Imaging at a trillion frames per second | Ramesh Raskar

Translator: Joseph Geni Reviewer: Thu-Huong Ha

Traducător: Ariana Bleau Lugo Corector: Ruxandra Taleanu

Doc Edgerton inspired us with awe and curiosity

Doc Edgerton ne-a produs uimire și curiozitate

with this photo of a bullet piercing through an apple,

cu această fotografie a unui glonț străpungând un măr

and exposure just a millionth of a second.

cu expunere de numai o milionime de secundă.

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

Dar acum, după 50 de ani, putem merge de un milion de ori mai rapid

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

și putem vedea lumea nu cu un milion,

ori un miliard,

but one trillion frames per second.

ci un trilion de cadre pe secundă.

Vă prezint un nou tip de fotografie,

I present to you a new type of photography,

femto-photography,

femto-fotografie,

a new imaging technique so fast

o tehnică imagistică atât de rapidă

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

încât poate crea filmări în slow-motion pentru lumina în mișcare.

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

Și cu asta putem crea camere de filmare

care pot vedea după colț,

beyond line of sight,

dincolo de linia de vizibilitate

or see inside our body without an x-ray,

sau pot vedea în interiorul trupului fără X-ray,

și putem redefini ce înseamnă o cameră de filmare.

and really challenge what we mean by a camera.

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

Dacă aprind un pointer cu laser și-l sting

in one trillionth of a second --

într-o trilionime de secundă --

which is several femtoseconds --

egal cu câteva femto-secunde --

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

voi crea un fascicul de fotoni

cu lățime abia de 1 mm,

And that packet of photons, that bullet,

și acel fascicul de fotoni, acel glonț,

will travel at the speed of light,

va înainta cu viteza luminii,

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

adică, de un milion de ori mai rapid decât un glonț obișnuit.

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

Dacă luăm acest glonț de fotoni

and fire into this bottle,

și-l țintim spre această sticlă,

how will those photons shatter into this bottle?

cum se vor împrăștia acești fotoni în sticlă?

How does light look in slow motion?

Cum arată lumina în slow-motion?

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

Now, the whole event --

Acum, întregul proces --

(Applause)

(Aplauze)

Now remember, the whole event is effectively taking place

Rețineți, întregul proces

se petrece efectiv în mai puțin de o nanosecundă --

in less than a nanosecond --

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

atât îi ia luminii să traverseze --

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

dar încetinesc acest video cu un factor de 10 miliarde

so you can see the light in motion.

ca să puteți vedea lumina în mișcare.

(Laughter)

But Coca-Cola did not sponsor this research.

Dar, Coca-cola nu a sponsorizat această cercetare. (Râsete)

(Laughter)

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

Se petrec multe în această filmare.

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

Permiteți-mi s-o fragmentez ca să vă arăt ce se petrece.

So the pulse enters the bottle, our bullet,

Deci, pulsul întră în sticlă, glonțul nostru,

with a packet of photons that start traveling through

cu un fascicul de fotoni care încep să traverseze

and that start scattering inside.

și încep să se împrăștie în interior.

Some of the light leaks, goes on the table,

O parte din lumină scapă, ajunge pe masă

and you start seeing these ripples of waves.

și începi să vezi aceste unde de lumină.

Many of the photons eventually reach the cap

Mare parte din fotoni ajung la capac

and then they explode in various directions.

și apoi explodează în diferite direcții.

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

După cum vedeți, apare o bulă de aer

and it's bouncing around inside.

ce ricoșează înăuntru.

Meanwhile, the ripples are traveling on the table,

Între timp, undele înaintează pe masă,

and because of the reflections at the top,

iar din cauza reflexiilor

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

vedeți în spatele sticlei, după câteva cadre,

reflexiile sunt focalizate.

the reflections are focused.

Acum, dacă iei un glonț obișnuit,

Now, if you take an ordinary bullet

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

îl lași să parcurgă aceeași distanță și încetinești videoclipul,

again, by a factor of 10 billion --

cu un factor de 10 miliarde,

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

știți cât ar trebui să stați aici să urmăriți acea filmare?

(Laughter)

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

O zi, o săptămână? De fapt, un an întreg.

It'll be a very boring movie --

Ar fi un film foarte plictisitor -- (Râsete) --

(Laughter)

of a slow, ordinary bullet in motion.

al unui glonț obișnuit în mișcare lentă.

And what about some still-life photography?

