Точнейшая синхронизация работы 98-ми отдельных фотокамер позволяет создавать снимки с разрешением, впятеро превышающим возможности нашего глаза.
Проект AWARE, работу над которым финансирует оборонное агентство DARPA, не уникален: отдельные гигапиксельные камеры уже демонстрировались не раз. Однако цель его на этот раз более амбициозна — получить систему, которая будет энергоэффективна и недорога достаточно, чтобы производиться и продаваться свободно. По плану, уже лет через пять проект должен завершиться миниатюризацией и удешевлением всех компонентов гигапиксельного прототипа — и появлением таких камер в продаже.
Сам существующий прототип создан группой американских оптиков под руководством Дэвида Брэди (David Brady). Он способен получать изображения с разрешением до 50 гигапикселей — на несколько порядков более четкие, чем самые совершенные современные фотокамеры и в несколько раз четче, чем максимум, на который способно человеческое зрение. Достигается это синхронизированной работой 98-ми отдельных микрокамер. Имея разрешение 14 мегапикселей каждая, вместе они создают изображение с широким углом охвата — 120°, разрешение которого достаточно для того, чтобы различить с километровой дистанции объект размерами 3,8 см.
«Каждая микрокамера собирает информацию по отдельному участку поля обзора, — поясняет Брэди, — Затем компьютерная программа обрабатывает и соединяет их данные в цельную, высоко детализированную картинку». Разработкой программы занимались коллеги Брэди из Аризоны — команда Майкла Гема (Michael Gehm). По его словам, более совершенная оптика означает большее число линз, что повышает сложность системы и, соответственно, требует более производительных вычислительных компонентов. Существующая проблема состоит в том, что в какой-то момент сложность и стоимость системы оказываются слишком велики.
«Наш подход состоит в том, чтобы делать не все более сложные оптические компоненты, а массив параллельно работающих, не слишком сложных элементов, — добавляет Гем, — Вместе они собирают свет и передают их на микрокамеры, окружающие их... Каждый отвечает за свою часть картинки, части эти перекрываются, так что мы не теряем из виду ничего».
Используя микрокомпоненты, сам созданный прототип пока что миниатюрностью не отличается — он имеет размеры 75х75х50 см и весит 93 кг. Интересно, что оптика занимает лишь 3% его объема, остальное приходится на провода, электронику, микросхемы и систему охлаждения. В этом авторы видят большие надежды: для миниатюризации системы необходимо миниатюризировать именно электронные компоненты, что гораздо проще, нежели работать с оптическими элементами.
Стоимость камеры также пока исключительна, превышая 100 тыс. долларов — однако ученые обещают, что лет через пять сократится в сотню раз. И тогда, перед выходом гигапиксельных камер в продажу, мы обязательно протестируем их — и расскажем вам все детали.
По пресс-релизу Pratt School of Engineering at Duke University