Genel Araştırma

Şimdi, "Bu nasıl olur ki?" diye soruyor olabilirsiniz. Öyle ya, bir saniyede çektiğimiz bir görüntü, nasıl olur da oniki saat boyunca kesintisiz izlenebilir? Eğer elinizde yeterince hızlı kayıt yapabilen bir "Yüksek Hızlı kamera" varsa bu mümkün. Hatta bu kaydı çok çok yüksek hızlarda görüntü kaydedebilen bir hızlı kamera ile yaparsanız, bir saniyede kaydettiğiniz görüntüyü 24 fps normal video oynatım hızında 6.6 yıl boyunca kesintisiz izleyebilirsiniz. İnanılmaz geliyor değil mi? Günümüz teknolojisi ile artık saniyede 5 Trilyon kare çekebilen yüksek hızlı kameralar sayesinde artık bunlar başarılabiliyor. Bu makalemde sizinle paylaşacağım videoları kaydettiğim yüksek hızlı kamera, saniyede Bir Milyon frame çekim yapabiliyor. Bu kamera ile yaptığım bir saniyelik bir çekim, 24 frame oynatma hızında yaklaşık 12 saat boyunca kesintisiz izlenebiliyor. Makalemin başlığında gördüğünüz animatif görseli oluşturduğum çekimi böyle bir kamerayla gerçekleştirdim. Aynı kamera ile çekilen başka videodan bir kesite göz atalım ister misiniz: Yukarıda izlediğiniz 22 saniyelik görüntü, hızlı kamera ile, 1 saniyede ve 40Bin fps'de çekilmiş toplam görüntünün çok küçük bir dilimidir. Video 25 fps hızında oynatıldığına göre; biz bu bir saniyede hızlı kamera ile çekilmiş görüntünün tamamını, bu videoda yaklaşık 27 dakika boyunca izleyebilirdik (40000 / 25 / 60 = 26.6). Yüksek Hızlı Kamera nedir? Yüksek hızlı kameralar, standart kare hızına sahip kameralar tarafından yakalanamayan olayları anlık ayrıntılarıyla yakalama amacı taşıyan, özel bir video kamera türüdür. Bu tip kameralar, saniyede 1 Milyon kareden 5 Trilyon kareyi aşan hızda görüntü yakalayabiliyor ve bu kameralar ile çekilen bir saniyelik bir video, normal video oynatım hızlarında oynatıldığında, saatlerce hatta günlerce izlenebiliyor. Böylece çıplak göz ile görülemeyen olayların tüm ayrıntılarını detaylıca incelememize ve görmemize olanak sağlıyorlar. Bu tip kameralar, özellikle tıpta, endüstride ve bilimsel uygulamalarda yaygınca kullanılmaktadır. Yüksek hızlı kamera nasıl çalışır? Yüksek hızlı kameralar, diğer video kamera türlerine benzer şekilde çalışır; görünür spektrumdan gelen ışığı, görüntüyü elektronik ve kaydedilebilir bir ortama dönüştüren bir görüntü algılayıcısına odaklar. Günümüzde, yüksek hızlı kameralar, görüntü yakalama avantajları nedeniyle, genel olarak CCD veya CMOS görüntü algılayıcılarını kullanırlar. Yaygın olarak kullanılan video kameralar tipik olarak 24 ila 40 fps (frame per second) arasında kayıt yaparlar, buna karşın yüksek hızlı kameralar bu rakamların çok çok üzerindeki hızlarda kayıt yapabilme özelliğine sahiptir. En hızlı yüksek hızlı kamera 5 Trilyon fps'den fazla kayıt yapabiliyor. Frame tekniği adı verilen bu teknikle, bu hızdaki bir çekim ile, ışığın hareketini bile yakalamak mümkündür. Araştırmacılar, bundan bin kat daha fazla hızların mümkün olduğunu iddia ediyorlar. Frame tekniğinin temeli, ultra yüksek hızlı spektroskopik videografiye dayanıyor. Sony RX10 II kamerası ve Xperia XZ akıllı cep telefonu, standart 24 fps yerine saniyede 960 kare (fps) yakalayarak, işlemi kırk kez kadar yavaşlatabiliyor. Bu yavaş hareket seviyesi, patlayan su balonları veya kanatlarını çok hızlı hareket ettirebilen böceklerin kanatları gibi çok hızlı hareket eden konularda detayları ortaya çıkarmamızı sağlıyor. Bu görüntü 60Bin fps'de çekildi. Üzerinden yüksek akım geçen bir telin, bir metal ile teması sırasında oluşan eriyiğin damla geçişini görebilirsiniz. Bu olayları çıplak gözle görmemiz imkansızdır, saniyenin çok küçük dilimleri arasında geçen olaylardır. Kullandığım ekipmanlar Makalemdeki videoların çekiminde, saniyede 1 Milyon frame kayıt yapabilen Photron Fastcam SA5 modeli bir hızlı kamera ve bu işler için özel üretilmiş olan 12x NAVITAR objektif kullandım. FASTCAM SA5 kamera, her ikisi de 10.000 (tek renkli) ve 4.000 (renkli) ISO ışık duyarlılığı veren 20µm piksel boyutları olan CMOS algılayıcılar kullanıyor. 