Imaging at a trillion frames per second | Ramesh Raskar

Ramesh Raskar: Saniyede trilyon kare hızında fotoğrafçılık

Translator: Joseph Geni Reviewer: Thu-Huong Ha

Çeviri: Yalçın Surkultay Gözden geçirme: Diba Szamosi

Doc Edgerton inspired us with awe and curiosity

Doktor Edgerton, saniyenin milyonda biri aralığında çektiği

with this photo of a bullet piercing through an apple,

elmayı delip geçen kurşun fotoğrafıyla hepimize

and exposure just a millionth of a second.

merak içinde ilham verdi.

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

Fakat şimdi, 50 yıl sonra, milyon kat daha yüksek hızlara çıkabiliyoruz.

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

Ve dünyayı milyon değil,

milyar değil,

but one trillion frames per second.

saniyede bir trilyon kare hız ile görebiliyoruz.

Sizlere yeni bir fotoğrafçılık türü sunuyorum,

I present to you a new type of photography,

femto-photography,

femto-fotoğrafçılık,

a new imaging technique so fast

yeni bir görüntüleme tekniği. O kadar hızlı ki

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

hareket halindeki ışığı yavaş çekim görüntüleyebiliyor.

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

Bunu kullanarak, görüş alanının ötesinde,

köşeleri dönüp görüntüleyebilen

beyond line of sight,

kameralar üretebiliriz.

or see inside our body without an x-ray,

Ya da X-ray kullanmadan vücudumuzu görüntüleyebilen.

Kameranın anlamının sınırlarını zorluyoruz.

and really challenge what we mean by a camera.

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

Şimdi, eğer bir lazer işaretçisini saniyenin trilyonda biri süresince

in one trillionth of a second --

açıp kapatırsam,

which is several femtoseconds --

ki bu birkaç femtosaniye eder --

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

Hemen hemen bir milimetre genişliğinde

bir foton paketi yaratmış olacağım.

And that packet of photons, that bullet,

Ve bu foton paketi, bu kurşun,

will travel at the speed of light,

ışık hızında, normal kurşundan

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

milyonlarca kat daha hızlı gidecek.

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

Eğer bu kurşunu, foton paketini alıp

and fire into this bottle,

bu şişeye ateş ettiğimizde,

how will those photons shatter into this bottle?

bu fotonlar şişenin içinde nasıl davranacak?

How does light look in slow motion?

Işık yavaş çekimde nasıl gözüküyor?

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

Now, the whole event --

Şimdi, bütün olay -- (Alkış)

(Applause)

(Alkışlar)

Now remember, the whole event is effectively taking place

Unutmayın, bütün olay

bir nanosaniyeden daha kısa bir sürede gerçekleşiyor.

in less than a nanosecond --

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

-- bu ışığın hareket etmesi için gerekli olan süre --

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

ama bu videoyu 10 milyar kez yavaşlatıyorum ki

so you can see the light in motion.

ışığı hareket halinde görebilelim.

(Laughter)

But Coca-Cola did not sponsor this research.

Bu arada, Coca-Cola bu araştırmaya sponsor olmadı. (Kahkahalar)

(Laughter)

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

Şimdi, bu videoda birçok şey oluyor.

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

Bunu parçalara bölerek size neler olduğunu göstereyim.

So the pulse enters the bottle, our bullet,

Foton paketinden oluşan sinyal şişeye giriyor,

with a packet of photons that start traveling through

ilerlemeye başlıyor ve

and that start scattering inside.

içeride saçılmaya başlıyor.

Some of the light leaks, goes on the table,

Işığın bir kısmı dışarıya, masaya siziyor,

and you start seeing these ripples of waves.

ve yayınlan dalgaları görmeye başlıyoruz

Many of the photons eventually reach the cap

Fotonların çoğu sonunda kapağa ulaşıyor

and then they explode in various directions.

ve patlayıp farklı yönlere dağılıyorlar.

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

Gördüğünüz gibi bir hava kabarcığı var

and it's bouncing around inside.

ve şişenin içinde sekiyor.

Meanwhile, the ripples are traveling on the table,

Bu arada, yayılan dalgalar masanın üstünde ilerliyor.

and because of the reflections at the top,

Ve tepedeki yansımalar nedeniyle

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

birkaç kare sonra, yansımalarin şişenin arka tarafında

odaklandığını görüyoruz.

the reflections are focused.

Eğer normal bir kurşunu alırsak

Now, if you take an ordinary bullet

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

ve aynı mesafeyi katederken video'yu 10 milyar kez yavaşlatırsak,

again, by a factor of 10 billion --

video bitene kadar burada ne kadar süre oturup

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

izlememiz gerekiyor biliyor musunuz?

(Laughter)

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

Bir gün? Bir hafta? Cevap bir yıl.

It'll be a very boring movie --

Eminim çok sıkıcı -- (Kahkahalar)--

(Laughter)

of a slow, ordinary bullet in motion.

ve sıradan bir kurşun videosu olacaktır.

