Nematomi judesiai, negirdimas garsas. Įdomu? Baugina? Paliekame spręsti jums.

Susipažinkite su „judesiniu mikroskopu“, vaizdo apdorojimo priemone, kuri seka mažus judesio, spalvos pakitimus, kurių žmogus nemato plika akimi. Tyrėjas Michael Rubinstein pateikia žadą atimančius video įrašus, kaip technologija gali išgauti žmogaus pulsą, širdies ritmą paprasčiausiai apdorojus keletą filmuotų kadrų. Stebėkite, kaip atkuriamas pokalbis išdidinant garso bangas, atsimušusias nuo traškučių pakelio. Nuostabą kelianti ir nusikalstamumui mažinti pritaikyta technologija, kuria patikėsite tik ją pamatę.

Per pastaruosius šimtmečius mikroskopai
iš pagrindų pakeitė mūsų pasaulį.

Jie atskleidė mažų dalelyčių,
struktūrų pasaulį,

kurio mes negalime matyti plika akimi.

Jie yra didžiulis įnašas šiuolaikiniam
mokslui ir technologojoms.

Šiandien aš jums pristatysiu
naujausio modelio mikroskopą.

Mikroskopą, reaguojantį į pokyčius.

Jame, priešingai nei įprastai,
nenaudojami optiniai lęšiai

dalelytėms išdidinti.

Aparatas pasitelkia video kamerą
ir vaizdo apdorojimą,

kad atskleistų smulkiausius judesius,
spalvų pakitimus daiktuose bei žmonėse.

Šių judesių neįmanoma įžiūrėti
plika akimi.

Mikroskopas leidžia pažvelgti
į pasaulį kitu kampu.

Taigi ką turiu omenyje,
sakydamas spalvų pakitimai?

Pavyzdžiui, mūsų oda
nežymiai keičia atspalvį,

kai kraujas į ją atiteka.

Šis pakitimas yra neįtikėtinai subtilus.

kai žiūri į kitą žmogų,

sėdintį šalia tavęs,

nepaisai kaip keičiasi jo veido spalva.

Žiūrint šią filmuotą medžiagą
galima pamanyti, kad vaizdas statiškas,

bet pažiūrėjus per šį, naujovišką,
specialų, mikroskopą

regime visai kitą vaizdą.

Tai, ką čia matote, yra maži
odos pigmento pakitimai.

Juos išdidinome 100 kartų,
kad taptų matoma.

Matomas netgi žmogaus pulsas.

Mes matome kokiu greičiu plaka
Stevo širdis,

taip pat matome, kaip
kraujas atiteka į jo veidą.

Šitai daroma ne vien tam, kad
pamatytume pulsą,

bet tam, kad atstatytume širdies ritmą,

ar jį išmatuotume.

Mes naudojame įprastas kameras,
ir neliečiame pacientų.

Štai pulsas ir širdies ritmas, kuriuos
išgavome iš naujagimio,

panaudojus video,
nufilmuoto su paprasta DSLR kamera.

Mes išmatavome širdies ritmą

tiksliai taip, kaip ligoninės
kraujospūdžio aparatas.

Ir visai nebūtina turėti video įrašą.

Iš esmės rezultatą galima išgauti
ir su kitais video.

Paėmiau ištrauką iš
filmo „Batman Begins"

tik tam, kad parodyčiau
Christiano Baleso pulsą

(Juokiasi.)

Galimas daiktas, kad jis su grimu,

apšvietimas apsunkina padėtį.

Vis tiek iš įrašo mes galime
išgauti jo tikslų pulsą

ir gana aiškiai jį parodyti.

Tai kaip visa tai padarome?

Analizuojame įrašytus
šviesos pokyčius

kiekviename pikselyje.

Po to juos pagreitiname.

Kad taptų matoma, viską padidiname.

Gana keblu, nes šie signalai,

pokyčiai, kurių mes ieškome,
yra nepaprastai subtilūs.

