Doc Edgerton inspired us with awe and curiosity with this photo of a bullet piercing through an apple, and exposure just a millionth of a second. But now, 50 years later, we can go a million times faster and see the world not at a million or a billion, but one trillion frames per second.
Doc Edgerton membangkitkan rasa kagum dan penasaran kita dengan foto peluru yang menembus sebuah apel ini dengan paparan selama sepersejuta detik. Namun kini, 50 tahun sesudahnya, kita bisa sejuta kali lebih cepat dan melihat dunia tidak dalam 1 juta atau 1 miliar, namun 1 triliun gambar setiap detiknya.
I present to you a new type of photography, femto-photography, a new imaging technique so fast that it can create slow motion videos of light in motion. And with that, we can create cameras that can look around corners, beyond line of sight, or see inside our body without an x-ray, and really challenge what we mean by a camera.
Inilah jenis fotografi baru, femto-fotografi, teknik pemindaian terbaru yang sangat cepat hingga dapat membuat video gerak lambat dari pergerakan cahaya. Dan dengan itu, kita dapat membuat kamera yang dapat melihat ke sudut-sudut di luar jangkauan penglihatan atau melihat tubuh kita tanpa sinar X dan benar-benar menantang pengertian kita akan kamera.
Now if I take a laser pointer and turn it on and off in one trillionth of a second -- which is several femtoseconds -- I'll create a packet of photons barely a millimeter wide. And that packet of photons, that bullet, will travel at the speed of light, and again, a million times faster than an ordinary bullet. Now, if you take that bullet and take this packet of photons and fire into this bottle, how will those photons shatter into this bottle? How does light look in slow motion?
Jika laser pointer ini saya hidupkan dan matikan setiap sepersetriliun detik -- beberapa femtodetik -- saya membuat satu paket foton dengan lebar sekitar 1 milimeter, dan paket foton itu, peluru itu akan berjalan dengan kecepatan cahaya yaitu 1 juta kali lebih cepat daripada peluru biasa. Kini, jika peluru dan paket foton ini ditembakkan ke botol ini, bagaimana foton itu akan menyebar di dalam botol? 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 in less than a nanosecond -- that's how much time it takes for light to travel. But I'm slowing down in this video by a factor of 10 billion, so you can see the light in motion.
Bayangkan, semua kejadian ini terjadi dalam waktu kurang dari 1 nanodetik -- itulah waktu yang diperlukan cahaya untuk bergerak -- namun video ini dperlambat sepersepuluh miliar kali sehingga Anda dapat melihat pergerakan cahaya.
(Laughter)
Namun Coca-cola tidak mensponsori penelitian ini. (Tawa)
But Coca-Cola did not sponsor this research.
(Laughter)
Now, there's a lot going on in this movie, so let me break this down and show you what's going on. So the pulse enters the bottle, our bullet, with a packet of photons that start traveling through and that start scattering inside. Some of the light leaks, goes on the table, and you start seeing these ripples of waves. Many of the photons eventually reach the cap and then they explode in various directions. As you can see, there's a bubble of air and it's bouncing around inside. Meanwhile, the ripples are traveling on the table, and because of the reflections at the top, you see at the back of the bottle, after several frames, the reflections are focused.
Ada banyak hal yang terjadi dalam film ini, saya akan memaparkan dan menunjukkan apa yang terjadi. Jadi cahaya itu, peluru kita masuk ke dalam botol dengan satu paket foton yang mulai berjalan dan menyebar di dalam botol. Sebagian cahaya itu keluar ke meja dan Anda mulai melihat riak gelombang ini. Banyak dari foton ini akhirnya menyentuh tutupnya lalu meletup ke segala arah. Seperti yang Anda dapat lihat, di sana ada gelombang udara yang melompat-lompat di dalamnya. Sementara itu, riak cahaya berjalan di atas meja dan karena pantulan dari atas Anda melihat cahaya di bagian belakang botol, setelah beberapa gambar pantulan ini terfokus pada titik tertentu.
Now, if you take an ordinary bullet and let it go the same distance and slow down the video -- again, by a factor of 10 billion -- do you know how long you'll have to sit here to watch that movie?
Kini, jika Anda menggunakan peluru biasa dan melihat peluru itu bergerak dengan kecepatan dan jarak yang sama dan diperlambat 10 miliar kali, tahukah Anda berapa lama Anda harus duduk menonton film itu?
(Laughter)
A day, a week? Actually, a whole year. It'll be a very boring movie --
1 hari? 1 minggu? Sebenarnya, 1 tahun penuh. 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? You can watch the ripples, again, washing over the table, the tomato and the wall in the back. It's like throwing a stone in a pond of water.
Kini saya akan tunjukkan "still-life photography?" Anda bisa melihat riak itu menyapu meja, tomat, dan dinding di bagian belakang. Ini seperti melempar batu ke kolam berisi air.
