lichtbrechung

Aus Gao et al., s.u.

Und auch, dass Licht in Luft schneller läuft als in einem optischen Medium, kann man jetzt direkt sehen – hier das Wettrennen zweier Lichtpulse:

lichtRennen

Aus Gao et al., s.u.

[So, ich hoffe, alle finden diese Bilder genau so cool wie ich und vergessen darüber, dass die Erklärung der Kamera wirklich etwas unklar bleibt. Ach ja, solche Artikel müssen ja auch immer noch erklären, wozu irgendwas gut ist – cool allein reicht heutzutage ja oft nicht. Gibt vielleicht auch einen netten Abschluss des ganzen.]

Nutzen kann man diese Technik vielleicht, um die Ausbreitung von Licht in Glasfasern oder andere optische Phänomene zu studieren – beispielsweise das Verhalten von Licht in Metamaterialien [hoffentlich sind alle beeindruckt, was ich alles weiß…], mit denen man Dinge unsichtbar machen kann (etwas ähnliches habe ich ja auch mal hier und hier beschrieben [Links auf eigene Artikel sind immer gut $$$]). Aber auch ohne solche Anwendungen ist es einfach cool, Licht beim Ausbreiten zuzugucken. [Hey, ich bin theoretischer Physiker – was interessieren mich Anwendungen?]

[Puh, geschafft. Ob irgendjemand merkt, dass das hier nicht so ganz perfekt erklärt war? Wenn ich Glück habe, denken alle, es liegt einfach nur daran, dass ich so unglaublich schlau bin, wenn sie meine Erklärungen nicht verstehen. Wenn die wüssten…]

                  

Single-shot compressed ultrafast photography at one hundred billion frames per second
Liang Gao, Jinyang Liang,Chiye Li,Lihong V. Wang
Nature 516, 74–77

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Kommentare (18)

  1. #1 werner
    6. Dezember 2014

    Hallo Martin. Heute ‘nen Clown gefrühstückt ? 😉

  2. #2 rolak
    7. Dezember 2014

    hehe, was für ein quirliger Artikel für den ganz frühen Sonntag Morgen, oder ists die gelebte Verschränkung von post und metapost, MartinB?

    sozusagen verkippt (temporal shearing)

    Will ja nicht allzu g’schert daherkommen, doch als NichtSchaf wäre selbst das angstfrei: So werden ungewünschte Signale entsorgt statt -äh- die Grenzen zwischen Raum und Zeit aufzuheben.
    Aber ganz was anderes: Da der nature-Artikel für mich ziemlich abstrakt bleibt, kann nicht nachgeschlagen werden, ob die Autoren die Bemusterung via Spiegelarray tatsächlich wie auch Du als ‘verrauschen’ bezeichnen – falls (←wichtig) ich es annähernd verstanden bzw., um im Kontext zu bleiben, rekonstruiert habe, wird dem Signal doch die Hilfsinformation aufgeprägt, mithilfe derer aus dem raumzeitlichen Einheitsmüsli wieder die gewünschten Rosinen gepickt werden können – geradezu das Gegenteil von Rauschen.

    ich hoffe, alle

    Einen haste schonmal 😉

  3. #3 Draalo
    7. Dezember 2014

    Erfreulich erfrischend zum Wochenabschluss.

    Ein schönes Restwochenende,

    Draalo

  4. #4 MartinB
    7. Dezember 2014

    @rolak
    Laut paper ist das eine pseudorandomly distributed square mask; und wenn man das Bild anguckt (das ist unter den extended materials frei verfügbar), dann ist das nix als schwarz-weißes Rauschen.

  5. #5 MartinB
    7. Dezember 2014

    PS: Das ergibt auch irgendwie Sinn, den jede Form von Korrelation innerhalb des Musters würde es ja schwieriger machen, die Bildinformation zu extrahieren (die ja auch für eine Korrelation in dem E(n,m)-Signal sorgt. (Denke ich zumindest…)

  6. #6 rolak
    7. Dezember 2014

    pseudorandomly distributed

    Hmmm, auch wenn das nach ‘nicht verstanden’ müffeln mag, MartinB und das Interesse am Algorithmus weiter hochkochen läßt, bleiben mir zum ‘falls’-Erhalt (mindestens) noch zwei Auswege:

    /pseudorandomly distributed/ klingt mir nach einerseits reproduzierbar á la random(seed) oder andrerseits konstruiert und gleichverteilt unter den Aspekten A bis n.
    /Störung genau kennt/ letztlich ists egal, ob die Daten nun vorher errechnet oder nachher erfasst werden.

    Doch vielleicht liegts ja nur an meiner WortDeutung: ‘Verrauschen’ ist für mich das eine Signalveränderung, die -falls überhaupt- nur schwer wieder rückgängig gemacht werden kann. Was die ursprüngliche Aktion übrigens nicht daran hindert, durchaus sinnvolle Anwendungen zu haben.
    Je nachdem wie sehr es mich triezt, wird mal nachgelesen – allerdings oldschool, allerdings wohl weder auf Papier noch umsonst, evtl aber bargeldlos 😉

  7. #7 MisterX
    7. Dezember 2014

    Hallo, tolle Videos, danke für den Artikel.

  8. #8 Alex
    8. Dezember 2014

    Hey, hierzu kann ich was sagen vielleicht, weil die Technik für mich doch sehr nach Compressed Sensing klingt, und die Referenzen lassen auch darauf schließen. Damit dies funktioniert, muss das Signal einerseits “sparse” sein, wie du ja schon festgestellt hast, andererseits müssen die Messungen zum Signal das “restricted isometry property” erfüllen (Warum ist das so? Candes/Tao/Donoho haben das ab 2004 bewiesen).