Turime būti labai atsargūs
juos atskiriant

nuo triukšmo, kurio visada
būna įrašuose.

Mes naudojame išmanias
vaizdo apdorojimo technikas,

kad išgautume tikslius odos pigmento
duomenis kiekviename pikslelyje

ir kaip oda kinta laikui bėgant.

Vėliau šiuos pokyčius pabrėžiame.

Juos pagreitiname taip, kad susidarytų
sustiprintas vaizdas,

kuris aiškiai rodytų pokyčius.

Pasirodo, kad galima parodyti ne tik
mažus spalvos pakitimus,

bet ir mažyčius judesius.

Taip yra todėl, kad šviesa,
kurią įrašome,

keičiasi ne tik pačiame objekte,

bet taip pat jam judant.

Čia mano dukra, kai jai buvo 2 mėnesiai.

Medžiaga filmuota prieš trejus metus.

Juk visi nauji tėvai nori užtikrinti,
jog vaikas auga sveikas,

kad jis kvėpuoja ir, žinoma, yra gyvas.

Taigi ir aš nusipirkau
kūdikio monitorių,

kad galėčiau matyti kaip mano dukra miega.

Štai ką galima pamatyti su standartiniu
kūdikio monitoriumi.

Akivaizdu, kad ji miega, bet
daugiau informacijos nėra.

Nedaug ką galime pasakyti.

Argi nebūtų geriau,
informatyviau, naudingiau,

jei galėtume šitaip žiūrėti į vaizdą.

Judesius padidinau 30 kartų

ir tik tada aš galėjau aiškiai matyti,
kad mano dukra tikrai gyva ir kvėpuoja.

(Juokiasi.)

Štai analogiškas palyginimas.

Ir vėl pradiniame video įraše

nedaug ką matome.

Bet, kai padidiname judesius,
kvėpavimas tampa aiškiai matomu.

Ir, pasirodo, yra daug reiškinių,

kuriuos galima atskleisti ir išdidinti
su naujuoju judesiniu mikroskopu.

Galime matyti kaip venos ir arterijos
pulsuoja mūsų kūnuose,

kad mūsų akys nuolat juda

nepastoviu virpėjimu.

Tai mano akis.

Ši medžiaga nufilmuota iškart po
mano dukros gimimo.

Ne per daugiausiai miegojau.

Net ir tada, kai žmogus ramiai sėdi,

galima išgauti daug informacijos

apie jo kvėpavimą, emocijas.

Gal galėtume panaudoti
šiuos judesius

ir pasakyti daugiau apie mūsų
mintis ir jausmus.

Taip pat galime išdidinti
mažus mechaninius judesius,

pavyzdžiui, variklių virpesį.

Tai padėtų inžinieriams rasti gedimą,
nustatyti mechanizmo problemas

arba pamatyti pastatų, konstrukcijų
svyravimą, reakciją į aplinkos jėgas.

Yra įvairiausių būdų
kaip šiuos dalykus apskaičiuoti,

bet apskaičiuoti yra viena,

o realiai pamatyti

yra visai kas kita.

Nuo tada, kai mes atradome
šią naują technologiją,

sistemą paleidome internete, kad
kiti galėtų išbandyti ir eksperimentuoti.

Naudotis labai paprasta.

Viskas veikia naudojant jūsų pačių įrašus.

„Quanta Research" organizacija
sukūrė internetinį puslapį,

kuriame galima įkelti video
ir jį apdoroti internetu.

Tad net jei neturite patirties
informatikoje ir programavime

vis tiek galite lengvai eksperimentuoti
su šiuo nauju mikroskopu.

Noriu parodyti keletą pavyzdžių

kaip kiti juo naudojasi.

Šis video buvo sukurtas vieno „YouTube"
vartotojo, pasivadunusio Tamez85.

Aš nežinau, kas šis žmogus,

bet jis, ar ji, pasinaudojo mūsų sistema,

kad padidintų mažus pilvo judesius
nėštumo metu.

Atrodo gana baisiai.

(Juokiasi.)

