Comments 25
Самое интересное в этом ролике, имхо, было про синхронизацию. Без неё, если наснимать просто множество "однопиксельных видео", то из них можно собрать какой угодно видеоролик. Но чтобы получить что-то приближенное к реальности, нужно синхронизировать каждый кадр каждого пикселя с задержкой от лазерного импульса. И там довольно любопытные моменты - например, нужно учитывать что из разных точек свет до камеры идёт разное расстояние. Также нужно было учитывать задержку сигнала в кабелях: в духе "я взял 200 наносекунд кабеля".
Это похоже на "чтобы задать вопрос, нужно знать большую часть ответа". Чтобы сфотографировать процесс, нужно заранее знать о нем очень много, и иметь возможность повторять его с абсолютной точностью нужное число раз. При таких условиях его можно просто нарисовать. Фотография здесь скорее ради спортивного интереса.
Так всегда. Если у Вас эргодический процесс, то есть нет суровых нелинейностей с большими временами релаксации, то фотографируя с разным сдвигом разные реализации процесса, Вы можете восстановить общий ход течения процесса в динамике. Например, Кэкак рассеивается свет в веществе, как нагревается вещество, как проходит ударная волна и тд. Всё это потом можно сравнить с результатами симуляций и уточнить модель и теорию, ведь главный критерий истины - всё-таки эксперимент.
В триггерной методике это всё не особо важно. Когда Вы собрали фиксированную конфигурацию установки со всеми кабелями, то дальше остается только калиброваться на относительно мощный сигнал и ловить временную корреляцию между опорным импульсом (например, импульс запуска лазера или выход синхроимпульса от него же) и импульсом сигнала на ФЭУ. Когда пойман пик корреляции - дальше уже дело техники и не самой сложной программной обработки. Судя по тому, что он не использовал специализированных корреляторов, а только не самый быстрый осциллограф, точность корреляции у него не лучше 1нс, это примерно 33 см пространственного разрешения. Судя по осциллограмме, импульс от ФЭУ длинный, с фронтом несколько десятков нс, добавляем еще порядок на быстродействие детектора. То есть явно будет значимое для пространственного разрешения блуждание импульса по времени, но это неважно, так как угловые координаты определяются зеркалом, и системе не надо точно определять расстояние, а только энергию. Для этой задачи высокая временная точность не нужна, надо только отстроиться по амплитуде от шумов и ловить по времени импульс сигнала от конкретного синхроимпульса. Это можно было бы сделать и на 100МГц осциллографе. Интереснее посмотреть на его циклограмму временных сдвигов для захвата всего кадра.
Еще пока писал, обнаружил пару неточностей:
Ни о какой частоте измерений 2ГГц речи нет, на скрине идет 2кГц, это типично для короткоимпульсного диодного лазера.
2ГГц полосы и 2гигасемпла - это всё-таки немного разные вещи.
График выглядит мохнатым из-за того, что-то результат наложения множества реализаций, без этого была бы кривулина как на следующей картинке.
Осциллограф на 2ГГц, если он действительно на 2ГГц - не обычный, а ОЧЕНЬ дорогой прибор.
Где и зачем вы взяли 2кгц ? Что такое "частота измерений"?
В остальных видео автора (также в первой версии ролика, где 1М кадров в секунду) используется относительно простой осциллограф с 1Gsps (долларов 500 стоит всего). И при такой частоте дискретизации получается 1 кадр/нс. Сами процессы процессы включения/выключения лазера, регистрация приемником действительно медленнее, но это абсолю не мешает тому что итоговое видео получается именно с такой частотой кадров.
Ни о какой частоте измерений 2ГГц речи нет, на скрине идет 2кГц, это типично для короткоимпульсного диодного лазера.
Измерений чего? Осциллограф сэмлирует сигнал аналогового прибора с частотой 2 ГГц, всё на видео.
Осциллограф на 2ГГц, если он действительно на 2ГГц - не обычный, а ОЧЕНЬ дорогой прибор.