1024 x 1024 piksellik çözünürlükte, 7000 fps'e kadar kare hızlarına çıkılabiliyor, ki bu da bu denli yüksek çözünürlükte kaydedilmiş 1 saniyelik bir kaydın yaklaşık 5 dakika boyunca izlenebilmesi anlamına geliyor. Kamera, bir mikroskop, baroskop veya optik erişim pencerelerinden, yüksek ışık yayan, ark ve yanma gibi olayları gözlemlenmesinde son derece kullanışlı bir ekipman. Photron FASTCAM SA5 Yüksek Hızlı Kamera Hem 35mm tam Kare (FX) hem de APS-C dijital SLR (DX) formatlar için tasarlanan objektifler, tam görüntü çözünürlüğünde bu kamera ile tamamen uyumlu çalışıyor. Kamera aynı zamanda, uygun adaptörler yardımıyla, hem Canon C-Bayonet hem de Nikon F-Bayonet sistemleri ile birlikte çalışabiliyor. Nikon adaptörü, manuel iris / diyafram halkası olmayan “G” tipi lenslerle de uyumlu. İsteğe bağlı bir Canon EF lens adaptörü ile Diyafram kontrolü sağlanabiliyor ve Photron FASTCAM Viewer (PFV) kamera kontrol yazılımı aracılığıyla odaklama yapılabiliyor. FASTCAM SA5, Gigabit Ethernet portu ile dizüstü bilgisayarlara kolayca bağlanabiliyor, çift kompozit video ve HD-SDI BNC çıkışları sağlıyor ve isteğe bağlı LCD tuş takımı ile çalıştırılabiliyor. Aşağıdaki videoda bir örnek daha görebilirsiniz: Bir önceki videoda belirttiğim damla geçişine bir başka örnek. Bu görüntü 90Bin fps'de çekildi. Bir başka alışılmadık fotoğraf tekniği ve örneği 2018 yılının başlarında, Oxford Üniversitesi'nde eğitim gören bir öğrenci tarafından çekilen tek bir atom fotoğrafı, Birleşik Krallık Mühendislik ve Fizik Bilimleri Araştırma Konseyi EPSRC fotoğraf ödülüne layık görüldü. Bu atom, iyon tuzağında tutulan ve lazer ışığıyla aydınlatılmış bir Stronsiyum atomuydu. Stronsiyum atomunun fotoğrafı Normalde bir atomu gözümüzle görmek elbette mümkün değil; çünkü bir Stronsiyum atomunun yarıçapı sadece 215 pikometre. Yani 1 metrenin trilyonda biri civarında, sayısal olarak 0.000000000215 metre, bunu çıplak gözle görmek imkansız. Fotoğrafçılar ve kuantum fizikçileri tarafından kullanılan özel bir teknik kullanılarak, atom havada asılı şekilde hapsedildikten sonra, üzerine lazer düşürülmüş. Lazerin etkisiyle tek bir atom, ışıma yaparak etrafa ışık saçıyor. Diğer taraftaki fotoğraf makinesi ise, uzun pozlama kullanarak bu az miktarda olan, ama lazer sayesinde, normalde Stronsiyum atomunun saçacağından daha yüksek miktarda olan ışığı yakalıyor. Fotoğraf makinasının algılayıcısı üzerine düşen ışık, yeterince uzun süre yakalandığında, bir atomun fotoğrafını çekmek başarılabilmiş. Sonuç Söylemeye gerek yok, saniyede 5 Trilyon kare çekebilen kameralar gündelik kullanımlarımızda bize gerekmeyecek, ancak yavaş çekim fotoğrafçılığının sınırlarını ne kadar zorlayabileceğimizi görmek açısından bize fikir veriyor. Yakın bir gelecekte belki de bu tekniklerin bazılarının son kullanıcıya yani bizlere kadar ineceğini göreceğiz. Teknoloji baş döndürücü bir hızla ilerliyor. Belki de siz bu satırları okuduğunuzda bunlardan daha hızlı kayıt yapabilen kameralarla tanışacağız. Bunun gibi ekipmanları, çok yüksek hızlı kameralar ile "Yapay Zeka" temeli üzerine oturtup robotlar ile bir laboratuvar kurduğunuzu hayal edin; ne değiştiğinde, ne olduğunu saniye saniye öğrenen, bu öğrendiklerinin matematiksel modellemesini yapıp, değişik çıkarımlar yapabilen ve yeryüzündeki diğer laboratuvarlarla bu bilgileri anlık paylaşarak birbirlerinden bilgiler öğrenen bir bilim netwörkü düşünün. Bir hastanın fiziksel ve kimyasal verilerine bakıp, saniyeler içerisinde tanı koyan robotlara ne dersiniz? Bu aynı zamanda bir taraftan da ürkütücü geliyor değil mi? "Biz bunları göremeyiz" demeyin, yanılabilirsiniz, hatta yanılırsınız! Bir sonraki makalem "Fotoğraf ve Endüstri 4.0" temalı olacak. Yakında görüşmek üzere...