有研究人員開發出了一種能夠讓任何電子相機都拍出超高速影象的影象處理技術，但現在只限於拍攝黑白影象。
早在20世紀30年代，一位名叫哈羅德•埃哲頓(Harold Edgerton)的年輕電氣工程師就開始在麻省理工學院(MIT)進行電子閃光攝影實驗。眾所周知，他使用這項技術來凍結一些日常物體的運動，比如一股水流、一個爆裂的氣球和一顆擊中蘋果的子彈。
埃哲頓繼續開創了一系列單一和多閃光技術(以及許多其他成像技術)。現在，這一技術在許多流行相機和智慧手機中都已成為標準配置。
從那以後，快門速度逐漸加快。一些型號的iphone可以以1/ 10000秒的快門速度拍攝單個影象。專業攝像機可以以每秒40000張的速度記錄影象。但這種齒輪複雜且昂貴，所以這些技術對大多數人來說難以企及。
如今，多虧了哈佛大學的Sam Dillavou和他的幾個同事的努力，這種情況將會有所改變。他們已經開發出一種技術，可以讓普通的電子相機和智慧手機以每秒數百萬幀的驚人速度記錄影象。
先來介紹一些背景知識。現代相機使用電子畫素來記錄照射到它們的光線。這些畫素記錄了強度，通常是16級。這是由畫素的位級決定的。因此，在曝光期間，每個畫素可以記錄黑與白之間的14種灰度。
但是對於許多型別的成像來說，這種程度的細節是不必要的——所需要的只是簡單的黑白影象。在這種情況下，額外的灰色細節是多餘的。
這讓Dillavou和他的同事產生一個想法，可以將單個影象分解成多個更短的曝光。
具體是怎麼做到的呢？想象一堵覆蓋著黑色窗簾的白色牆壁，現在從左到右開啟窗簾露出牆來，並記錄下在一次曝光中的運動。
在曝光過程中，影象左側的畫素首先記錄下黑色窗簾，然後緊隨著窗簾的移動變成白色牆壁。這個平均值是淺灰色。
同樣的道理，影象中部的畫素記錄下來的是中灰色。最終的影象呈現出的是一種漸變的灰色，而這種漸變的灰色代表的正是窗簾的移動。
Dillavou和他的同事們想法的關鍵在於，這張單獨的影象可以被認為是疊加在一起的運動窗簾的許多黑白快照。實際上，可以從單個影象中提取出的影象數量取決於畫素記錄的位級的數量。
有了這種想法之後，他們開發了一種數學技術，可以從單個影象中提取出這些影象，稱之為虛擬幀技術。在這種情況下，它可以建立16幅窗簾穿過牆壁的影象。
這項技術有潛力，將幾乎所有的電子相機變成高速相機。在測試中，研究小組將虛擬幀與每秒能拍攝40000幀的高速攝像機進行了對比。
他們在分光鏡前放置了一張拉伸的橡膠片，分光鏡將光線傳送到兩臺相機，因此兩臺相機都有著相同的視角。團隊透過調整燈光使得橡膠片呈現黑色而背景呈現白色。他們用手術刀劃破橡膠片，並用兩臺攝像機記錄下斷裂的過程。
最後，該團隊使用虛擬幀技術提取出高幀率影象，並將其與每秒4萬幀的高速相機拍攝的影象進行對比。
結果表明，虛擬幀技術具有巨大的潛力。首先，兩組影象都顯示了類似的破裂過程，這證實了該方法的優點。但此外它還有許多顯著的優勢。它在每張照片中記錄了130萬畫素，而標準相機是6萬畫素。這大大增加了視野，因此可以記錄下破裂的距離。
虛擬幀速率也快得多。Dillavou和他的同事說:“使用虛擬幀技術獲得的有效幀率是1MHz。”
他們繼續研究如何將這項新技術應用到各種不同的相機上以提高它們的幀率。這些數字令人大開眼界。“例如，尼康D850在16MHz的情況下記錄虛擬幀，同時保持超過50Mpx的解析度，”他們說。即使是iPhone X，使用這種技術每秒也能錄製100萬幀。
因為所有的處理都是稍後完成的，所以幾乎沒有什麼理由認為這不好管理。“這種增強的虛擬幀率不需要在相機的操作上做任何改變，”研究小組說。
然而，以這種方式記錄的現象的型別有一些重要的限制。首先，感興趣的物件必須是白色背景下的黑色(反之亦然)。場景中的任何灰色都會破壞結果。
這種現象本身就是Dillavou和他的同事所說的單調現象。換句話說，曝光期間的任何變化都必須從黑到白(或者相反)，但不能再回來。在窗簾的例子中，當窗簾向一個方向移動而不是來回移動的時候，虛擬幀技術就會起作用。
虛擬幀技術是攝影技術的一大進步。很快ta將你口袋裡的智慧手機攝像頭變成高速記錄器。
