慢速攝影（Slo-mo）不僅是智能機上的一項趣味功能，因為科學家們也在藉助這項技術，去捕捉令人難以置信的實驗細節，比如更好地理解火箭發射、閃電模式、以及毒蛇攻擊等。近日，來自瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的一支研究團隊，展示了他們最新開發的成像技術。其特點是能夠借助普通的攝像頭，捕獲令人難以置信的超高速影像。

虛擬幀技術可讓普通攝像頭捕獲令人難以置信的高速（圖自：2019 Jamani Caillet）

據悉，這項被稱作“虛擬幀”的技術，由EPFL軟界面工程力學實驗室和哈佛大學的研究人員們共同打造。其出了一種全新的成像方法，可捕捉令人難以置信的一閃而過的細節。

在深入“虛擬幀”之前，我們先來描述下這樣一個場景。當一滴水撞擊水面、織物被撕碎、或是氣球被彈出的時候，普通相機難免會拍下模糊的畫面。

但若能夠在拍攝時，以恰當的方式去照亮主體，科學家們就可以採用全新的方法，去描述這些高速發生的事件。EPFL工程學院教授John Kolinski解釋稱：

初始照明必須恰當地完成，以便圖片模糊部分包含的正確信息可被使用。基於此，物體必須具有可量化的瞬時狀態—— 要么完全遮擋住光線，要么完全讓它通過。

研究配圖- 5：像素分辨率與幀速率之間的權衡（via：Optics Express）

後續照片會被處理成二進製圖像，其中的物體被以黑色或白色像素點表示，而沒有任何中間態。換言之，一塊織物要么已被撕裂，要么就是完整的；物體的表面要么是乾的，要么就是濕的。

研究人員可以放棄分配給普通圖像的每千個像素的數千組灰度值，並藉助傳感器的功能，輕鬆將之塗成黑白或相反色。

這樣一來，該方法能夠在保持全空間分辨率（或圖像像素數）的同時，實現更高的幀速率。據悉，在400萬像素的情況下，他們已經實現了高達65MHz的幀速率（相當於6500萬fps）。

Kolinksi 表示，這就像是拍攝幾乎瞬間消失的現象的延時照片。原則上，現代智能手機可藉此實現超過100 萬fps 的幀速率。

Drop of water impacting a drop of water – Jamani Caillet（via）

目前，研究人員正在各種領域測試這種新穎的成像技術。從常規的智能手機，到專業級的射擊分析。當物體得到正確的照明時，它會始終如一地返回所需的結果。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《光學快訊》（Optics Express）期刊上。原標題為：《The virtual frame technique: ultrafast imaging with any camera》。

[來源：EPFL ]