احتاج فريق علمي، يتألف من 3 باحثين، أثناء إجراء تجارب معملية، لاستخدام كاميرات فائقة السرعة لتصوير وتوثيق خطوات دراستهم العلمية، ولكن لم تكن أسرع أنواع الكاميرات المتاحة في العالم، تكفي لتصوير مراحل في التجربة المعملية أثناء انتقال نبضات ليزر على فترات زمنية قصيرة بشكل غير مسبوق، بحسب موقع Live Science.
فما كان من الفريق البحثي إلا أن قام باختراع كاميرا تفوق سرعتها الكاميرات الأسرع على مستوى العالم، والتي تصور بسرعة 1 إلى 1 من 100 مليار جزء من الثانية، وهو المقياس الذي كان يعد الأعلى على مستوى العالم، بمعنى أنه ينسخ اللقطة بسرعة تصل إلى 100 مليار جزء من الثانية، وهو ما يكفي من الوقت لانتقال حزمة ضوء على طول بذرة السمسم.
لكن تلك السرعة لم تكن تكفي ما يحتاج إليه الباحثون، الذين يعملون بتقنية ليزر متطورة، تسمى temporal focusingالتي يمكن من خلالها إطلاق دفقات ليزر على فترات زمنية قصيرة بشكل خيالي، وفي كل مرة ينطلق شعاع ضوء ليزر بشكل مفاجئ ومغاير. ولاحظ الباحثون أن تقنية temporal focusing لليزر تختلف عن أنواع الليزر المنبعث على مدى فترات زمنية أطول.
الحيل القديمة لم تفلح
وكان من المعتاد أن يقوم الباحثون بتشغيل نفس التجربة مراراً وتكراراً أمام الكاميرا نفسها، التي يعدونها بطيئة للغاية بالمقارنة لاحتياجاتهم، إلى أن يتمكنوا من جمع ما يكفي من لقطات متتالية ومتتابعة للتجربة ويتم عمل مونتاج لها في مقطع فيديو واحد متكامل.
ولكن لأن هذه الحيلة لم تجد نفعاً في ارتطام ضوء شعاع ليزر مضغوط في سطح مثل الزجاج المحفور، وبخاصة أن الباحثين أرادوا رؤية ما يبدو عليه الأمر، الذي تبين أنه يختلف في كل مرة عن سابقتها. وبالتالي لم يكن هناك بد من البحث عن سبيل آخر يتفوق على الطريقة المتاحة والتي كانت تعتمد على ضم سلسلة تجارب متعددة ومتعاقبة معًا في مقطع فيديو واحد.
تقنية تصوير T-CUP
لذلك، توصل العلماء الثلاثة إلى تقنية يطلقون عليها T-CUPوهي اختصار لمعنى "التصوير المضغوط فائق السرعة"، أي أن لقطة واحدة فائقةً السرعة مضغوطةً بمعدل 10 تريليون إطار في الثانية. وتعد هذه الطريقة أسرع 100 مرة من أسرع طريقة تسجيل سابقة، ويكفي للمقارنة أن تعلم أن كاميرا الهواتف الذكية تسجل اللقطات بسرعة 30 إطار في الثانية. وتعمل التقنية الجديدة التي أطلق عليه اسم "فيمتو-فوتوغرافي" على دمج تلقائي لبيانات التصوير الفيديو مع بيانات الصورة الثابتة.
دمج بواسطة الكمبيوتر
وأوضح الباحثون، في ورقة بحثية تم نشرها في دورية Natureأن الوسيلة التي توصلوا إليها هي تقسيم صورة ضوء شعاع الليزر عبر جهازين: مسجل فيديو متحرك وكاميرا تلتقط صورة واحدة للمشهد. وتلتقط كاميرا الفيديو المشهد عند أقصى حافة لما يمكن أن تراه، فيما تصور الكاميرا الثابتة لقطة واحدة لمجمل حركة ضوء شعاع الليزر.
ويتم بعد ذلك عن طريق الكمبيوتر الجمع بين البيانات من الكاميرتين، وذلك باستخدام اللقطة من الكاميرا الثابتة لملء الفراغات الموجودة في مقطع الفيديو، مما مكنهم من الحصول على مقطع فيديو بجودة 450 × 150 بكسل يدوم طوال 350 إطاراً.
