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 khiến chúng ta kính sợ và tò mò với hình ảnh một viên đạn đang xuyên thấu một quả táo, diễn ra chỉ phần triệu giây. Nhưng giờ đây, sau 50 năm, chúng ta có thể thực hiện nhanh hơn hàng triệu lần và quan sát thế giới không chỉ ở mức một triệu hay một tỷ mà là ngàn tỷ bức hình trong một giây.
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.
Tôi cho các bạn thấy một hình thức chụp ảnh mới, chụp ảnh cao tần, một kỹ thuật chụp ảnh rất nhanh đến nổi mà có thể tạo ra một video quay chậm của chuyển động ánh sáng. Với điều đó, chúng ta có thể tạo ra các máy ảnh có thể nhìn khắp các góc, ngoài tầm nhìn thấy, hay nhìn xuyên thấu cơ thể chúng ta mà không cần x-quang, rất khó để diễn đạt ý của chúng tôi bằng một chiếc máy ảnh.
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?
Bây giờ, nếu tôi lấy một con trỏ laze, bật rồi tắt nó với tốc độ một phần nghìn tỷ giây hoặc bằng vài triệu tỉ giây Tôi tạo ra một chuỗi lượng tử không rộng tới 1 milimet. Và chuổi lượng tử này, những viên đạn, sẽ di chuyển với tốc độ ánh sáng, và lần nữa, nhanh hơn một triệu lần so với một viên đạn thông thường. Bây giờ, nếu bạn lấy những viên đạn đó và lấy chuổi lượng tử này rồi bắn vào một cái chai, những hạt lượng tử này sẽ vỡ như thế nào bên trong chai? Ánh sáng trông như thế nào khi chuyển động chậm?
[Light in Slow Motion ... 10 Billion x Slow]
[Ánh sáng trong chuyển động chậm--- chậm lại 10 tỷ lần]
Now, the whole event --
Bây giờ, tóm lại---
(Applause)
(Vổ tay)
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.
Nhớ rằng, toàn bộ quá trình diễn ra trong khoảng thời gian ít hơn một nanô giây--- đó là thời gian cho ánh sáng di chuyển. Tôi đang làm chậm lại video này với tốc độ một phần 10 tỷ, vì thế các bạn có thể thấy ánh sáng di chuyển.
(Laughter)
(Cười)
But Coca-Cola did not sponsor this research.
Nhưng mà, Coca-Cola không tài trợ cho nghiên cứu này.
(Laughter)
(Cười)
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.
Bây giờ, có nhiều thứ đang tiếp tục với thước phim này, thế nên để tôi bóc mẽ và cho các bạn thấy điều đang tiếp diến. Nhịp đập bên trong cái chai, các viên đạn, với một chuỗi lượng tử bắt đầu di chuyển không ngừng và chúng bắt đầu phát tán bên trong. Một chút ánh sáng rò rỉ di chuyển trên bàn, Và các bạn bắt đầu thấy các gợn sóng. Các lượng tử cuối cùng đạt đỉnh và sau đó chúng nổ ra nhiều hướng. Như các bạn thấy, có một bóng khí và nó đang nhảy múa bên trong. Trong lúc đó, các gợn sóng đang di chuyển trên bàn, và nhờ sự phản xạ trên đỉnh, các bạn sẽ thấy phía sau cái chai, sau vài khung hình, các hình ảnh phản chiếu hội tụ lại.
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?
Bây giờ, nếu ta lấy một viên đạn thông thường và bắn cùng khoảng cách và làm chậm video lại với tốc độ một phần 10 tỷ bạn có biết phải ngồi ở đây bao lâu để xem bộ phim này không?
(Laughter)
(Cười)
A day, a week? Actually, a whole year. It'll be a very boring movie --
Một ngày, một tuần? Thật ra là cả năm. Đó sẽ là một bộ phim cực nhàm chán
(Laughter)
(Cười)
of a slow, ordinary bullet in motion.
về chuyển động chậm của đạn thường.
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.