I thought: this is how nature paints a photo, one femto frame at a time, but of course our eye sees an integral composite. But if you look at this tomato one more time, you will notice, as the light washes over the tomato, it continues to glow. It doesn't become dark. Why is that? Because the tomato is actually ripe, and the light is bouncing around inside the tomato, and it comes out after several trillionths of a second. So in the future, when this femto-camera is in your camera phone, you might be able to go to a supermarket and check if the fruit is ripe without actually touching it.
Saya rasa, inilah cara alam menggambar foto, setiap 1 femtodetik, namun sudah pasti mata kita melihatnya sebagai kesatuan., Namun jika Anda melihat tomat ini sekali lagi, Anda akan menyadari, saat cahaya itu menyapu tomat ini, tomat ini terus bersinar dan tidak menjadi gelap. Mengapa? Karena tomat ini matang dan cahaya itu melompat-lompat di dalam tomato dan keluar setelah seper-beberapa triliun detik. Jadi, di masa depan saat kamera-femto ini ada di ponsel kamera Anda, Anda dapat pergi ke toserba
(Laughter)
dan memeriksa apakah buah ini matang tanpa menyentuhnya.
So how did my team at MIT create this camera? Now, as photographers, you know, if you take a short exposure photo, you get very little light. But we're going to go a billion times faster than your shortest exposure, so you're going to get hardly any light. So what we do is we send that bullet -- that packet of photons -- millions of times, and record again and again with very clever synchronization, and from the gigabytes of data, we computationally weave together to create those femto-videos I showed you.
Lalu bagaimana tim saya di MIT membuat kamera ini? Anda tahu, sebagai fotografer, pada foto dengan pencahayaan singkat, cahayanya sangat sedikit namun kecepatannya 1 miliar kali lebih cepat daripada pencahayaan tersingkat Anda jadi Anda sangat sulit mendapatkan cahaya. Jadi yang kami lakukan adalah mengirim peluru ini, paket foton ini, berjuta-juta kali dan merekamnya terus menerus dengan sinkronisasi yang sangat cerdas dan data sebesar gigabita ini kami jalin menjadi satu untuk membuat video-femto yang baru saya tunjukkan.
And we can take all that raw data and treat it in very interesting ways. So, Superman can fly. Some other heroes can become invisible. But what about a new power for a future superhero: To see around corners. The idea is that we could shine some light on the door, it's going to bounce, go inside the room, some of that is going to reflect back on the door, and then back to the camera. And we could exploit these multiple bounces of light.
Dan kita dapat mengambil semua data mentah itu dan mengolahnya dengan cara-cara menarik. Jadi, Superman bisa terbang. Beberapa tokoh jagoan lainnya dapat menjadi tidak terlihat, namun bagaimana dengan kekuatan baru dari jagoan masa depan: melihat ke setiap sudut? Idenya adalah jika pintu itu disinari. Sinar itu akan berlompatan masuk ke dalam ruangan beberapa akan dipantulkan oleh pintu dan kembali ke kamera dan kami dapat memanfaatkan berbagai lompatan cahaya itu.
And it's not science fiction. We have actually built it. On the left, you see our femto-camera. There's a mannequin hidden behind a wall, and we're going to bounce light off the door.
Ini bukanlah cerita fiksi ilmiah. Kami sedang membuatnya. Di sebelah kiri, ada femto-kamera. Aa manekin yang disembunyikan di balik dinding dan kami akan membuat cahaya melompat ke pintu itu.
So after our paper was published in Nature Communications, it was highlighted by Nature.com, and they created this animation.
Setelah makalah kami diterbitkan di Nature Communications, makalah itu disorot oleh Nature.com
(Music)
dan mereka membuat animasi ini.
[A laser pulse is fired]
(Musik)
(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, and because of the packet of the photons, they will scatter in all the directions, and some of them will reach our hidden mannequin, which in turn will again scatter that light, and again in turn, the door will reflect some of that scattered light. And a tiny fraction of the photons will actually come back to the camera, but most interestingly, they will all arrive at a slightly different time slot.
dan peluru itu akan mengenai dinding dan karena paket foton ini cahaya itu akan menyebar ke segala arah dan beberapa akan mencapai manekin yang tersembunyi, yang kembali akan menyebarkan cahaya itu, dan pintu itu akan kembali memantulkan sebagian dari cahaya yang tersebar itu, dan sebagian kecil dari foton akan kembali ke kamera, namun yang paling menarik, adalah foton itu akan kembali pada waktu yang berbeda.
(Music)
(Musik)
And because we have a camera that can run so fast -- our femto-camera -- it has some unique abilities. It has very good time resolution, and it can look at the world at the speed of light. And this way, we know the distances, of course to the door, but also to the hidden objects, but we don't know which point corresponds to which distance.
Dan karena ada kamera yang sangat cepat, femto-kamera, yang memiliki kemampuan unik. Kamera ini memiliki resolusi waktu yang sangat baik dan dapat melihat dunia pada kecepatan cahaya. Dan dengan cara ini, kita tahu jaraknya, lalu pintunya, dan juga benda yang tersembunyi, namun kita tidak tahu seberapa jauh jarak
(Music)
dari masing-masing titik.
