Фронт вместо точек

Американские ученые из университета Дьюка создали новый тип фотографического сенсора, который позволяет быстро и качественно делать снимки и хранить изображения с минимальными потерями. В деле фотографии и полиграфии нас, очевидно, ждет новый этап

Фронт вместо точек

Ученые из американского университета Дьюка рассказали в журнале Science о своем новом приборе визуализации изображений. Сенсор, который ляжет в основу фотоприборов будущего, позволяет обрабатывать и хранить изображения с новым, невиданным доселе уровнем детализации. Состоять он будет из новых синтетических метаматериалов. Под ними понимают композиционные материалы, необходимые свойства в которых достигаются не за счет химического состава, а за счет микроструктуры. Новые метаматериалы позволяют создавать среду с отрицательным коэффициентом преломления света. Ранее ученые на их основе представили "плащ-невидимку", который позволяет глазу видеть "сквозь" человека, его надевшего. Теперь эти технологии обещают изменить будущее цифровой фотографии и полиграфии.

Снимут - как живого

При помощи метаматериалов разработан новый сенсор, способный сжимать изображения куда более эффективно, чем это делается при помощи современного формата JPEG. Обрабатывать изображения для последующей печати в новом формате можно будет с куда меньшей потерей качества и более детализированно, чем это позволяет сегодня сделать формат TIFF.

В современной фототехнике процесс сжатия изображения происходит только после его визуализации. Сначала матрица фиксирует световые волны и их расположение, затем специальное ПО разбирается, «что к чему», и формирует из этого изображение, максимально похожее на то, которое было в реальности. В новой же системе процессы сжатия и визуализации происходят одновременно. При этом потери данных при обработке "картинки" минимальные. Это позволяет сохранять четкую детализацию снимков и их высокое разрешение на принципиально новом уровне.

Пока, правда, новый сенсор работает только в микроволновом диапазоне. В его основе лежит оптическая система, позволяющая фиксировать изображение без регулировки расстояния между фокусными линзами. Такая конструкция позволяет снимать видео с частотой до десяти кадров в секунду при рабочей частоте излучения от 18 до 26 ГГц. Устройство же обработки изображения представляет собой специальный пропускающий волновод, состоящий из полосковой линии и резонансного контура, который и контролирует амплитуду и фазу возбуждаемой волны. И такое устройство может быть разработано для любой диафрагмы  - в зависимости от нужных волновых характеристик.

Современные форматы работы с изображениями используют растровую графику. Каждое изображение здесь состоит из огромного числа отдельных точек, которые имеют определенный цвет. Из-за того, что пикселей довольно много, а времени на их обработку относительно мало, возникает множество ошибок при визуализации изображения. Где-то программное обеспечение "подменяет" пиксели определенных цветов на похожие, не обеспечивая при этом полную идентичность картинки предмету.

В новом же сенсоре точки заменены волновым фронтом, из-за чего фотоснимки получаются намного более "живые", детализированные. При этом такое изображение занимает меньшее пространство в памяти, а обрабатывать его потом можно без значительных потерь. Фактически - речь идет о принципиально новом, разработанном "с нуля" способе получения и обработки фотоснимков.

И МРТ достанется

Конечно, до промышленного применения новых технологий еще как минимум несколько лет. Ученым еще предстоит "научить" работать их сенсор в световом диапазоне. Специалисты из Университета Дьюка, правда, утверждают, что это как раз не проблема, и на решение этой задачи понадобится еще всего лишь годик-другой.

Зато в будущем нас ждут принципиально новые фотосенсоры. Смартфоны начнут, наконец, делать снимки, которые по качеству превзойдут сегодняшние полупрофессиональные "мыльницы". Качество трехмерной магнитно-резонансной томографии будет улучшено в разы, что сулит новые достижения в медицине. Врачи также в перспективе получат куда более точные рентгеновские сканеры.

За стоимость новых приборов переживать не приходится. Метаматериалы впервые появились еще десять лет назад, и за это время себестоимость их производства снизилась в разы. Сейчас в университете говорят, что стоимость новых сенсоров по-прежнему очень высока, но при массовом их производстве она будет сравнима с сенсорами нынешнего поколения. Так что через несколько лет любая "мыльница" сможет делать снимки такого качества, которое сегодня подчас недоступно и профессиональным зеркальным камерам.

Статьи по теме:
Спецвыпуск

Бремя управлять деньгами

Замедление экономики разводит все дальше банки и реальный сектор

Бизнес и финансы

Номер с дворецким

Карта столичных гостиниц пополнилась новым объектом

Тема недели

От чуда на Хангане — к чуду на Ишиме

Как корейский опыт повышения производительности может пригодиться Казахстану?

Тема недели

Доктор Производительность

Рост производительности труда — главная цель, вокруг которой можно было бы построить программу роста национальной экономики