Kamera liefert fünf Billionen Bilder pro Sekunde

Lund-Forscher Elias Kristensson beim Kamera-Experiment (Foto: Kennet Ruona)

Lund (pte004/02.05.2017/06:10) – Forscher der Universität Lund http://lunduniversity.lu.se haben die schnellste Kamera der Welt entwickelt. Denn sie liefert fünf Bio. Bilder pro Sekunde. Damit lassen sich rasend schnelle Prozesse beispielsweise in Chemie, Physik und Medizin auf Film bannen, bei denen das bislang nicht möglich war. Realisiert wird das mittels speziell kodierter Lichtblitze zur Beleuchtung. Zwar verschmelzen immer mehrere Lichtblitze in einer tatsächlichen Aufnahme, doch ein Algorithmus kann daraus die nötigen Einzelbilder für ein Video herausrechnen.

Schnelle Blitz-Aufnahmen

In Natur und Technik passieren viele wichtige Vorgänge in wenigen Piko- oder Femtosekunden, also winzigen Bruchteilen einer Sekunde. Das umfasst beispielsweise auf Explosionen, Plasmablitze, die Gehirnaktivität von Tieren oder viele chemische Reaktionen. „Wir sind nun in der Lage, derart kurze Prozesse zu filmen“, sagt Elias Kristensson, Verbrennungsphysiker in Lund. Zunächst ist die Kamera dazu, solche blitzschnellen Vorgänge für die Forschung zu erfassen – beispielsweise jene Verbrennungsprozesse, mit denen sich Kristensson üblicherweise befasst. „Langfristig können die Technologie auch Industrie und andere nutzen.“

Während alltägliche Kameras und auch normale Hochgeschwindigkeitskameras einfach ein Bild nach dem anderen schießen, setzt das System der Schweden auf einen anderen Trick. Ein spezieller Algorithmus rekonstruiert dabei aus einer Aufnahme kodierte Information für mehrere Film-Frames. Um das zu ermöglichen, erfolgt eine Beleuchtung mit Laserblitzen, die jeweils einen speziellen Code haben. Eine Aufnahme, die sich über mehrere Blitze erstreckt, enthält also die Signaturen all dieser Impulse. Der Algorithmus kann daher die Details jedes einzelnen kodierten Impulses entschlüsseln.

Bewegtbilder aus Motoren

Das System kann somit letztlich mit fünf Bio. Bildern pro Sekunde filmen, also mit einer Auflösung von 0,2 Billionstels Sekunden. Dieser Geschwindigkeitsrekord bietet erstmals die Möglichkeit zu filmen, wie sich Substanzen während rasanten Prozessen verändern. Bislang konnte man nur mit Serien von Standbildern arbeiten, für die ein Experiment immer wieder wiederholt wurde. „Das Problem dabei ist, dass es extrem unwahrscheinlich ist, dass ein Prozess beim Wiederholen des Experiments gleich abläuft“, unterstreicht Kristensson.

Mit der neuen Kamera können er und seine Kollegen Vorgänge in Verbrennung

smotoren genauer studieren und so zur Entwicklung effizienterer, sauberer Modelle beitragen. Denn die Funktion von Motoren beruht letztlich auf mehreren blitzschnellen Vorgängen auf molekularer Ebene. Auch andere Forscher sollen schon bald in den Genuss solcher Möglichkeiten kommen. Denn ein deutscher Hersteller hat bereits einen Prototypen entwickelt, der innerhalb von zwei Jahren marktreif sein sollte.

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