By shining one laser, we can record one raw photo, which, if you look on the screen, doesn't really make any sense. But then we will take a lot of such pictures, dozens of such pictures, put them together, and try to analyze the multiple bounces of light, and from that, can we see the hidden object? Can we see it in full 3D?
(Musik) Dengan penyinaran lase kita dapat merekam 1 foto mentah yang jika Anda lihat, tampak tidak terlalu masuk akal, namun kita akan mengambil banyak foto seperti ini, lusinan foto, dan menyatukannya dan mencoba menganalisis ratusan pantulan cahaya dan dari sana, bisakah kita melihat benda yang tersembunyi? Mungkinkah kita membuatnya full 3 dimensi?
So this is our reconstruction.
Inilah hasil rekonstruksi kami. (Musik)
(Music)
(Musik)
(Applause)
(Musik) (Tepuk tangan)
Now, we have some ways to go before we take this outside the lab on the road, but in the future, we could create cars that avoid collisions with what's around the bend. Or we can look for survivors in hazardous conditions by looking at light reflected through open windows. Or we can build endoscopes that can see deep inside the body around occluders, and also for cardioscopes. But of course, because of tissue and blood, this is quite challenging, so this is really a call for scientists to start thinking about femto-photography as really a new imaging modality to solve the next generation of health-imaging problems.
Kini ada beberapa hal yang harus kami lakukan sebelum memasarkannya, namun di masa depan kita dapat membuat mobil yang dapat mencegah tabrakan dengan melihat apa yang ada di tikungan atau mencari orang yang selamat pada tempat-tempat beracun dengan melihat cahaya yang dipantulkan melalui jendela atau membuat endoskop yang dapat melihat jauh ke dalam sumbatan di dalam tubuh, dan juga untuk analisis penyakit jantung. Namun tentu saja, karena jaringan dan darah manusia, hal ini cukup menantang, sehingga benar-benar memerlukan para ilmuwan untuk mulai memikirkan femto-fotografi sebagai model pemindaian baru untuk memecahkan masalah pemindaian kesehatan di masa depan.
Now, like Doc Edgerton, a scientist himself, science became art -- an art of ultra-fast photography. And I realized that all the gigabytes of data that we're collecting every time, are not just for scientific imaging. But we can also do a new form of computational photography, with time-lapse and color coding. And we look at those ripples. Remember: The time between each of those ripples is only a few trillionths of a second.
Kini, seperti ilmuwan Doc Edgerton, ilmu menjadi seni, seni dari fotografi supercepat dan saya menyadari bahwa semua data sebesar gigabita yang kita kumpulkan setiap saat bukan hanya pemindaian ilmiah, namun juga bentuk baru dari komputasi fotografi dengan selang waktu dan penandaan warna dan saat kita melihat riak itu. Ingatlah, waktu antara setiap riak itu hanyalah seper beberapa triliun detik.
But there's also something funny going on here. When you look at the ripples under the cap, the ripples are moving away from us. The ripples should be moving towards us. What's going on here?
Namun ada hal lucu juga di sini. Saat Anda melihat riak di bawah tutupnya, riak itu bergerak menjauhi kita. Riak itu seharusnya bergerak ke arah kita. Apa yang terjadi?
It turns out, because we're recording nearly at the speed of light, we have strange effects, and Einstein would have loved to see this picture.
Ternyata, karena kami merekam dengan kecepatan hampir mendekati kecepatan cahaya terjadi efek yang aneh,
(Laughter)
dan Einstein akan suka melihat gambar ini.
The order at which events take place in the world appears in the camera sometimes in reversed order. So by applying the corresponding space and time warp, we can correct for this distortion.
Peristiwa yang terjadi di dunia terkadang tampak pada kamera ini dengan urutan terbalik, jadi dengan memasukkan pembengkokan ruang dan waktu kami dapat memperbaiki pembengkokan ini.
So whether it's for photography around corners, or creating the next generation of health imaging, or creating new visualizations, since our invention, we have open-sourced all the data and details on our website, and our hope is that the DIY, the creative and the research communities will show us that we should stop obsessing about the megapixels in cameras --
Jadi baik fotografi di sekitar sudut atau menciptakan pemindaian kesehatan generasi mendatang, atau membuat visualisasi baru, sejak penemuan ini, kami telah membuka semua data dan rincian pada situs kami, dan harapan kami adalah masyarakat peneliti kreatif yang mandiri akan menunjukkan bahwa kita harus berhenti terobsesi pada
(Laughter)
kamera megapiksel -- (Tawa) --
and start focusing on the next dimension in imaging. It's about time.
dan mulai berfokus pada dimensi pemindaian berikutnya. Yaitu dimensi waktu. Terima kasih. (Tepuk tangan)
Thank you.
(Applause)
(Tepuk tangan)