世界上速度最快的相机每秒可拍摄156.3万亿帧图像

世界上最快的相机 SCARF 的图解。啁啾脉冲光捕捉到一个超快事件--苹果被子弹击穿--然后进入系统处理成图像

最好的手机慢动作摄像机通常使用几百帧/秒的速度。专业的电影摄像机可能会使用几千帧，以达到更流畅的效果。但如果你想看到纳米尺度上发生的事情，就需要把速度降下来，达到每秒数十亿甚至数万亿帧。

据报道，这台新相机可以捕捉以飞秒为单位的事件--四万亿分之一秒。作为参考，1 秒钟内发生的事件与 3200 万年中的秒数相当。

研究人员以他们早在 2014 年就开发的技术为基础，该技术被称为压缩超快摄影（CUP），可以捕捉现在看来微不足道的1000 亿帧/秒。下一阶段被称为 T-CUP，T 代表"每秒万亿帧"--它确实能达到每秒 10 万亿帧的速度。到了 2020 年，该团队又将其提升到70 万 亿帧/秒，并推出了一个名为压缩超快光谱摄影（CUSP）的版本。

现在，研究人员又将其提高了一倍多，达到了令人难以置信的每秒 156.3 万亿帧。新的照相机系统被称为"扫频编码孔径实时飞秒照相术"（SCARF），它可以捕捉发生得太快的事件，即使是以前版本的技术也无法看到。这包括像冲击波穿过物质或活细胞这样的情况。

SCARF 的工作原理是首先发射一个"啁啾"超短脉冲激光，穿过被成像的事件或物体。如果把这种光想象成彩虹，那么红色波长的光将首先捕捉到事件，然后是橙色、黄色，最后是紫色。由于事件发生得太快，当每种"颜色"到达时，看起来都不一样，这样脉冲就能在极短的时间内捕捉到整个事件的变化。

然后，这个光脉冲经过一系列组件的聚焦、反射、衍射和编码，最后到达电荷耦合器件（CCD）相机的传感器。然后转换成数据，再由计算机重构成最终图像。

虽然我们普通人不太可能观看 SCARF 系统捕捉到的气球爆炸的高速视频，但研究人员表示，捕捉新的超快现象有助于改进物理学、生物学、化学、材料科学和工程学等领域。

这项研究发表在《自然通讯》杂志上。