Žmonės panaudojo sistemą, kad
padidintų pulsuojančias rankų venas.

Kaip žinote, mokslas laikomas rimtu,
kai nadojamos jūrų kiaulytės.

Pasirodo šios vardas yra Tifanė.

„YouTube" naudotojas teigia, kad
tai pirmasis planetos graužikas,

kurio judesiai buvo padidinti.

Iš to galima netgi sukurti meną.

Šis video buvo atsiųstas
menų fakulteto studentės iš Jeilio

Ji norėjo pamatyti, ar yra skirtumas

tarp to, kaip juda
jos bendraklasiai.

Ji liepė visiems stovėti tiesiai,
o vėliau išdidino jų judesius.

Lyg atgaivintų vaizdą nuotraukose.

Malonu yra tai, kad su šiais pavyzdžiais

mes niekuo dėti.

Mes tik suteikėme naują įrankį,
galimybę žiūrėti į pasaulį kitaip,

tada žmonės atranda įdomius, naujus,
kūrybiškus būdus, kaip juo pasinaudoti.

Bet mūsų veikla nesibaigia.

Šis įrankis leidžia ne tik
pažvelgti į pasaulį kitu kampu,

bet ir atnaujina mūsų galimybes

ir praplečia ribas, kuriose
gali būti naudojamos kameros.

Kaip mokslininkai,
mes pradėjome galvoti,

kokie dar fiziniai reiškiniai
sukelia mažus judesius,

kuriuos dabar, pasitelkiant kameras,
galėtume išmatuoti?

Vienas iš reiškinių, prie kurio
neseniai susitelkėme, yra garsas.

Garsas, kaip žinome,
iš esmės ir yra pokyčiai.

Oro slėgio, kuris keliauja erdve.

Slėgio bangos atsimuša į daiktus ir
sukelia mažus virpėjimus juose,

taip mes galime girdėti ir įrašyti garsą.

Pasirodo, kad garsas taip pat
sukelia vaizdinius judesius.

Šie judesiai nėra matomi plika akimi,

bet juos aptinka kamera, su tinkamu
vaizdo apdorojimu.

Štai pora pavyzdžių:

aš, demonstruojantis savo puikius
dainavimo įgūdžius,

(Dainuoja.)

(Juokiasi.)

ir pagreitintas vaizdas, kuriame matosi
gerklė, man gaudžiant.

Vėlgi, žiūrint į šį įrašą

nedaug kas matosi.

Bet padidinus 100 kartų, matomi
visi judesiai ir raibuliavimai

tose kaklo srityse, kurios
išskiria garsą.

Impulsai akivaizdūs.

Visi žinome, kad dainininkai
gali sudaužyti vyno taurę,

jei pasiekia reikiamą natą.

Taigi mes pagrosime natą,

kurios dažnis rezonuoja
taurės svyravimo dažnį.

Pasitelksime šalia esantį garsiakalbį.

Pagrojus šią natą ir
išdidinus judesius 250 kartų

akivaizdžiai matome kaip
taurė vibruoja

ir rezonuoja garsą.

Ne kiekvieną dieną tai pamatysi.

Tai privertė mus susimąstyti ir
davė beprotišką idėją.

Ar mes galime apversti šį procesą ir
išgauti garsą iš vaizdo įrašo?

Analizuojant mažas vibracijas, kurias
daiktuose sukuria garso bangos,

ir atverčiant jas atgal į garsą.

Tokiu būdu mes galėtume kasdienius
daiktus paversti mikrofonais.

Būtent tai ir padarėme.

Čia tuščias traškučių pakelis.

Mes ketiname jį paversti mikrofonu

filmuodami su video kamera

ir analizuodami mažus judesius,
kuriuos sukelia garso bangos.

Štai garsas, kurį skleidėme kambaryje.

(Muzika.)

O čia pagreitintas video, kurį nurašėme
nuo traškučių pakelio.

Ir jis groja.

