Tự chế camera 2 tỷ FPS, YouTuber quay được cảnh ánh sáng di chuyển trong không gian

VHO - Thay vì phải phụ thuộc vào thiết bị đắt tiền, YouTuber này tự chế ra thiết bị ghi hình độc đáo của mình nhưng vẫn đạt được kết quả như ý muốn.

Trong khi hầu hết các YouTuber đang quay những video thử thách hay trò chơi điện tử, Brian Haidet của kênh AlphaPhoenix đã làm điều gì đó hoàn toàn khác biệt: anh tự chế tạo một chiếc camera có khả năng quay phim ở tốc độ hai tỷ khung hình mỗi giây, đủ nhanh để ghi lại chính tốc độ ánh sáng khi nó di chuyển trong garage nhà anh.

Haidet, người có bằng tiến sĩ về Khoa học Vật liệu, đã từng xây dựng một chiếc camera một tỷ FPS trước đó. Trong suốt 12 tháng qua, anh đã cải tiến "hầu như mọi thứ" từ thiết kế ban đầu đó để tạo ra phiên bản mới mạnh mẽ gấp đôi. Điều đáng kinh ngạc là chiếc camera này không đòi hỏi thiết bị phức tạp hay đắt tiền. Nó chỉ bao gồm một gương, một thấu kính, hai ống, dây cáp, một bóng đèn flash "có lẽ là kỳ lạ nhất từng được chế tạo" và vài trăm dòng code Python.

Camera của AlphaPhoenix đủ nhanh để quay được cảnh chuyển động của ánh sáng

"Nó không chỉ đủ nhanh để xem ánh sáng di chuyển, mà còn đủ nhanh để nhìn thấy quá khứ," Haidet giải thích với vẻ phấn khích. "Ánh sáng di chuyển khoảng 6 inch, hay 15 cm, trong mỗi khung hình của video này. Chùm tia sáng này đang di chuyển ở giới hạn tốc độ của vũ trụ. Ánh sáng trong bất kỳ hệ quy chiếu nào sẽ không bao giờ di chuyển nhanh hơn hoặc chậm hơn tốc độ này."

Kết quả mà Haidet đạt được thực sự ấn tượng. Video quay được cho thấy rõ ràng ánh sáng laser di chuyển qua không gian trong garage của ông, phản xạ trên các bề mặt gương và thậm chí là một quả cầu disco. Đây là điều mà hầu hết mọi người chưa bao giờ nhìn thấy trước đây - ánh sáng, thứ di chuyển nhanh nhất trong vũ trụ, đang được ghi lại từng centimet một.

Tuy nhiên, điểm đáng chú ý nhất trong thành tựu này là thiết bị ghi hình. Chiếc camera hai tỷ FPS của Haidet chỉ có thể quay video với độ phân giải 1x1 pixel - nghĩa là mỗi lần chỉ ghi được một điểm ảnh duy nhất. Vậy làm thế nào anh tạo ra những video hoàn chỉnh mà chúng ta thấy?

Câu trả lời nằm ở kỹ thuật ghép ảnh – hay còn gọi là "tiling". Haidet phải hướng camera về nhiều hướng khác nhau và quay hàng trăm, thậm chí hàng nghìn video một pixel riêng lẻ. "Để tạo nên một hình ảnh hữu ích, tôi phải hướng camera về nhiều hướng khác nhau và quay rất nhiều video một pixel riêng biệt," anh giải thích.

"Mỗi video này là một sự kiện riêng biệt không xảy ra cùng một thời điểm. Nhưng nếu tất cả các video này được đồng bộ hóa và chúng ta ghép chúng cạnh nhau, phát lại tất cả vào cùng một thời điểm, ta sẽ có được thứ trông giống như một video."

Tự chế camera 2 tỷ khung hình/giây, YouTuber quay được cảnh ánh sáng chuyển động trong không gian - ảnh 1

Kỹ thuật này tương tự như cách các nhà thiên văn học ghép nhiều bức ảnh để tạo nên hình ảnh độ phân giải cao của các thiên thể. Mặc dù không phải là video "thực sự" ở mức hai tỷ FPS trong một lần quay, nhưng Haidet cho rằng kết quả cuối cùng vẫn thể hiện chính xác những gì một camera hai tỷ FPS thực sự sẽ ghi lại, đồng thời tiết kiệm được một khoản tiền khổng lồ.

Để so sánh, nhóm The Slow Mo Guys từng quay ánh sáng ở tốc độ mười nghìn tỷ khung hình mỗi giây - nhanh hơn 20 triệu lần so với tốc độ quay nhanh nhất họ từng đạt được trên kênh. Tuy nhiên, họ phải sử dụng thiết bị chuyên dụng mượn từ Caltech với giá khoảng 250.000 USD. "Tôi cảm thấy nản lòng bởi mức giá một phần tư triệu đô la đó," Haidet thừa nhận.

Thay vào đó, với thiết bị tự chế trong garage và ngân sách khiêm tốn, Haidet đã chứng minh rằng vẫn có thể đạt được kết quả tương tự thông qua sự sáng tạo và hiểu biết khoa học sâu sắc. Chiếc camera của anh "thực sự có khả năng ghi video ở một tỷ hoặc hai tỷ khung hình mỗi giây," điểm khác biệt duy nhất là việc phải ghép nhiều video một pixel lại với nhau.

Kết quả cuối cùng mà Haidet trình bày thực sự đáng kinh ngạc, đặc biệt khi nghĩ rằng tất cả được thực hiện trong một garage thông thường. Video cho thấy ánh sáng laser di chuyển qua không gian, phản xạ trên hai gương nghiêng góc, và thậm chí tán xạ trên bề mặt của quả cầu disco - tất cả đều được ghi lại với độ chi tiết đáng kinh ngạc.