可以每秒拍摄1000亿帧3D视频的超快相机

加州理工学院的王立红致力于将速度更快的相机带给世界，他已经开发出了一种可以达到每秒70万亿张照片的惊人速度的技术，这种速度足以让人看到光的传播。不过，就像你手机上的摄像头一样，它只能产生平面图像。

现在，王立红的实验室更进一步，他们研制了一种摄像机，该摄像机不仅可以以惊人的速度记录视频，而且可以在三个维度上进行记录。王安德（Andrew and Peggy Cherng）医学工程系医学工程和电气工程教授Bren在《Nature Communications》杂志的一篇新论文中描述了该设备。

一个三维的视频显示一个脉冲激光通过激光散射介质和反射表面反弹

这款新相机采用了与王立红的其他压缩超快速摄影（CUP）相机相同的基础技术，每秒可拍摄高达1000亿帧。在您眨眼的时间里，这样的速度足以拍摄100亿张照片，比世界上整个人口还多。

王立红将新的迭代称为“单镜头立体声偏振压缩超快摄影”或SP-CUP。在CUP技术中，无需重复事件就可以一次动作捕获视频的所有帧。这使CUP相机非常快（一个好的手机相机每秒可以拍摄60帧）。王通过让相机像人一样“看”，给这张超快的图像增加了第三维度。

当一个人看着他们周围的世界时，他们会感觉到有些物体离他们更近，而有些物体离得更远。由于我们的两只眼睛，每只眼睛都以略微不同的角度观察物体及其周围环境，因此可以进行这种深度感知。大脑将这两个图像中的信息组合成一个3D图像。

王说，SP-CUP相机的工作原理都基本相同。

他说：“摄像机现在是立体的。” “我们有一个镜头，但它起着两半的作用，提供了两个具有一定偏移的视图。两个通道模仿了我们的眼睛。”

就像我们的大脑处理从眼睛接收到的信号一样，运行SP-CUP摄像机的计算机将来自这两个通道的数据处理为一张三维图像。

SP-CUP还具有人类没有的另一项创新：观察光波偏振的能力。

光的偏振是指光波传播时振动的方向。就像一个吉他弦，如果将琴弦向上拉（例如，用手指），然后松开，琴弦将垂直振动。如果手指向侧面拨动，则琴弦将水平振动。普通的光有向各个方向振动的波。但是，偏振光已更改，因此其所有波都沿相同方向振动。这可以通过自然的方式发生，例如当光从表面反射时，或者由于人工操作的结果（如偏振滤光片所发生的情况）。

尽管我们的眼睛无法直接检测到光的偏振，但是这种现象已被广泛应用：从LCD屏幕到偏振太阳镜和光学相机镜头，再到检测材料中隐性应力和分子三维结构的设备。

王力红说，SP-CUP结合了高速三维图像和极化信息的使用，使其成为一种强大的工具，可以应用于各种各样的科学问题。他特别希望，这将有助于研究人员更好地理解声致发光的物理学，这种现象是声波在水或其他液体中产生微小的气泡。随着气泡在形成后迅速崩溃，它们发出一阵光。

他说：“有些人认为这是物理学上最大的谜团之一。” “当气泡破裂时，气泡的内部会达到很高的温度以至于会发光。使气泡发生的过程非常神秘，因为气泡发生得如此之快，我们想知道我们的相机是否可以帮助我们解决它。”