Și cum ar arăta o fotografie statică?

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

Puteți vedea undele de lumină parcurgând masa,

the tomato and the wall in the back.

cu roșia și peretele în fundal.

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

E ca aruncarea unei pietricele într-o baltă de apă.

I thought: this is how nature paints a photo,

Așa pictează natura o fotografie,

one femto frame at a time,

femtosecundă cu femtosecundă,

but of course our eye sees an integral composite.

deși ochiul nostru vede montajul integral.

Dacă vă uitați la această roșie încă odată,

But if you look at this tomato one more time,

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

veți observa, pe măsură ce lumina se prelinge peste roșie,

continuă să strălucească. Nu devine întunecată.

it continues to glow.

It doesn't become dark. Why is that?

De ce? Pentru că roșia e coaptă,

Because the tomato is actually ripe,

and the light is bouncing around inside the tomato,

iar lumina ricoșează în interiorul roșiei,

and it comes out after several trillionths of a second.

și iese afară după câteva trilionimi de secundă.

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

Prin urmare, în viitor, când femto-camera

va fi în telefonul vostru,

you might be able to go to a supermarket

ați putea merge la supermarket

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

și verifica dacă fructele sunt coapte fără să le atingeți.

(Laughter)

Cum a creat echipa mea de la MIT această cameră foto?

So how did my team at MIT create this camera?

Acum, fotografii știu,

Now, as photographers, you know,

dacă faci o fotografie cu expunere scurtă, dispui de foarte puțină lumină,

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

dar noi mergem de un miliard de ori mai rapid

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

decât cea mai scurtă expunere,

so you're going to get hardly any light.

așa că nu ai lumină aproape de loc.

So what we do is we send that bullet --

Ce facem deci, trimitem acel glonț,

that packet of photons -- millions of times,

acel fascicul de lumină, de milioane de ori,

and record again and again with very clever synchronization,

și înregistrăm de fiecare dată cu super sincronizare

and from the gigabytes of data,

și din gigabaiții de date

we computationally weave together

suprapunem computațional

to create those femto-videos I showed you.

să creăm aceste femto-videoclipuri pe care vi le-am arătat.

Putem lua toate datele primare

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

și le putem trata în moduri foarte interesante.

So, Superman can fly.

Deci Superman poate zbura.

Some other heroes can become invisible.

Alți eroi pot deveni invizibili.

But what about a new power for a future superhero:

Dar ce-ați spune de o nouă putere pentru un supererou:

To see around corners.

să vadă după colțuri?

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

Ideea e că am putea direcționa lumină spre ușă.

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

Va ricoșa, va intra în cameră.

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

O parte se va reflecta înapoi pe ușă,

and then back to the camera.

apoi, înapoi în camera foto.

And we could exploit these multiple bounces of light.

Putem exploata aceste ricoșeuri multiple ale luminii.

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

Nu e science-fiction. Chiar am construit-o.

On the left, you see our femto-camera.

La stânga, vedeți femto-camera noastră.

There's a mannequin hidden behind a wall,

Un manechin se află în spatele ușii.

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

Vom ricoșa lumina de pe ușă.

So after our paper was published in Nature Communications,

După ce lucrarea a fost publicată

în Nature Communications,

it was highlighted by Nature.com,

a fost remarcată de Nature.com,

and they created this animation.

care au creat această animație.

(Music)

(Muzică)

[A laser pulse is fired]

(Music)

Vom declanșa gloanțele de lumină,

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

and they're going to hit this wall,

vor lovi acest perete,

and because of the packet of the photons,

și, pentru că e fascicul de fotoni,

they will scatter in all the directions,

se vor împrăștia în toate direcțiile,

and some of them will reach our hidden mannequin,

o parte vor ajunge la manechinul ascuns,

which in turn will again scatter that light,

care, la rândul său va împrăștia lumina,

din nou, o parte se va întoarce spre ușă

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

care va reflecta lumina,

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

iar o parte minusculă de fotoni se va reîntoarce la camera foto.

Dar ce-i mai interesant,

but most interestingly,

they will all arrive at a slightly different time slot.

fotonii vor reveni fiecare cu întârzieri ușor diferite.

(Music)

(Muzică)

Pentru că avem o cameră care poate fotografia atât de rapid,

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

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

femto-camera noastră are capabilități unice.

It has very good time resolution,

Are o rezoluție de timp foarte bună.