Thế chụp tĩnh vật thì sao? Các bạn có thể thấy lại các gợn sóng, dập dờn trên bàn, quả cà chua và một bức tường phía sau. Giống như ném một hòn đá vào hồ nước.
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.
Tôi đã nghĩ: đây là cách thiên nhiên tạo hình, một bức hình cao tần tại một thời điểm, dĩ nhiên mắt các bạn thấy được kiến trúc tổng thể. Nhưng nếu bạn nhìn lại quả cà chua một lần nữa, hãy để ý, ánh sáng xuyên qua quả cà chua, và trở nên rực rỡ hơn. nó không hề tối đi. Tại sao vậy? Bởi vì cà chua thực sự chín, ánh sáng đang nhảy múa bên trong nó, và thoát ra sau vài nghìn tỷ giây. Trong tương lai, khi những máy ảnh cao tần tích hợp trong máy ảnh điện thoại, bạn có thể đi siêu thị và kiểm tra hoa quả đã chín hay chưa mà không cần chạm vào chúng.
(Laughter)
(Cười)
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.
Đội của tôi ở MIT tạo ra camera này như thế nào? Bây giờ, với nhiếp ảnh gia, bạn biết đấy, nếu bạn chụp một bức ảnh phơi sáng ngắn, bạn chỉ lấy được chút ánh sáng. Nhưng chúng tôi có tốc độ nhanh hơn hàng tỷ lần so với thời gian phơi sáng ngắn nhất của bạn. vì vậy bạn sẽ khó lấy được sáng. Điều chúng tôi làm là gửi những viên đạn-- một chuổi các lượng tử-- nhanh thêm triệu lần, ghi đi ghi lại với sự đồng bộ thông minh, từ những GB dữ liệu, chúng tôi xếp chúng có tính toán và tạo ra các thước phim cao tần mà tôi đã cho các bạn xem.
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.
Chúng ta có thể lấy các dữ liệu thô và xử lý theo những cách thú vị. Vì thế, Siêu nhân có thể bay. Các anh hùng khác cũng có thể tàng hình. Nhưng sức mạnh mới của các siêu anh hùng trong tương lai: Thấy được khắp các góc. Ý tưởng là chúng tôi có thể chiếu chút ánh sáng lên chiếc cửa, nó tiếp tục lan tỏa, vào tận trong phòng. một số phản xạ ngược lên cánh cửa, rồi trở lại máy ảnh. Chúng ta có thể lợi dụng sự chuyển hướng đa chiều của ánh sáng.
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.
Đó không phải là khoa học viển tưởng, Chúng ta thực sự làm được. Bên trái, bạn sẽ thấy máy quay cao tần của chúng tôi. Có một hình nộm giấu sau bức tường, và chúng ta di chuyển ánh sáng khỏi cánh cửa.
So after our paper was published in Nature Communications, it was highlighted by Nature.com, and they created this animation.
Sau khi nghiên cứu của chúng tôi được công bố trong Cộng đồng Thiên nhiên nó đã được lưu ý bởi Nature.com, và họ đã làm đoạn phim hoạt hình này.
(Music)
(Âm nhạc)
[A laser pulse is fired]
[Một xung laze được bắn ra]
(Music)
(Âm nhạc)
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.
Ramesh Rakar: Chúng ta sẽ bắn những viên đạn ánh sáng này, sau đó chúng đập vào bức tường, nhờ các chuổi lượng tử, chúng phát tán khắp các hướng, một vài tiến tới hình nộm bị khuất, rồi quay trở lại nguồn sáng, và tiếp tục, cánh cửa phản xạ những ánh sáng phát tán đó. Sau đó, một chuổi lượng tử quay trở lại máy chụp ảnh, nhưng thú vị nhất, tất cả chúng đến tại các thời điểm khác nhau đôi chút.
(Music)
(Âm nhạc)
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.