От 50 тысяч на озоне. Немного выше минимальной стоимости настольного осциллографа.
Не знаю к чему остальная вода, если вся конструкция не заявлялась измерительным прибором и вполне работает с указанными характеристиками (снимает с частотой 2 миллиарда кадров в секунду).
нужно учитывать что из разных точек свет до камеры идёт разное расстояние
Не учитывалось, там в видео с другим ракурсами видно что при отдалении-приближении от камеры луч меняет скорость. Чем ближе к «детектору» - тем быстрее
По сути, это просто один пиксель, но с харизмой двух миллиардов Гц
Интересные времена настали: на хабре обсуждают ролики с ютуба... Не то что бы это плохо, но сколько таких "статей" можно ещё наделать, боюсь представить
Я считаю что этот ролик достоин внимания, и не важно где он был размещен. Даже если был не ролик, а статья размещенная в другом месте - это бы ничего для меня не изменило
Для меня наиболее ценны комментарии к таким статьям, ибо технический уровень сообщества продолжает быть высочайшим. Узнаю много полезного, и чтение комментариев как правило сопровождается активным гуглением и википедением.
Осциллограф может начать запись измеряемых данных по триггеру,
Справедливости ради, в ролике сделано наоборот — осциллограф завершает запись данных по триггеру.
Потому что если сигнал о начале записи будет подавать лазер, то этот сигнал дойдет немного позже света от того же самого лазера и никакой хорошей картинки не получится. Поэтому автор сделал обратную вещь — сигнал о завершении записи появляется одновременно с включением лазера и идёт к осциллографу через два мотка провода (200 метров), которые дают достаточно задержки, чтобы успеть заснять всю сцену.
Попалось это видео почти сразу, как вложили. В голове сразу отложилось, что автору видео приходилось решать проблемы, которые сам-же и создавал.
Во первых, зачем использовать вертикальную конструкцию. Лучше закреплять и сканирующую систему и фотодатчик на массивной горизонтальной плите.
Во вторых, зачем такое огромное зеркало, если замер не по всему полю, а только одной точки.
В третьих, управлять одним зеркалом сразу по двум осям не совсем удобно. Можно посмотреть, как устроены сканаторные головки от лазерных гравёров. Или даже просто купить готовую. Два зеркала, каждое со своей осью поворота.
В четвёртых, у ФЭУ в стандартном аналоговом режиме быстродействие (для его задач) не столь большое. Надо переводить в одноэлектронный режим: это когда один фотон - один импульс. При этом энергия выходного импульса (считай площадь) прямо пропорциональна энергии фотона. (Хотя в его случае при использовании импульсного монохромного лазера не актуально.) Правда пришлось-бы отказаться от регистратора в виде готового быстродействующего осциллографа, и создавать свой. Например на основе какой нибудь ПЛИСине (PLD - Altera, Xilinx и т.д.)
Если прочитать внимательно, то станет ясно, что речь идет о 2 000 000 000 ПИКСЕЛЕЙ в секунду.
Если перевести на кадр 720*1280, то получим скорость в 2170 кадров в сек.
То же не мало, но маркетинг- от такой....
Нет, записывается именно 2 000 000 000 кадров в секунду, но за одну итерацию записываются значения только для 1 пикселя. Для получения полного видео нужно повторить процедуру 1280*720 раз, и объединить все пиксели.
Это получается, если делать один кадр в секунду и все на автомате, то непрерывно потребуется сделать почти миллион записей в течение 11 дней.
только для 1 пикселя
Ещё и с поправкой на то, что фотоэлектронный умножитель - все таки не сенсор камеры
Все таки описание процесса съемки недостаточно подробное, хоть и с картинками.
Картинка со "сканированием с построчной развёрткой" возможно вводит в заблуждение. Это немного другое.
Камера, снимающая с частотой 2 000 000 000 кадров в секунду