有研究人員開發出了一種能夠讓任何電子相機都拍出超高速影象的影象處理技術，但現在只限於拍攝黑白影象。
早在20世紀30年代，一位名叫哈羅德•埃哲頓(Harold Edgerton)的年輕電氣工程師就開始在麻省理工學院(MIT)進行電子閃光攝影實驗。眾所周知，他使用這項技術來凍結一些日常物體的運動，比如一股水流、一個爆裂的氣球和一顆擊中蘋果的子彈。
埃哲頓繼續開創了一系列單一和多閃光技術(以及許多其他成像技術)。現在，這一技術在許多流行相機和智慧手機中都已成為標準配置。
從那以後，快門速度逐漸加快。一些型號的iphone可以以1/ 10000秒的快門速度拍攝單個影象。專業攝像機可以以每秒40000張的速度記錄影象。但這種齒輪複雜且昂貴，所以這些技術對大多數人來說難以企及。
如今，多虧了哈佛大學的Sam Dillavou和他的幾個同事的努力，這種情況將會有所改變。他們已經開發出一種技術，可以讓普通的電子相機和智慧手機以每秒數百萬幀的驚人速度記錄影象。
先來介紹一些背景知識。現代相機使用電子畫素來記錄照射到它們的光線。這些畫素記錄了強度，通常是16級。這是由畫素的位級決定的。因此，在曝光期間，每個畫素可以記錄黑與白之間的14種灰度。
但是對於許多型別的成像來說，這種程度的細節是不必要的——所需要的只是簡單的黑白影象。在這種情況下，額外的灰色細節是多餘的。
這讓Dillavou和他的同事產生一個想法，可以將單個影象分解成多個更短的曝光。
具體是怎麼做到的呢？想象一堵覆蓋著黑色窗簾的白色牆壁，現在從左到右開啟窗簾露出牆來，並記錄下在一次曝光中的運動。
在曝光過程中，影象左側的畫素首先記錄下黑色窗簾，然後緊隨著窗簾的移動變成白色牆壁。這個平均值是淺灰色。
同樣的道理，影象中部的畫素記錄下來的是中灰色。最終的影象呈現出的是一種漸變的灰色，而這種漸變的灰色代表的正是窗簾的移動。
Dillavou和他的同事們想法的關鍵在於，這張單獨的影象可以被認為是疊加在一起的運動窗簾的許多黑白快照。實際上，可以從單個影象中提取出的影象數量取決於畫素記錄的位級的數量。
有了這種想法之後，他們開發了一種數學技術，可以從單個影象中提取出這些影象，稱之為虛擬幀技術。在這種情況下，它可以建立16幅窗簾穿過牆壁的影象。
這項技術有潛力，將幾乎所有的電子相機變成高速相機。在測試中，研究小組將虛擬幀與每秒能拍攝40000幀的高速攝像機進行了對比。
他們在分光鏡前放置了一張拉伸的橡膠片，分光鏡將光線傳送到兩臺相機，因此兩臺相機都有著相同的視角。團隊透過調整燈光使得橡膠片呈現黑色而背景呈現白色。他們用手術刀劃破橡膠片，並用兩臺攝像機記錄下斷裂的過程。
最後，該團隊使用虛擬幀技術提取出高幀率影象，並將其與每秒4萬幀的高速相機拍攝的影象進行對比。
結果表明，虛擬幀技術具有巨大的潛力。首先，兩組影象都顯示了類似的破裂過程，這證實了該方法的優點。但此外它還有許多顯著的優勢。它在每張照片中記錄了130萬畫素，而標準相機是6萬畫素。這大大增加了視野，因此可以記錄下破裂的距離。
虛擬幀速率也快得多。Dillavou和他的同事說:“使用虛擬幀技術獲得的有效幀率是1MHz。”
他們繼續研究如何將這項新技術應用到各種不同的相機上以提高它們的幀率。這些數字令人大開眼界。“例如，尼康D850在16MHz的情況下記錄虛擬幀，同時保持超過50Mpx的解析度，”他們說。即使是iPhone X，使用這種技術每秒也能錄製100萬幀。
因為所有的處理都是稍後完成的，所以幾乎沒有什麼理由認為這不好管理。“這種增強的虛擬幀率不需要在相機的操作上做任何改變，”研究小組說。
然而，以這種方式記錄的現象的型別有一些重要的限制。首先，感興趣的物件必須是白色背景下的黑色(反之亦然)。場景中的任何灰色都會破壞結果。
這種現象本身就是Dillavou和他的同事所說的單調現象。換句話說，曝光期間的任何變化都必須從黑到白(或者相反)，但不能再回來。在窗簾的例子中，當窗簾向一個方向移動而不是來回移動的時候，虛擬幀技術就會起作用。
虛擬幀技術是攝影技術的一大進步。很快ta將你口袋裡的智慧手機攝像頭變成高速記錄器。