Và bởi vì chúng ta có máy quay có tốc độ rất cao camera cao tần-- nó có vài khả năng đặc biệt. nó sự cải tiến rất tốt về thời gian, có thể ghi hình lại thế giới với tốc độ ánh sáng, Theo cách này, chúng ta dĩ nhiên biết khoảng cách tới cánh cửa, cũng như vật thể bị khuất, nhưng chúng ta không biết điểm nào tương ứng khoảng cách nào.
(Music)
(Âm nhạc)
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?
Bằng cách chiếu một laze, chúng ta có thể ghi lại một bức hình thô, nếu bạn nhìn lên màn hình, chẳng có gì cả. Nhưng khi chúng ta đặt một chuỗi bức ảnh, hàng tá bức, rồi đặt chúng cùng nhau, cố gắng phân tích sự phát tán đa chiều của ánh sáng, từ đó, liệu chúng ta có thể thấy vật thể bị khuất? Liệu ta có thể thấy nó đầy đủ 3 chiều?
So this is our reconstruction.
Đây là sự tái cấu trúc của chúng tôi.
(Music)
(Âm nhạc)
(Applause)
(Vổ tay)
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.
Bây giờ, chúng ta có vài phương án trước khi đưa nó ra khỏi phòng thí nghiệm, nhưng trong tương lai, chúng ta có thể tạo ra ô tô tránh né các cú va chạm với những nơi đường cong. Hay ta có thể tìm kiếm người sống sót trong điều kiện mạo hiểm bằng cách nhìn ánh sáng được phản xạ qua cửa sổ. Hay chúng ta có thể tạo ra đèn nội soi chiếu sâu bên trong cơ thể, và cũng cho các tai nghe khám bệnh. Nhưng dĩ nhiên, do mô và máu, sẽ có chút thử thách, đây thực sự là lời kêu gọi các nhà khoa học bắt đầu nghĩ về chụp hình cao tần như một cách thức mới giải quyết các vấn đề ảnh sức khoẻ cho thế hệ sau.
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.
Bây giờ, giống như Doc Edgerton, bản thân một nhà khoa học, từ khoa học tới nghệ thuật-- một nghệ thuật chụp ảnh siêu cao tần. Và tôi nhận ra tất cả GB dữ liệu chúng tôi thu nhặt mỗi lần, không chỉ cho chụp hình khoa học. Chúng ta cũng có thể thực hiện phương thức mới của nhiếp ảnh điện toán, với dòng thời gian và mã màu. Nhìn những gợn sóng đó. Nhớ rằng: Thời gian giữa mỗi gợn sóng chỉ một ngàn tỷ giây.
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?
Nhưng cũng có điều thú vị trong đó. Khi bạn nhìn các gợn sóng trong giới hạn, chúng di chuyển ra xa chúng ta. Đáng ra chúng nên lại gần. Điều đang xảy ra ở đây là gì?
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.
Nó lao ra, bởi chúng ta đang ghi lại với tốc độ gần như của ánh sáng, chúng ta có các hiệu ứng lạ, và Einsten sẽ rất thích được xem bức ảnh này cho xem.
(Laughter)
(Cười)
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.
Các chuổi sự kiện diễn ra trên thế giới thỉnh thoảng xuất hiện trên camera đôi khi trong mệnh lệnh trảo đổi. Bằng cách ứng dụng tương ứng về không gian và thời gian, Chúng ta có thể sửa sự biên dạng này.
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 --
Vì thế liệu nó có dùng cho nhiếp ảnh các gọc, hay tạo ra các hình ảnh sức khỏe cho thế hệ tới, tạo ra hình dung mới, từ phát minh của chúng tôi, chúng tôi có tất cả dữ liệu công khai và chi tiết trên website, và hi vọng của chúng tôi là DIY, cộng đồng sáng tạo và nghiên cứu sẽ cho chúng tôi thấy chúng tôi nên dừng ám ảnh về camera megapixel--
(Laughter)
(Cười)
and start focusing on the next dimension in imaging. It's about time.
và bắt đầu tập trung vào những chiều tiếp theo của hình ảnh. Cần thời gian.
Thank you.
Cảm ơn.
(Applause)
(Vổ tay)