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

Poate urmări lumea cu viteza luminii.

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

Știm, bineînțeles, distanța până la ușă

but also to the hidden objects,

și, de asemenea, până la obiectul ascuns,

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

dar nu știm care punct corespunde

la care distanță.

(Music)

(Muzică)

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

Cu o pulsație de laser, putem înregistra o poză primară

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

te uiți la ecran, nu se vede nimic.

But then we will take a lot of such pictures,

Dar facem multe astfel de poze, zeci de poze,

și le suprapunem

dozens of such pictures, put them together,

and try to analyze the multiple bounces of light,

și analizăm multiplele ricoșeuri ale luminii.

and from that, can we see the hidden object?

Făcând asta, putem vedea obiectul ascuns?

Can we see it in full 3D?

Îl putem vedea în 3D?

So this is our reconstruction.

Iată reconstrucția noastră.

(Music)

(Muzică)

(Aplauze)

(Applause)

Mai avem câte ceva de rezolvat înainte să-l scoatem

Now, we have some ways to go

before we take this outside the lab on the road,

din laborator pe stradă, dar în viitor

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

am putea crea mașini care evită coliziunile

with what's around the bend.

cu ce vine de după curbă,

Or we can look for survivors in hazardous conditions

sau putem căuta supraviețuitori în condiții riscante,

by looking at light reflected through open windows.

prin lumina reflectată de ferestre deschise,

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

sau putem construi endoscoape care pot vedea

în profunzimea trupului nostru evitând ocluziunile

and also for cardioscopes.

și putem construi cardioscoape.

But of course, because of tissue and blood,

Bineînțeles, din cauza țesuturilor și sângelui,

this is quite challenging,

nu-i simplu, așa că asta e o provocare

so this is really a call for scientists

pentru cercetători să se gândească la femto-fotografie

to start thinking about femto-photography

as really a new imaging modality

ca la o nouă modalitate imagistică pentru a rezolva

to solve the next generation of health-imaging problems.

următoarea generație de probleme de imagistică medicală.

Now, like Doc Edgerton, a scientist himself,

La fel ca Doc Edgerton, el însuși om de știință,

science became art --

știința a devenit artă, o artă fotografică ultra rapidă.

an art of ultra-fast photography.

Am realizat că toți acei gigabaiți de date

And I realized

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

pe care-i colectăm de fiecare dată

are not just for scientific imaging.

nu sunt doar pentru imagistică științifică,

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

ci putem realiza o nouă formă de fotografie computațională

with time-lapse and color coding.

cu filmare lentă și codificare de culoare.

And we look at those ripples.

Când ne uităm la acele unde, amintiți-vă,

Remember:

intervalul dintre acele unde

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

e doar de câteva trilionimi de secundă.

But there's also something funny going on here.

Dar se mai petrece ceva interesant acolo.

Când te uiți la undele de sub capac,

When you look at the ripples under the cap,

the ripples are moving away from us.

undele se depărtează de noi.

Ar trebui să vină către noi.

The ripples should be moving towards us.

What's going on here?

Ce se întâmplă aici?

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

Am înțeles că înregistrând la viteză

apropiată de viteza luminii,

we have strange effects,

avem efecte ciudate,

and Einstein would have loved to see this picture.

iar Einstein ar fi adorat să vadă această poză.

(Laughter)

The order at which events take place in the world

Ordinea în care se petrec evenimentele în lumea noastră

appears in the camera sometimes in reversed order.

apare inversată uneori în camera foto.

So by applying the corresponding space and time warp,

Aplicând curbura spațiu-timp corespunzătoare,

we can correct for this distortion.

putem normaliza această distorsiune.

So whether it's for photography around corners,

Fie că-i vorba de fotografierea după colțuri,

fie de crearea următoarei generații de imagistică medicală,

or creating the next generation of health imaging,

or creating new visualizations,

sau crearea de noi vizualizări,

începând cu invenția noastră, am oferit open-source

since our invention,

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

toate datele și detaliile pe site-ul nostru

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

și sperăm ca DIY, comunitatea de cercetare și creație,

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

ne va arăta că e timpul să nu mai fim obsedați

de megapixelii din camerele foto - (Râsete) -

(Laughter)

and start focusing on the next dimension in imaging.

ci să ne concentrăm pe următoarea dimensiune în imagistică.

It's about time.

E timpul. Mulțumesc.

Thank you.

(Applause)

(Aplauze)