And what about some still-life photography?

Peki biraz natürmort fotoğrafçılığa ne dersiniz?

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

Masanın üstüne, domatese ve arkadaki

the tomato and the wall in the back.

duvara yayılan dalgaları görebilirsiniz.

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

Bir su birikintisine taş atmak gibi.

I thought: this is how nature paints a photo,

Bence doğa bu şekilde resim yapıyor,

one femto frame at a time,

birer femto kare,

but of course our eye sees an integral composite.

fakat tabii ki gözümüz bunu bütünsel bir bileşim olarak görüyor.

Eğer bu domatese tekrar bakacak olursak,

But if you look at this tomato one more time,

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

farkettiğiniz üzere, ışık domatesin üzerinden geçerken,

domates parlamaya devam ediyor. Kararmıyor.

it continues to glow.

It doesn't become dark. Why is that?

Neden? Çünkü bu olgun bir domates

Because the tomato is actually ripe,

and the light is bouncing around inside the tomato,

ve ışık domatesin içinde sekmeye devam ediyor,

and it comes out after several trillionths of a second.

ve saniyenin birkaç trilyonda biri kadar süreden sonra dışarı çıkıyor.

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

Gelecekte, bu femto-kamera

sizin telefonunuzun kamerası olduğunda,

you might be able to go to a supermarket

bir süpermarkete gidip meyvelere dokunmadan

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

taze olup olmadığını anlayabileceksiniz.

(Laughter)

Peki, bu kamerayi MIT'deki ekibim nasıl yarattı?

So how did my team at MIT create this camera?

Fotoğrafçılar olarak, bilirsiniz ki

Now, as photographers, you know,

Eğer kısa pozlama bir fotoğraf çekerseniz az ışık almış olursunuz

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

ama biz sizin en kısa pozlama sürenizden

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

milyar kat daha hızlı çekiyoruz.

so you're going to get hardly any light.

Bu demektir ki çok çok az miktarda ışık alıyoruz.

So what we do is we send that bullet --

Bizim yaptığımız ise kurşunu, yani foton paketini

that packet of photons -- millions of times,

milyonlarca kez yollamak ve

and record again and again with very clever synchronization,

etkili bir senkronizasyonla tekrar ve tekrar kaydetmek.

and from the gigabytes of data,

yaptığımız hesaplamalarla

we computationally weave together

gigabyte'larca veriyi gösterdiğim videoyu yaratmak

to create those femto-videos I showed you.

için birleştiriyoruz.

Bu işlenmemiş verileri alıp

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

çok ilginç şekillerde kullanabiliriz.

So, Superman can fly.

Süpermen uçuyor olabilir.

Some other heroes can become invisible.

Başka kahramanlar görünmez olabilir.

But what about a new power for a future superhero:

Peki gelecek bir süperkahraman için şu yeni güce ne dersiniz:

To see around corners.

köşelerin ötesini görmek.

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

Fikir şöyle; kapıya bir miktar ışık gönderiyoruz.

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

Işık sekip odaya giriyor,

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

ışığın bir kısmı ise odadan kapıya,

and then back to the camera.

kapıdan da kameraya geri sekiyor.

And we could exploit these multiple bounces of light.

Işığın bu şekilde sekmesinden istifade edebiliriz.

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

Ve bu bilimkurgu değil. Bu kamerayi ürettik.

On the left, you see our femto-camera.

Solda, femto-kameramızı görebilirsiniz.

There's a mannequin hidden behind a wall,

Duvarın arkasında bir vitrin mankeni gizli,

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

ve ışığı kapıdan sektireceğiz.

So after our paper was published in Nature Communications,

Makalemiz

Nature Communications'da yayınlandıktan sonra,

it was highlighted by Nature.com,

Nature.com'a konu oldu

and they created this animation.

ve bu animasyonu hazırladılar.

(Music)

(Müzik)

[A laser pulse is fired]

(Music)

Işıktan oluşan bu kurşunları yollayacağız

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

and they're going to hit this wall,

ve bu duvara çarpacaklar.

and because of the packet of the photons,

ve bunlar foton paketi olduğu için

they will scatter in all the directions,

her yöne saçılacaklar

and some of them will reach our hidden mannequin,

ve bazıları bizim saklı mankenimize ulaşacak

which in turn will again scatter that light,

ve buradan da tekrar saçılacak

ve kapı bu saçılmış ışığın

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

bir kısmını tekrar yansıtacak.

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

Ve bu fotonların ufacık bir kısmı

kameraya geri dönecek. Fakat ilginçtir ki

but most interestingly,

they will all arrive at a slightly different time slot.

kameraya farklı zamanlarda geri dönecekler.

(Music)

(Müzik)

Ve bu kadar hızlı bir kamera -femto kamera-

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

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

eşsiz özelliklere sahip.

It has very good time resolution,

Çok iyi bir zaman çözünürlüğüne sahip,

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

ve dünyaya ışık hızında bakabiliyor.

