Forschern ist es gelungen, eine neue Kamera zu entwickeln, die es auf satte 156,3 Billionen Bilder pro Sekunde schafft. Zum besseren Verständnis: Eine Billion sind eine Million Millionen. Dieser unfassbare Wert soll in Zukunft nützlich sein, um zum Beispiel bei der Entwicklung von Medikamenten zu helfen.
Bilder pro Sekunde werden im Englischen als Frames per Second angegeben und mit fps abgekürzt. Diesen Wert kennen wir zum Beispiel auch von Smartphones. Zum Vergleich: Im Super-Zeitlupe-Modus kommt ein klassisches Samsung-Smartphone auf 960 fps. Bei dieser neuen Forschungskamera sind es 156,3 Billionen fps. Da eine Billion schon zwölf Nullen hat, lässt sich das Ganze kaum in richtigen Zahlen darstellen.
Forschungskamera Scarf
Die Kamera der Forscher hört auf den Namen Scarf und steht für „Swept-Coded Aperture Real-Time Femtophotography“. Man erhofft sich durch den Einsatz dieser Kamera vor allem in jenen Bereichen Fortschritte, in denen die Forscher Mikroereignisse untersuchen müssen. Selbst für die teuersten und besten wissenschaftlichen Sensoren sind diese zu schnell.
Scarf kann dagegen Abhilfe schaffen, da es durch die immense Summe an Bildern pro Sekunde auch derartige Ereignisse aufnehmen kann. Es gelang zum Beispiel schon, eine Entmagnetisierung einer Metalllegierung zu erfassen. Nun erhoffen sich die Forscher noch weitere Fortschritte, zum Beispiel im Bereich der Medikamenten-Entwicklung, aber auch bei der Stoßwellenmechanik.
Wie funktioniert Scarf?
Um sich bewegende Objekte zu beobachten, werden normalerweise Bilder einzeln erfasst und dann zusammengefügt. Dieser Ansatz hat aber natürlich Grenzen, da vor allem gewisse Phänomene, wie eben die erwähnten Stoßwelleninteraktion mit lebenden Zellen, nicht untersucht werden können. So die Aussage des Professors des Institut National de la Recherche Scientifique (kurz INRS), namentlich Jinyang Liang.
Bei der Technologie, die Scarf nutzt, wird eine rechnergestützte Bildgebungsmodalität verwendet. Dadurch werden räumliche Informationen erfasst, indem man zu unterschiedlichen Zeiten Licht in einen Sensor eintreten lässt. Die Verarbeitungen dieser räumlichen Daten ist bei Scarf nicht sofort nötig, daher können derart schnelle Laserimpulse ausgegeben werden – und zwar bis zu den besagten 156,3 Billionen Mal je Sekunde.
Im Anschluss daran erhalten die Forscher Rohdaten der Kamera. Diese werden von einem Computer-Algorithmus verarbeitet. Die zeitversetzten Eingaben werden kodiert und die vielen Billionen Bilder dann zu einem vollständigen Bild zusammengesetzt.
Wissenswert: Obwohl es sich bei Scarf und dem Billionenfachen Prozess des Lasers wie eine Energieverschwendungs-Kamera anhört, so verbraucht Scarf tatsächlich nur wenig Strom (zumindest im Vergleich zu bestehenden Techniken, was die Kamera kostengünstig macht).
Natürlich richtet sich die Kamera nicht wirklich an Konsumenten oder Endverbraucher, sondern an die Forschung. Es gibt aber wohl auch schon Kontakte zu Herstellern wie Axis Photonique und Few-Cycle, sodass man unter Umständen auch eine kommerzielle Kamera-Version entwickeln könnte. Diese wäre dann für Wissenschaftler im Allgemeinen konzipiert.
Quellen: Institut National de la Recherche Scientifique, INRS, Nature