Nėra jokios galimybės,
ką nors pamatyti šiame video

tiesiog žiūrint į jį,

bet štai garsas, kurį atkurėme
analizuodami

mažyčius judesius jame.

(Muzika.)

Aš tai vadinu... – Ačiū

(Plojimai.)

Aš tai vadinu vaizdiniu mikrofonu.

Mes netgi išgauname audio signalus
iš video signalų.

Noriu leisti jums pajusti
judesių amplitudę.

Didelis garsas priverčia traškučių pakelį
suvirpėti mažiau nei 1 mikrometrą.

t.y. 1 tūkstantoji milimetro dalis.

Štai kokio mąsto judesius
dabar mes pajėgūs išgauti

vien stebėdami kaip šviesa
atsimuša nuo paviršiaus

ir užfiksuodami viską mūsų kamerose.

Mes atkuriame garsus ir iš kitų
objektų, pavyzdžiui, augalų.

(Muzika.)

Ir taip pat galime atgaminti kalbas.

Štai žmogus, kalbantis kambaryje.

Balsas: „Merė turėjo mažą avinėlį, kurio
vilna buvo balta kaip sniegas

ir kur tik Merė ėjo,
avinėlis sekė paskui."

Štai ta pati kalba, atgaminta vėl

iš video, su tuo pačiu traškučių pakeliu.

Balsas: „Merė turėjo mažą avinėlį, kurio
vilna buvo balta kaip sniegas

ir kur tik Merė ėjo,
avinėlis sekė paskui.“

Mes panaudojome šį tekstą,

nes sakoma, kad tai pirmieji žodžiai,

kuriuos Tomas Edisonas
ištarė į fonografą 1877.

Tai buvo vienas iš pirmųjų
garso įrašymo prietaisų istorijoje.

Iš esmės jis nukreipė garsą į diafragmą,

kuri virpino adatą ir rėžė garsą
į alavo foliją,

apvyniotą apie cilindrą.

Demontruojame, kaip buvo įrašomas ir
paleidžiamas garsas su Edisono fonografu.

Balsas: „bandymas, bandymas,
vienas du trys".

„Merė turėjo mažą avinėlį, kurio
vilna buvo balta kaip sniegas

ir kur tik Merė ėjo,
avinėlis sekė paskui.“

„Bandymas, bandymas,
vienas du trys.“

„Merė turėjo mažą avinėlį, kurio
vilna buvo balta kaip sniegas

ir kur tik Merė ėjo,
avinėlis sekė paskui.“

Dabar, praėjus 137 metams,

mes galime išgauti panašios kokybės garsą,

tiesiog stebėdami su kameromis,
kaip daiktai virpa nuo garso bangų.

Mes galime tai padaryti netgi jei kamera

yra už 15 pėdų
ir už garsą izoliuojančio stiklo.

Štai garsas, kurį galime atkurti
net ir tokiu atveju.

Balsas: „Merė turėjo mažą avinėlį, kurio
vilna buvo balta kaip sniegas

ir kur tik Merė ėjo,
avinėlis sekė paskui.“

Žinoma, apsaugos kameros yra
pirmasis pritaikymas, kuris šauna į galvą.

(Juokiasi.)

Bet pritaikyti būtų galima
ir kitose srityse.

Pavyzdžiui, gal ateityje
galėsime jį panaudoti

atkuriant ūžesį kosmose.

Juk žinome, kad garsas negali sklisti
kosmose, o šviesa gali.

Mes dar tik pradėjome tyrinėti

kitus galimus šios naujos
technologijos pritaikymus.

Ji leidžia pamatyti tuos
fizinius reiškinius,

kurių mes iki šiol nepajėgėme
įžiūrėti savo akimis.

Štai mūsų komanda.

Viskas, ką jums šiandien parodžiau,
yra bendro darbo vaisius

šios puikios žmonių grupės.

Aš jus skatinu apsilankyti
mūsų internetiniame puslapyje,

išbandyti jį

ir prisijungti prie mūsų tyrinėjant
mažų judesių pasaulį.

Ačiū.