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

Ve bu yolla, kapıya olan uzaklığı da

but also to the hidden objects,

gizli objeye olan uzaklığı da bilebiliyoruz.

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

Fakat hangi noktanın hangi uzaklığa

tekabül ettiğini bilmiyoruz.

(Music)

(Müzik)

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

Bir lazer ışını ile bir ham fotoğraf kaydedebiliriz ki

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

ekrana bakarsaniz, hiçbir anlam ifade etmediğini görürsünüz.

But then we will take a lot of such pictures,

eğer bunun gibi birçok resim çekersek,

düzinelerce resim ve onları bir araya getirirsek

dozens of such pictures, put them together,

and try to analyze the multiple bounces of light,

ve ışığın nasıl sektiğini analiz etmeye çalışırsak

and from that, can we see the hidden object?

gizli objeyi görebilir miyiz ?

Can we see it in full 3D?

Objeyi tam 3 boyutlu haliyle görebilir miyiz?

So this is our reconstruction.

İşte bizim yeniden yapılandırdığımız fotoğraf.

(Music)

(Müzik)

(Müzik)(Alkış)

(Applause)

Bunu laboratuvar dışına çıkarmak için

Now, we have some ways to go

before we take this outside the lab on the road,

daha çok yol katetmemiz gerekiyor, fakat gelecekte

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

bu teknolojiyle

with what's around the bend.

çarpışmayı önleyen arabalar üretebiliriz.

Or we can look for survivors in hazardous conditions

Ya da pencerelerden yansıyan ışığı kullanarak

by looking at light reflected through open windows.

tehlikeli kaza durumlarında kurtulanları arayabiliriz.

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

Veya vücudun derinliklerini herhangi bir

engelle karşılaşmadan görüntüleyebilen

and also for cardioscopes.

endoskop ve kardiyoskoplar.

But of course, because of tissue and blood,

Tabii bu, doku ve kan yüzünden

this is quite challenging,

oldukça zorlu bir konu. Bunu bilimadamlari için

so this is really a call for scientists

femto-fotoğrafçılık konusunu

to start thinking about femto-photography

as really a new imaging modality

yeni nesil görüntüleme problemlerini çözmek için

to solve the next generation of health-imaging problems.

düşünmeye yönelik bir çağrı olarak görebilirsiniz.

Now, like Doc Edgerton, a scientist himself,

Kendisi de bir bilimadami olan Doc Edgerton gibi..

science became art --

Bilim bir sanata dönüştü. Ultra-hızlı fotoğrafçılık sanatı.

an art of ultra-fast photography.

Ve farkettim ki topladığımız

And I realized

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

bu gigabyte'larca veri

are not just for scientific imaging.

sadece bilimsel görüntüleme için değil

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

hızlandırılmış çekim ve renk kodlaması ile

with time-lapse and color coding.

yeni bir kompütasyonel fotoğrafçılık da icra edebiliriz.

And we look at those ripples.

Şimdi bu dalgalara bakıyoruz. Unutmayın,

Remember:

her bir dalganın arasındaki zaman farkı

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

sadece saniyenin trilyonda biri kadar.

But there's also something funny going on here.

Ama ayrıca burada ilginç birşey de olmakta.

Kapağın altına baktığımızda

When you look at the ripples under the cap,

the ripples are moving away from us.

dalgalar bizden uzaklaşıyor.

Bize doğru gelmeleri gerekiyor.

The ripples should be moving towards us.

What's going on here?

Burada ne oluyor?

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

Neredeyse ışık hızında kayıt

yaptığımız için

we have strange effects,

ilginç yan etkiler ortaya çıkıyor.

and Einstein would have loved to see this picture.

Einstein bu resmi görse çok hoşuna giderdi.

(Laughter)

The order at which events take place in the world

Dünyada olayların gerçekleşme sırası

appears in the camera sometimes in reversed order.

bazen kamerada tersine işliyor.

So by applying the corresponding space and time warp,

Uzay ve zaman sıçramasını hesaplayarak

we can correct for this distortion.

bu bozulmayı düzeltebilriz.

So whether it's for photography around corners,

Köşelerin ötesini fotoğraflamak ya da

yeni nesil tıbbi görüntüleme sistemleri

or creating the next generation of health imaging,

or creating new visualizations,

veya başka bir görüntüleme tekniği olsun,

buluşumuzu gerçekleştirdiğimizden beri

since our invention,

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

elimizdeki tüm verileri web sitemizde paylaştık.

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

Ve umarız ki yaratıcı ve araştırmacı kendi-başına-yap

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

toplulukları gösterecektir ki kameralarda megapiksel

konusunu takıntı haline getirmeyi bırakmalıyız -- (Kahkahalar) --

(Laughter)

and start focusing on the next dimension in imaging.

ve görüntülemenin yeni boyutlarına odaklanmalıyız.

It's about time.

Teşekkür ederim. (Alkış)

Thank you.

(Applause)

(Alkış)