    Um dies sicher zu stellen wird dieses Rauschen, die coded mask eingefügt.
    Ganz spannend und sehr passend zu diesem Thema finde ich die 1-Pixel-Kamera: Ganz gleiches Prinzip m.E., aber der Aufbau ist leichter verständlich. https://dsp.rice.edu/cscamera

  9. #9 Alderamin
    8. Dezember 2014

    @MartinB

    Coded Aperture Masks kenne ich von Röntgenteleskopen, weil Röntgenstrahlung nur schwierig zu bündeln ist (neuerdings macht man es durch streifende Reflexion). Im Prinzip ist jedes Loch in der Coded Aperture Mask eine Lochkamera, die ein eigenes Bild erzeugt. Da ein einzelnes Loch zu wenig Strahlung durchlässt, verwendet man ein bestimmtes Muster aus vielen Löchern, das eine Überlagerung vieler Lochkamerabilder ergibt, die sich dann irgendwie wieder auseinander rechnen lassen (ohne mich näher damit beschäftigt zu haben tippe ich da auf eine Fouriertransformation o.ä., da die Bilder ja übereinandergefaltet sind).

    Ich nehme mal an, hier wird dieses Prinzip ebenfalls angewendet. Durch die zeitliche Scherung erhält man eine Menge versetzter Lochkamerabilder (und dann auch noch mit räumlicher Überlagerung wie oben beschrieben; sind dann vermutlich einfach mehr Löcher), die man am Ende wieder entfalten kann, weil man genau weiß, in welcher Abfolge die Aperture Mask zeitlich versetzt auf den Sensor abgebildet wird.

    Vielleicht kann man sich das klarmachen, wenn die Aperture Mask auf ein einzelnes Loch reduziert wird, das bei der Belichtung des Sensors für eine punktförmige Lichtquelle aufgrund des zeitlichen Scherens einen senkrechten Strich auf den Sensor malt. Bewegt sich die Lichtquelle während der Belichtung von links nach rechts, dann wird der Strich schräg. Zwei Lichtquellen würden entsprechend zwei Striche ziehen. Im Prinzip kann man also aus den Strichen auf die Bewegung rückschließen. Viele Lichtquellen (also ein ganzes Bild) ergeben ein komplexes Überlagerungsmuster, dass man am Ende auseinanderfriemeln muss.

    Mit der Coded Aperture Mask werden dann halt auch noch mehrere Lochkamerabilder überlagert und man hat mehr Licht.

    So ungefähr würde ich das Verfahren interpretieren. Habe ich das Deiner Meinung nach halbwegs richtig verstanden?

  10. #10 rolak
    8. Dezember 2014

    aah, das bringt langsam Licht ins Dunkel. Mal schauen, ob es heute noch zum Reinlesen reicht.
    Danke derweil!

  11. #11 Alderamin
    8. Dezember 2014

    @rolak

    Wo kommt man denn an den Artikeltext? Nature lässt ja angeblich neuerdings das Lesen der Artikel in einem Viewer zu, aber auf der Seite, die oben verlinkt ist, finde ich so einen Viewer-Link nicht.

  12. #12 rolak
    8. Dezember 2014

    Wo?

    Mit ‘Reinlesen’ war eben zwar Sekundäres zu den PhotoTechniken gemeint, doch der passende, schon längst erhellend wirken könnende Kommentar erwartet noch einen gnädigen Moderator, Alderamin, doch eine zweite url geht wohl glatt mit durch: Oldschool.

    War allerdings noch nicht dort, gleich gehts erst mal für den Test der inneren Bereifung zum Pneu-Mologen.

  13. #13 MartinB
    8. Dezember 2014

    @ALderamin
    Ich glaube, das mit dem Lesen des Artikels klappt nur, wenn jemand mit Vollzugriff dir nen Link spendiert und du die entspechende Software hast. Alternativ kannst du natürlich jemandem ne mail schicken, der das paper hat…
    Und ja, so ähnlich (nur etwas vager) wie in deiner Beschreibung hatte ich das auch verstanden. (Und die Bemerkungen im Blogtext sind durchaus auch ernst gemeint – ich habe es nicht wirklich 100% gerafft.)

  14. #14 Alderamin
    8. Dezember 2014

    @rolak

    Lassen die einen so einfach rein? Ich war schon ewig nicht mehr in der Hochschulbibliothek der RWTH, ich weiß gar nicht mehr, ob die einen Studentenausweis sehen wollen. Vom Alter her würde ich jedenfalls so auffallen wie ein Europäer in China…

  15. #15 rolak
    8. Dezember 2014

    so einfach?

    Django hat Jahreskarte, Alderamin.

    mit Vollzugriff

    Könntest Du dazu bitte den Kommentar ‘#comment-21640’ weiter oben freimoderieren, MartinB, auf den bisher nur wir beide Zugriff haben? Danke!

  16. #16 MartinB
    8. Dezember 2014

    @rolak
    ist jetzt freigeschaltet, hatte ich bisher nicht gesehen. (Tipp: Linkgrenze ist 4.)
    Deswegen hatte ich ja “quasi”-Rauschen geschrieben – es sieht aus wie ein Rauschen, aber ist halt eins, das man genau kennt.

  17. #17 rolak
    8. Dezember 2014

    Schönen Dank nochmal, MartinB, denn die ModerationsArbeit wurde Dir hinterrücks & wissend aufgebürdet, auch wenn von 3/comment ausgegangen wurde.

    btt: Sachichdoch, kurz vor den anstehenden rauschenden Festtagen hatte mir meine gestrenge Auffassung von ‘Rauschen’ den Blick auf Deine Analogie verstellt.

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