesi pada

kamera megapiksel -- (Tawa) --

(Laughter)

and start focusing on the next dimension in imaging.

dan mulai berfokus pada dimensi pemindaian berikutnya.

It's about time.

Yaitu dimensi waktu. Terima kasih. (Tepuk tangan)

Thank you.

(Applause)

(Tepuk tangan)