Портал функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций.

Что там, за углом?

Физики предложили простой способ, как использовать белую стену вместо зеркала.

Как сфотографировать что-то, когда это что-то не видно? Если вы обычный человек с фотоаппаратом, то вариантов у вас, собственно, не так уж и много. Можно попробовать отойти в сторону на пару шагов, чтобы объект всё-таки оказался в поле зрения. Или, на худой конец, воспользоваться зеркалом, как это делают при осмотре труднодоступных мест.

Фото: Amro/Flickr.com
Фото: Petras Gagilas/Flickr.com
Схема эксперимента. Источник: Nature

Однако если вы физик, и у вас под рукой есть лазер, который может генерировать фемтосекундные импульсы, а также абсолютно случайно завалялась камера, способные эти импульсы регистрировать, то в принципе у вас получится воссоздать изображение и форму объекта даже по его размытому отражению на обычной белой стене. Такой метод решения проблемы «как заглянуть за угол, туда не заглядывая» был успешно продемонстрирован  ещё в 2012 году. Но даже самым отчаянным физикам было понятно, что в идее использовать дорогой лазер вместо простого зеркала есть что-то странное. Впрочем, другого решения проблемы до последнего времени и не было.

Из школьного курса физики мы знаем, что угол падения равен углу отражения – это простое правило позволяет нам видеть в обычном зеркале неискажённое изображение. Покрашенная белой матовой краской стена тоже прекрасно отражает луч света, только не в одном направлении как зеркало, а во всех сразу. Вот некоторых энтузиастов и интересовал такой вопрос – а можно ли использовать белую стену вместо зеркала, восстанавливая исходное изображение объекта из рассеянного света? С помощью лазера, как оказалось, можно, но есть ли более простые способы?

Исследователи из университета Бостона предложили  интересный способ решения такой непростой задачи, правда, с использованием одной хитрости. Для этого они взяли обычную камеру и сфотографировали белую стену, в которой отражалось, если так можно выразиться о стене, изображение с экрана стоящего рядом монитора. Хитрость же заключается в том, что между монитором и стеной физики поставили непрозрачный предмет, роль которого прекрасно выполнил обычный стул. Казалось бы, это должно только ухудшить результат – ведь теперь часть изображения оказалось загороженным препятствием, однако результат был совсем другим.

Непрозрачный предмет выступил в роли своеобразной камеры-обскуры, только, образно говоря, наоборот. Если в камере мы имеем непрозрачную перегородку с маленьким отверстием, которое проецирует изображение на экран в перевёрнутом виде, то здесь часть «лишнего» светового потока от монитора загораживает стул. Благодаря такому неочевидному ходу анализ размытого светового пятна на стене оказался уже под силу математическим алгоритмам, которые позволили воссоздать исходную картинку на мониторе.

Конечно, с помощью этой технологии не получится полноценно посмотреть за угол, как минимум, придётся сначала поставить там непрозрачный предмет и уже только после этого наблюдать за происходящим. С другой стороны, такой подход не требует никакого дорогостоящего оборудования и, в принципе, даже с помощью обычного смартфона теоретически можно делать интересные фотографии.

По материалам Nature

Автор: Максим Абаев


Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее